结构设计原理16解析
结构设计原理的知识点总结
结构设计原理的知识点总结结构设计是指在工程建筑、机械设计等领域中，根据特定的要求和目标，通过合理的构思和设计，确定结构体系、材料和尺寸等相关参数，以满足工程的强度、刚度和稳定性等要求。
在结构设计过程中，有一些重要的原理需要掌握和遵循。
本文将对结构设计原理的一些关键知识点进行总结。
以下是结构设计原理的一些重要考虑点：1. 强度原理：强度原理是结构设计中最基本的原理之一，它要求结构在承受外部荷载时能够保持稳定。
常见的强度原理包括材料的强度和断裂性质、构件的受压、受拉和受弯承载能力等。
2. 刚度原理：刚度原理要求结构在受到外部荷载时保持稳定，不发生过度变形。
刚度原理的关键考虑点包括结构的整体刚度和各构件之间的刚度协调等。
3. 稳定性原理：稳定性原理要求结构在承受外部荷载时能够保持平衡和稳定，不发生失稳。
常见的稳定性原理包括结构的整体稳定性、构件的局部稳定性和结构的抗侧扭稳定性等。
4. 材料选择原理：材料选择原理是指在结构设计中选择合适的材料以满足设计要求。
其中考虑的主要因素包括材料的强度、刚度、耐久性、可加工性以及经济性等。
5. 结构组成原理：结构组成原理要求将结构划分为合适的构件，通过构件之间的连接和组合实现结构的整体性能。
结构组成原理涉及到构件的形状、尺寸和连接方式等方面。
6. 可靠性原理：可靠性原理要求结构在设计寿命内能够满足要求的安全性能。
可靠性原理考虑到结构设计中的不确定性因素，如荷载的变化、材料的失效和施工误差等。
7. 施工可行性原理：施工可行性原理要求结构设计考虑到施工过程中的可行性和经济性，并避免施工过程中出现困难或不必要的浪费。
施工可行性原理涉及到结构的施工过程、工艺流程和施工周期等方面。
结构设计原理的总结是结构设计中十分重要的一部分，只有正确应用这些原理，才能够设计出安全可靠、经济合理的结构。
因此，在结构设计的过程中，必须深入学习和理解这些原理，并灵活运用到实际设计中。
同时，不断学习和更新结构设计原理，跟随技术的发展和变化，才能不断提高自身的设计水平。
结构设计原理与实践方法详解
结构设计原理与实践方法详解结构设计是建筑领域中至关重要的一环，它决定了建筑物的稳定性、安全性以及美观性。
本文将详细解析结构设计的原理和实践方法，帮助读者更好地理解和应用于实际工程中。
一、结构设计原理1. 荷载分析原理在进行结构设计之前，首先需要进行荷载分析。
荷载分析是指对建筑物所承受的各种荷载进行计算和评估，包括静态荷载、动态荷载、温度荷载等。
通过荷载分析，可以确定结构所需的强度和刚度，为后续的设计提供依据。
2. 结构力学原理结构力学是结构设计的基础，它研究结构在受力作用下的力学性能和变形规律。
常用的结构力学原理包括受力分析、应力分析、变形分析等。
通过结构力学的研究，可以确保结构在承受荷载时不会发生破坏或过度变形。
3. 材料力学原理材料力学是研究材料在受力作用下的力学性能和变形规律的学科。
在结构设计中，常用的材料力学原理包括弹性力学、塑性力学、破坏力学等。
通过对材料力学的研究，可以选择合适的材料，并确定其在结构中的应用方式和限制条件。
4. 结构稳定性原理结构稳定性是指结构在受力作用下不会发生失稳或破坏的能力。
结构稳定性原理包括平衡条件、刚度条件、屈曲条件等。
在结构设计中，需要考虑结构的整体稳定性以及各个构件的稳定性，确保结构在使用寿命内保持稳定。
二、结构设计实践方法1. 结构形式选择结构形式选择是结构设计的第一步，它决定了整个结构的布局和形态。
在选择结构形式时，需要考虑建筑物的功能需求、场地条件、材料可用性等因素。
常见的结构形式包括框架结构、悬挑结构、拱形结构等。
2. 结构布局设计结构布局设计是指将结构形式具体化，确定结构的各个构件的位置和相互关系。
在进行结构布局设计时，需要考虑结构的荷载传递路径、刚度分布、变形控制等因素。
合理的结构布局设计可以提高结构的整体性能。
