静定结构的位移计算-刚度计算及提高刚度的措施(建筑力学)_第1页
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文档简介

静定结构的位移计算一、梁的刚度校核计算变形的主要目的在于对梁进行刚度计算。所谓梁要满足刚度要求,就是要把梁的变形控制在规范所规定的范围内。梁的变形过大,就会影响结构的正常工作。因此,对于受弯构件,不仅要有一定的强度,还必须满足刚度要求,即保证全梁中的最大挠度小于许用挠度,最大转角小于许用转角。这就是梁的刚度条件,即ymax≤[y](11-12)θmax≤[θ](11-13)式中,[y]和[θ]为规定的许可挠度和转角,可根据构件的不同用途在有关的规范中查出。

刚度计算及提高刚度的措施静定结构的位移计算【例11-7】一由两根槽钢组成的简支梁,跨长l=4m,荷载如图11-12(a)所示。已知q=10kN/m,F=20kN,梁的许用挠度[y]=l/400,[σ]=170MPa,E=210GPa,试选择截面尺寸。解:这一类问题既要满足强度问题,也要满足刚度问题。(1)按强度条件设计。由叠加法绘出弯矩图,见图11-12(b),最大弯矩发生在C截面处,其值为:Mmax=40kN·m根据梁的正应力强度条件:σmax=Mmax/Wz≤[σ]得该梁所需的抗弯截面系数为Wz≥Mmax/[σ]=40×106/170=235×103(mm3)一根槽钢所需要的抗弯截面系数为Wz/2=235×103/2=117.5×103(mm3)查型钢表,选用18a号槽钢,其数据Wz=141.4×103mm3,Iz=1272.7×104mm4。(2)按刚度条件校核。根据梁的刚度条件ymax≤[y]由已知条件得梁的许用挠度为[y]=l/400=400/400=1(cm)最大挠度发生在C界面处,查有关手册其值为ymax=Fl3/48E(2Iz)+5ql4/384E(2Iz)=11.23(mm)>[y]

按强度条件设计的截面不满足刚度条件,重新按刚度条件设计截面,由刚度条件得此梁的惯性矩应满足2Iz≥(Fl3/48E+5ql4/384E)1/[y]==2860×104mm4一根槽钢的惯性矩Iz=2860×104/2=1430×104(mm4)。选用20a工字钢,Iz=1780.4×104mm4。静定结构的位移计算二、提高梁刚度的措施根据梁的挠度计算知,梁的最大挠度与梁的荷载、跨度I、抗弯刚度EI等情况有关,因此,要提高梁的刚度,需从以下几方面考虑。(一)提高梁的抗弯刚度EI

梁的变形与EI成反比,增大梁的EI将会使梁的变形减小。同类材料的弹性模E值是不变的,因而只能设法增大梁横截面的惯性矩I。在面积不变的情况下,采用合理的截面形状,如采用工字型、箱型及圆环等截面,可提高惯性矩I,从而提高抗弯刚度EI。(二)减小梁的跨度由梁的位移计算可知,梁的变形与梁的跨长l的n次方成正比。减小梁的跨度,会有效地减小梁的变形。例如,将简支梁的支座向中间适当移动变成外伸梁,或在简支梁的中间增加支座,都是减小梁变形的有效措施。(三)改善荷载的分布情况在结构允

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