抬梁式结构设计,或有横梁的系统
最简单的形式
抬梁式结构在最简单的形式,由两个垂直的支持根柱子支撑的水平过梁,或头,作为承重梁。尽管孩子玩积木最终抬梁式体系结构,设计他们自己的实际的结构形式是少一点微不足道的。这些横梁式的系统组成的水平梁支撑结构的帖子必须设计许用变形和抗压、抗拉、剪切和弯曲应力的限制。
为结构设计分析
轴向压应力,列在抬梁式系统:压力=力/横截面积或s = F / A。在大多数建筑设计职位通常是更长的长度比宽度或深度,由此把他们归类为细长的列。在这些情况下,设计轴向抗压强度是不够的,因为这一现象被称为屈曲也必须考虑。在一列类似于弯曲屈曲梁与一个重要的区别。光束将在一个已知的方向转移,相反的加载力的应用。然而列会扣的方向弱的材料强度和/或至少横向的支持。这是由于材料的考虑不完全同质化也不含有完美对称,形成发展中弯矩轴向压缩载荷作用下。柱屈曲也是进步的,可以很容易地导致灾难性的失败结果。以确保结构设计考虑屈曲失效具有足够的安全裕度,容许浸渍负载通常是计算为:
容许屈曲载荷= k d x,地点:
- k =比例因子,基于长细比
- d =许用压应力
- 一个=横截面积
长细比是由列的长度、截面尺寸,如何固定或结束。最后附件范围可以从完全自由运动的旋转和横向运动完全约束条件。通常,然而,一个固定的假设条件限制旋转和横向运动不允许一个方向。这使得比例因子,k,仅仅依赖几何因素。如果容许屈曲载荷小于预期的实际负载,改变几何或材料必须列。
设计分析门楣
承重过梁,水平梁设计执行分析。分析认为:
- 持续时间、大小和类型的加载
- 明确跨度要求
- 梁的截面
- 梁组成
通常是过梁将限制容量和承载头张成的空间,例如,通常由于材料强度的限制。
过梁负载因素有三:弯曲应力、剪切应力和许用挠度。弯曲应力的发展作为夫妻,压应力高于中性束轴和拉应力发展低于轴。这个压力是确定为:
Max。许用弯曲应力Z = Mmax /地点:
Mmax =最大弯矩和Z =剖面模数
最大弯矩发生在拉伸(或压缩)在梁压力是最大的,和断面系数取决于材料成分和几何学。
横向剪切应力发展以应对不断变化的弯曲应力分布的光束。这可以说明了弯曲扑克牌举行一个优势。自由卡边缘将取代相对于另一个,代表剪切应力的分布,如果卡片与滑脱完全克制。梁剪切应力通常是计算为:
t = Q / A
其中t是平均剪切应力,Q是水平剪切力,一个是横向区域。实际的剪切应力是一个分布在顶部和底部与最小剪切层和最大剪切发生在中性轴,在弯曲应力压缩和拉伸之间的过渡。的最大容许挠度可以考虑防止其他元素支持的过梁的失败,如裂缝的砖石,下垂的地板,等。这通常是一个数值限制长度成正比,如L / 240、和测试以下计算:
预期最大挠度= C1 x (WL3 / C2)
C1是一个常数依赖最终支持和负荷特点,W是负载,L是张成的空间,和C2模量和几何常数。明显短跨度较小(L),较高的模量和更严格的几何(C2)产量较小的变形量。
没有这么简单的形式
这些通用的计算只涉及到表面为抬梁式结构的设计。偏心荷载,最后固定物、复合材料、复杂的几何图形,多个支持列和门楣、地震分析、施工工艺,和许多其他因素影响的最终设计横梁式的系统。实际施工时考虑结构工程师应该咨询主管,因为这些结构的看似简单的设计显然不是小孩子的游戏。
关于作者:
约翰Moehring练习工程技术专家在民事、地质、生物、和电气工程领域。,总有一天他会做出正确的选择。