3. 结构材料选择结构材料选择是指根据结构设计要求选择合适的材料。
常见的结构材料包括钢材、混凝土、木材等。
在进行结构材料选择时，需要考虑材料的强度、刚度、耐久性等性能指标，以及成本和可持续性等因素。
结构设计原理
结构设计原理
结构设计原理是指在建筑、桥梁、机械、电子等领域中，为了保证结构的稳定性、可靠性、经济性和安全性，所遵循的一些基本原则。
以下是结构设计原理的几个重要方面：
1.力学原理：根据物理力学的基本原理，计算和分析结构受力情况，确定合理的材料、断面和尺寸，使结构在正常使用条件下具有足够的强度和刚度。
2.材料选用原理：根据材料的物理力学性质和工程使用要求，选择合适的材料。
不同材料的力学性质不同，对结构的强度、刚度、耐久性等都有重要影响。
3.构件连接原理：构件之间的连接方式对结构的强度和稳定性有很大影响。
要选择合适的连接方式，并在设计时考虑接头的强度和刚度等因素。
4.统一性原理：结构设计应当体现统一性，即在整个结构中使用相同的设计原则、构件和材料，以确保结构的一致性和稳定性。
5.简洁性原理：结构设计应尽量简洁，避免设计过于复杂或使用过多的构件和材料，以降低成本和施工难度。
6.安全性原理：结构设计必须具备足够的安全性，确保在正常使用条件下不会发生结构破坏或崩溃等危险情况。
综上所述，结构设计原理是结构设计中必须遵循的基本原则，它们相互关联，共同保证结构的稳定性和安全性。
建筑结构设计原理解析从基础到高层
建筑结构设计原理解析从基础到高层建筑结构设计是指在建筑物的整体设计中，针对建筑物的承载力、稳定性和耐久性等方面进行合理的设计和构造。
它是建筑设计中非常重要的一部分，直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。
本文将从基础到高层，对建筑结构设计的原理进行解析。
一、基础设计原理建筑的基础是整个建筑的重要支撑部分，承载着整体重量，并将荷载传递到地基上。
基础的设计原理主要包括以下几个方面：1. 基础承载力计算：根据建筑物的类型、结构形式、地质条件等因素，计算基础承载力，以保证建筑物的安全性。
2. 基础形式选择：根据不同的建筑物类型和地质条件，选择合适的基础形式，如浅基础、深基础等。
3. 基础防水设计：在基础设计中考虑防水措施，避免地下水对基础的侵蚀，保证基础的安全性和稳定性。
二、框架结构设计原理框架结构是一种常用的建筑结构形式，主要由柱、梁和面板构成，具有刚性好、稳定性强的特点。
框架结构设计的原理主要包括以下方面：1. 框架构件的选择：根据建筑物的功能和荷载要求，选择合适的框架构件，如钢结构、混凝土结构等。
2. 承载体系的设计：确定框架结构的梁、柱、面板等构件的位置和布置，保证整体结构的稳定性。
3. 钢筋混凝土结构设计：对于混凝土结构，需要考虑钢筋的布置和混凝土的强度设计，以提高结构的承载能力。
三、楼板结构设计原理楼板是建筑物的平面承重构件，负责承载人员活动和荷载的传递。
楼板结构设计的原理主要包括以下几方面：1. 楼板材料的选择：根据建筑物的用途和荷载要求，选择适合的楼板材料，如钢筋混凝土楼板、轻质楼板等。
2. 楼板厚度设计：根据荷载要求和材料性能，确定楼板的厚度，并进行布置和加劲措施，以保证楼板的稳定性。
3. 楼板防火设计：考虑到建筑物的消防安全要求，进行楼板的防火设计，选择合适的防火材料和防火措施。
四、高层建筑结构设计原理高层建筑结构设计是建筑结构设计中的一项重要内容，由于高层建筑的地下室深度、高度等特殊性，需要考虑更多的因素。
结构设计原理概述与实例解析
结构设计原理概述与实例解析简介结构设计是指在建筑、桥梁、机械等工程领域中，根据工程需求和力学原理，合理地确定结构的形状、尺寸和材料，以满足工程的安全、经济和美观要求。
本文将概述结构设计的原理，并通过实例解析来进一步说明。
一、结构设计原理概述1. 力学原理结构设计的核心是力学原理，包括静力学和动力学。
静力学研究物体在平衡状态下的力学性质，而动力学考虑物体在运动状态下的力学行为。
结构设计师需要理解和应用这些原理，以确保结构的稳定性和安全性。
2. 荷载分析荷载分析是结构设计的基础工作，包括静载荷和动载荷的计算和分析。
静载荷包括自重、外加荷载和温度荷载等，而动载荷则包括风荷载、地震荷载等。
通过合理的荷载分析，可以确定结构所需的强度和刚度。
3. 结构材料选择结构材料的选择对于结构设计至关重要。
不同的结构材料具有不同的力学性能和耐久性，如钢材、混凝土、木材等。
结构设计师需要根据工程要求和经济性考虑，选择最适合的结构材料。
4. 结构形式设计结构形式设计是指确定结构的整体形状和布局。
不同的结构形式对于承载荷载和分布应力具有不同的能力。
结构设计师需要考虑结构的功能需求、空间限制和施工可行性，以确定最佳的结构形式。
5. 结构分析与优化结构分析是通过数学和力学方法，对结构进行力学计算和分析。
通过结构分析，可以评估结构的强度、刚度和稳定性。
结构设计师可以根据分析结果进行结构优化，以提高结构的性能和经济性。
二、实例解析以下是一个桥梁结构设计的实例解析，以说明结构设计原理的应用。
实例：XX桥梁设计XX桥梁是一座跨越XX河的公路桥梁，设计目标是承载大型货车和提供足够的通行空间。
以下是该桥梁的结构设计过程：1. 力学原理：根据静力学原理，确定桥梁的平衡状态和力学性能。
通过动力学原理，考虑桥梁在风荷载和地震荷载下的响应。
2. 荷载分析：根据道路交通规模和设计标准，计算桥梁的静载荷和动载荷。
考虑到XX地区的风速和地震频率，进行风荷载和地震荷载的分析。
《结构设计原理》习题解析
《结构设计原理》习题解析三、名词解释1．抵抗弯矩图答：抵抗弯矩图是指按实际纵向受⼒钢筋布置情况画出的各截⾯抵抗弯矩，即受弯承载⼒Mu沿构件轴线⽅向的分布图形。
2．混凝⼟收缩答：混凝⼟的凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移⽽减⼩的现象称为收缩。
3．混凝⼟徐变答：在荷载的长期作⽤下，混凝⼟的变形将随时间⽽增加，亦即在应⼒不变的情况下，混凝⼟的应变随时间继续增长这种现象被称为混凝⼟的徐变。
4．可靠性答：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能。
5．可靠度答：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
6．承载能⼒极限状态答：结构构件达到最⼤承载能⼒或不适于继续承载的变形或变位的状态。
7．正常使⽤极限状态答：结构或结构构件达到正常使⽤或耐久性能的某项限值的状态。
8．剪跨⽐答：剪跨⽐是反映梁内正应⼒σ和剪应⼒τ的相对⽐值。
9．作⽤效应最不利组合答：所有可能的作⽤效应组合中对结构或结构构件产⽣总效应最不利的⼀组作⽤效应组合。
10．深受弯构件答：钢筋混凝⼟深受弯构件是指跨度与其截⾯⾼度之⽐较⼩的梁。
1. 先张法答案：先张拉钢筋，后浇筑构件混凝⼟的⽅法。
先在张拉台座上，按设计规定的拉⼒张拉预应⼒钢筋，并进⾏临时锚固，再浇筑构件混凝⼟，待混凝⼟达到要求强度后，放张，让预应⼒钢筋回缩，通过预应⼒钢筋与混凝⼟之间的粘结作⽤，传递给混凝⼟，使混凝⼟获得预压应⼒。
2. 预应⼒损失答案：由于施⼯因素、材料性能和环境条件等的影响，钢筋中的预应⼒会逐渐减少，这种预应⼒钢筋的预应⼒随着张拉、锚固过程和时间推移⽽降低的现象称为预应⼒损失。
3. 部分预应⼒混凝⼟结构答案：部分预应⼒混凝⼟结构是指构件在作⽤（或荷载）短期效应组合下控制的正截⾯的受拉边缘可出现拉应⼒的预应⼒混凝⼟结构，其预应⼒度⼤于0，⼩于1。
4. ⽆粘结预应⼒混凝⼟梁答案：⽆粘结预应⼒混凝⼟梁是指配置的主筋为⽆粘结预应⼒钢筋的后张法预应⼒混凝⼟梁。
结构设计原理_课件
结构设计原理_课件第一部分：引言在当今快速发展的社会中，结构设计作为工程领域的重要分支，扮演着至关重要的角色。
无论是高楼大厦、桥梁还是各种机械设备，它们都离不开结构设计的支持。
本课件将为您深入解析结构设计原理，帮助您更好地理解和应用这一领域的技术。
第二部分：结构设计的基本概念结构设计是指在满足功能和美观要求的前提下，通过合理的选择和组合材料、形状和尺寸，使结构具备足够的强度、稳定性和耐久性。
结构设计的目标是在保证安全可靠的基础上，实现经济效益的最大化。
第三部分：结构设计的基本原则1. 功能性原则：结构设计必须满足使用功能的要求，确保结构能够承受预期的荷载和作用。
2. 安全性原则：结构设计必须确保结构的安全性，防止结构发生破坏或失效。
3. 经济性原则：结构设计应考虑经济性，尽量降低成本，提高经济效益。
4. 可行性原则：结构设计应考虑施工的可行性，确保结构能够顺利建造。
第四部分：结构设计的基本方法2. 计算法：运用数学和力学原理，通过计算和分析进行结构设计。
3. 模型法：利用计算机辅助设计软件，建立结构模型，进行模拟和优化设计。
4. 实验法：通过实验和测试，验证结构设计的合理性和可行性。
第五部分：结构设计的关键要素1. 材料选择：根据结构的功能和性能要求，选择合适的材料，如钢材、混凝土、木材等。
2. 形状设计：合理设计结构的形状和尺寸，使其具备足够的承载能力和稳定性。
3. 连接设计：考虑结构的连接方式，确保连接部位的安全性和可靠性。
4. 荷载分析：对结构进行荷载分析，确定结构所需的承载能力和稳定性要求。
第六部分：结构设计的应用领域结构设计广泛应用于建筑、桥梁、机械、航空航天、船舶等领域。
无论是高层建筑、大型桥梁还是精密机械设备，都离不开结构设计的支持。
第七部分：结构设计的未来发展趋势通过本课件的学习，您将能够更好地理解和应用结构设计原理，为未来的工程实践提供有力的支持。
结构设计原理_课件第一部分：引言在当今快速发展的社会中，结构设计作为工程领域的重要分支，扮演着至关重要的角色。
结构设计原理(第三版)课后习题答案解析
3-16.截面尺寸mm mm h b 500200⨯=⨯的钢筋混凝土矩形截面梁，采用C25混凝土和HRB335级钢筋，I 类环境条件，安全等级为二级，最大弯矩组合设计值m kN M d ⋅=145，试分别采用基本公式法和查表法进行截面设计（单筋截面）。
解：基本公式法： 查表可得：f 13.8MPacd =，f 280MPa sd =，γ0=1.0，b 0.56ξ=（1）求受压区高度x假设60s a mm =，则050060440h mm =-=，00()2d cd x M f bx h γ=-，代入数据得：61.01451013.82004402xx ⨯⨯=⨯-（） 解之得：700()x mm =舍去， 01330.56440246.4b x mm h mm mm ξ=<=⨯=。
（2）受拉钢筋面积s A213.82001801311280cd s sd f bx A mm f ⨯⨯=== 配2Φ22和2Φ25，27609821742s A mm =+=实际配筋率min 01472 2.02%0.2%200431s A bh ρρ===>=⨯ (3).截面复核取混凝土保护层厚度为c=30mm ，钢筋分两排布置，两排钢筋之间净距取30mm 。
7606028.425.1/2982(3028.4/2)691742s a mm ⨯+++⨯+==（）0500431s h a mm =-= 02801742168246.413.8200b x mm h mm ξ⨯==<=⨯0()2u cd x M f bx h =-16813.8200168(431)2=⨯⨯⨯-0158.5145d kN m M kN m γ=>=设计合理。
截面设计如图：图3-16截面配筋图（尺寸单位：mm ）查表法查表可得： 13.8cd f MPa =，280sd f MPa =，γ0=1.0，0.56b ξ=020cd MA f bh ==621.014510=0.2713.8200440⨯⨯⨯⨯ 查表得0.410.56b ξξ=<=，00.795ξ=62001451014800.795280440s sd M A mm f h ξ⨯===⨯⨯其余配筋过程及截面复核过程同上。
结构设计原理解析与应用
结构设计原理解析与应用一、引言在建筑、工程、航空航天等领域，结构设计是非常重要的一环。
本文将对结构设计的原理进行解析，并探讨其在实际应用中的意义和效果。
二、结构设计的原理1.力学原理结构设计的核心是力学原理。
力学原理包括静力学、动力学和弹性力学等方面的知识。
在结构设计中，需要考虑各种力的作用，如重力、风力、地震力等，以保证结构的稳定性和安全性。
2.材料力学原理材料力学原理是结构设计中不可忽视的一部分。
不同材料具有不同的力学性能，如钢材的强度、混凝土的抗压能力等。
结构设计师需要根据材料的力学性能，合理选择材料和进行结构设计。
3.结构力学原理结构力学原理是研究结构内力分布和变形规律的学科。
结构设计师需要通过结构力学原理，确定结构的受力情况和变形情况，以便进行合理的结构设计和优化。
4.结构稳定性原理结构稳定性原理是保证结构不发生失稳的基础。
结构设计师需要考虑结构的整体稳定性和局部稳定性，采取相应的措施，如加强结构节点、设置支撑等，以确保结构的稳定性。
三、结构设计原理的应用1.建筑领域在建筑领域，结构设计原理的应用尤为重要。
通过合理的结构设计，可以确保建筑物的稳定性和安全性。
例如，在高层建筑中，结构设计师需要考虑风力和地震力对建筑物的影响，采取相应的措施，如增加抗震支撑、设置减震器等，以提高建筑物的抗震性能。
2.工程领域在工程领域，结构设计原理的应用同样不可或缺。
例如，在桥梁工程中，结构设计师需要考虑桥梁的跨度、荷载等因素，设计合理的桥梁结构，以确保桥梁的承载能力和使用寿命。
3.航空航天领域在航空航天领域，结构设计原理的应用也非常重要。
航空器和航天器需要经受极端的环境和载荷，因此结构设计师需要考虑飞行过程中的各种力的作用，设计出轻巧、坚固的结构，以确保航空器和航天器的安全飞行。
四、结构设计原理的意义和效果1.保证结构的安全性结构设计原理的应用可以保证结构的稳定性和安全性。
通过合理的结构设计，可以使结构在各种外力的作用下保持稳定，不发生倒塌或破坏，从而保证人们的生命和财产安全。
建筑结构设计原理全解析
建筑结构设计原理全解析一、引言在建筑设计中，结构设计是一个至关重要的环节。
它涉及到建筑的稳定性、安全性和整体结构布局。
本文将全面解析建筑结构设计的原理。
二、载荷计算原理结构设计的首要任务是对建筑物所承受的载荷进行合理的计算。
载荷可以分为静载荷和动载荷两类。
静载荷包括自重、使用荷载和附加荷载，而动载荷则包括风荷载、地震荷载等。
合理的载荷计算可以确保建筑物在各种外力作用下保持安全和稳定。
三、结构布局原则结构布局是指建筑的各个构件排列和连接方式。
它直接影响建筑物的整体强度和稳定性。
在结构布局中，需要考虑建筑物的功能需求、平面布局、空间形态和外部环境等因素。
合理的结构布局要求构件之间紧密配合，力的传递途径清晰，并且能够最大限度地减小结构的应力集中。
四、结构材料选择原则在结构设计中，选择合适的结构材料对于保证建筑物的稳定性和安全性至关重要。
常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和木结构等。
不同类型的材料具有各自的特点和适用范围。
例如，钢筋混凝土在承受压力方面具有优势，而钢结构则在大跨度和高度的建筑中具有较好的应用性能。
五、结构计算与分析原理结构计算和分析是确定建筑物受力性能的关键步骤。
它包括了静力学和动力学分析。
静力学分析主要用于计算结构在静态载荷作用下的受力情况，例如各构件的应力、位移等。
而动力学分析则用于评估结构在动态载荷下的响应，例如地震荷载引起的结构振动。
通过结构计算和分析，可以为结构设计提供科学的依据。
六、梁、柱和墙体设计原理在建筑结构设计中，梁、柱和墙体是承担荷载的主要构件。
它们的设计原理包括强度计算、刚度设计和稳定性评估等。
梁的设计要考虑其跨度、受力形态和承载荷载等因素。
柱子的设计则需考虑其受压和受拉的能力，以及防止局部失稳的措施。
墙体的设计要考虑其稳定性和承载力等要求。
七、框架结构设计原理框架结构是常见的建筑结构形式之一。
它由梁、柱和框架构成，能够有效地承担和传递荷载。
框架结构设计原理包括确定各构件的尺寸、节点的刚度和连接方式等。
建筑结构设计原理解析
建筑结构设计原理解析建筑结构设计是建筑工程中至关重要的环节，它涉及到建筑物的稳定性、安全性和承载能力等方面。
在进行建筑结构设计时，设计师需要遵循一些基本原理和规范，以确保建筑物能够正常运行并满足使用需求。
本文将对建筑结构设计的原理进行解析，以帮助读者更好地理解和应用这些原理。
一、荷载分析原理荷载是指施加在建筑物上的各种外力，包括静态荷载和动态荷载。
静态荷载包括自重、使用荷载和雪荷载等，而动态荷载则包括风荷载和地震荷载等。
在进行荷载分析时，设计师需要准确计算和考虑各种荷载的影响，以确定建筑物的承载能力。
二、受力分析原理受力分析是建筑结构设计的核心任务，它通过对结构各部分的受力情况进行计算和分析，以确保结构能够满足荷载要求。
在进行受力分析时，设计师需要根据不同的结构类型和荷载情况，采用合适的受力分析方法，如静力学方法、弹性力学方法和塑性力学方法等。
三、结构稳定原理结构稳定是指建筑物在受到荷载作用时保持平衡、不破坏和不倾覆的能力。
为了确保结构的稳定性，设计师需要根据不同的结构类型和荷载情况，采取相应的稳定措施，如增加支撑、设置抗侧支撑等。
此外，设计师还需要考虑结构的整体刚度和柔度，以提高结构的稳定性。
四、材料选用原理在建筑结构设计中，合理的材料选用是确保结构安全和经济的关键。
设计师需要根据建筑物的用途、荷载要求和环境条件等因素，选择合适的材料，如钢材、混凝土、木材和玻璃等。
同时，设计师还需要考虑材料的力学性能和耐久性，以确保结构的可靠性和持久性。
五、构造形式设计原理构造形式是指建筑结构的整体布局和连接方式。
不同的构造形式会影响到结构的稳定性、刚度和施工难度等方面。
在进行构造形式设计时，设计师需要充分考虑结构的功能要求、荷载情况和建造工艺等因素，以选择合适的构造形式，如框架结构、悬挑结构和壳体结构等。
六、施工工艺原理施工工艺是指建筑结构在实际施工过程中的具体操作和控制方法。
设计师需要合理安排施工工艺，确保结构施工的顺利进行和质量的可控性。
结构设计原理课后答案解析第三版
边梁的受压翼板有效宽度
1
b
' f
b
6h
' f
1 2200 80 6 180 2260mm
bf min 2
2
2
1' b
1
bf
bf
2200 80 (1100 80) 2200 mm
22
2
所以，边梁的受压翼缘板的有效宽度为 2200mm 。
3-23. 计算跨径 L 12.6mm的钢筋混凝土简支梁，中梁间距为 2.1m,截面尺
) 2
158.5kN m 0M d 145kN m
设计合理。
截面设计如图：
图 3-16 截面配筋图（尺寸单位： mm ）
查表法
查表可得：
fcd 1 3 .M8Pa ， f sd 280 MPa ，γ0=1.0， b 0.56
M
1.0 145 106
A0 fcdbh02 = 13.8 200 440 2 =0.27
f sd
280
取 Φ8@110mm，单位板宽钢筋面积 As 457mm2 ，混凝土保护层厚度 c 25 9.3 20.25mm 20mm ， 2
实际配筋率：
As
457
100% 3.97% > min
bh0 1000 115
45 f td f sd
0.2%
0.22%
受力主钢筋位置及截面布筋示意图：
题 3-18 图（ mm ）
3-19. 截面尺寸 b h 200mm 500mm的钢筋混凝土矩形截面梁，采用 C20
混凝土和 HRB335 级钢筋； I 类环境条件，安全等级为一级；最大弯矩组合设计
值 M d 190kN m, 试按双筋截面求所需的钢筋截面积并进行截面布置。
结构设计原理的认识及理解
结构设计原理的认识及理解结构设计原理是指在建筑、机械、航空航天等领域中，通过对结构力学、材料力学等相关理论的应用，以及结合设计目标和约束条件，使用科学的方法和原则对结构系统进行设计的过程。
结构设计原理的核心任务是保证结构的安全、经济和可行性，同时尽可能地满足设计要求。
结构设计原理的基本理解是从力学原理和材料力学角度出发，将力学规律和材料性能应用于实际的结构设计中。
具体来说，结构设计原理涉及以下几个方面的内容：1. 载荷分析和设计要求：结构设计原理的第一步是确定结构要承受的载荷，包括静荷载、动荷载、地震荷载等。
通过载荷分析，确定设计要求，如结构的承载能力、刚度要求、振动要求等。
2. 结构模型的选择和建立：结构设计原理根据实际情况，选择适合的结构模型，可以是一维杆模型、二维平面框架模型或三维空间框架模型等。
结构模型的建立是结构设计的基础，决定了对结构的力学行为进行分析的方法。
3. 结构内力分析：结构设计原理通过力学原理和相关计算方法，对结构的内力进行分析。
内力分析是结构设计的重要环节，通过计算各个构件的内力大小和分布情况，可以评估结构的强度和稳定性，并进行结构优化。
4. 材料选型和强度计算：结构设计原理需要根据结构的载荷和设计要求，选择合适的材料，并进行强度计算。
强度计算包括确定材料的抗拉强度、抗扭强度、抗弯强度等，并与设计要求进行对比，确保结构在使用过程中不会发生破坏和失效。
5. 结构设计与构造处理：结构设计原理结合结构形式和材料特性，进行结构构造的布置和处理。
结构的布置包括结构单元的组合和形式，以及梁、柱、墙等构件的位置和排布。
构造处理包括结构连接方式的设计和施工方法的选择等。
6. 结构优化和合理性评价：结构设计原理在设计过程中需要进行结构优化和合理性评价。
结构优化是指通过改变结构的几何形态、材料参数或截面尺寸等，使结构在满足设计要求的前提下达到最优的设计效果。
合理性评价是对结构设计方案的合理性进行判断，包括结构的经济性、安全性、可行性等方面。
结构设计原理解析
结构设计原理解析结构设计是建筑工程中至关重要的一环，它涉及到建筑物的稳定性、安全性和美观性等方面。
在本文中，我们将从材料选择、荷载分析、结构形式等方面，解析结构设计的原理。
一、材料选择结构设计的首要任务是选择合适的材料，以确保建筑物的稳定性和安全性。
常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢材和木材等。
钢筋混凝土是最常用的结构材料，它具有高强度、耐久性和抗震性能。
钢材具有较高的强度和韧性，适用于跨度较大的结构。
木材具有较好的可塑性和环保性，适用于一些轻型建筑。
二、荷载分析荷载分析是结构设计的重要步骤，它包括静力分析和动力分析两个方面。
静力分析是指在建筑物受到静力荷载作用时，通过计算各部位的受力情况，确定结构的稳定性。
动力分析是指在建筑物受到动力荷载（如风荷载和地震荷载）作用时，通过计算结构的振动特性，确定结构的抗震性能。
三、结构形式结构形式是指建筑物的整体布局和构造形式。
常见的结构形式包括框架结构、桁架结构和拱形结构等。
框架结构是最常见的结构形式，它由柱、梁和节点组成，具有较好的刚度和稳定性。
桁架结构适用于跨度较大的建筑物，它由斜杆和节点组成，具有较好的抗弯和抗剪性能。
拱形结构适用于需要大跨度无柱空间的建筑物，它通过拱形构件的受力传递，具有较好的承载能力。
四、结构分析与设计结构分析是指通过数学方法和工程力学原理，对建筑物的结构进行计算和分析。
结构设计是在结构分析的基础上，确定结构的尺寸和构造细节，以满足设计要求。
结构分析与设计需要考虑建筑物的荷载、材料特性、土壤条件等因素，以确保结构的安全性和稳定性。
五、结构施工与监控结构施工是指按照结构设计的要求，进行建筑物的施工和安装。
在施工过程中，需要严格控制材料的质量，保证结构的施工质量。
结构监控是指在建筑物使用过程中，对结构进行定期检查和维护，以确保结构的安全性和可靠性。
综上所述，结构设计是一项复杂而重要的工作，它涉及到材料选择、荷载分析、结构形式、结构分析与设计以及结构施工与监控等方面。
结构设计原理名词解释
结构设计原理名词解释结构设计原理名词解释1．预应力混凝土结构：由配置预应力钢筋再通过张拉或其他办法建立预应力的结构。
2．混凝土的徐变：在荷载长期作用下，混凝土的应变随时间而增加的现象。
3．消压弯矩：由外荷载产生，使构件下边缘混凝土的预压应力恰好被抵消为零时的弯矩。
4．双筋截面：在拉压区都配置受力钢筋的截面。
5．短暂状况：指桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。
6．部分预应力混凝土结构：在作用短期效应组合控制的正截面的受拉边缘可出现拉应力的预应力混凝土结构，即1＞λ＞0。
7．混凝土立方体抗压强度：按照规定的标准试件和标准试验方式得到的混凝土强度基本代表值。
（或用试验方法标准描述）8．可变作用：在结构使用期间，其量值随时间变化，或其变化值与平均值相比较不可忽略的作用9．配箍率：衡量钢筋混凝土受弯构件箍筋数量的一种指标，svAsvbSv10．张拉控制应力：锚下控制应力，张拉结束锚固时张拉力除以力筋的面积。
有锚圈损失的要扣除。
11．换算截面：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。
12．剪跨比：mM0，实质是反映了梁内正应力与剪应力的相对比值。
13．承载力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适合于继续承载的变形或变位的状态。
14．预应力混凝土：事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。
15．条件屈服强度：对没有明显流幅的钢筋定义的名义屈服强度，取残余应变为0.2%时的应力作为屈服点。
16．T梁翼缘的有效宽度：为便于计算，根据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼缘宽度限制在一定范围内，称为翼缘的有效宽度。
17．钢筋混凝土梁的界限破坏：指受拉钢筋屈服的同时受压混凝土压碎的状态。
18．预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩Ms的比值，M0Ms19．混凝土的收缩：混凝土凝结和硬化过程中体积随时间推移而减小的现象。
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结构设计原理辅导资料十六主题：课件第18讲钢结构设计——轴心受力构件的构件截面；强度和刚度；轴压构件的整体稳定及局部稳定；实腹式和格构式轴心受压柱；偏心受压柱；柱脚。
学习时间为：2017年7月10日--7月16日目的和要求：我们这周主要学习第7章钢结构设计中轴心受力构件的构件截面；强度和刚度；轴压构件的整体稳定及局部稳定；实腹式和格构式轴心受压柱；偏心受压柱；柱脚的内容。
一、学习要求1．掌握轴心受力构件的强度与刚度计算；2．掌握轴心受压构件的整体稳定。
基本概念：轴心受力，整体稳定。
知识点：轴心受压构件的截面分类及其整体稳定系数 的确定。
二、主要内容轴心受力构件的截面型式在钢结构中，屋架、托架、塔架、和网架等各种类型的平面或空间钢桁架以及支撑系统。
通常均由轴心受拉和轴心受压构件组成。
其受力情况如下图所示。
工作平台以及单层，多层和高层房屋骨架的柱，承受梁或桁架传来的荷载，当荷载为对称布置且不考虑承受水平荷载时，这些柱属于轴心受压构件。
柱通常由柱头，柱身和柱脚三部份组成，如图所示。
轴心受力构件其截面组成型式可有下列几种：冷弯薄壁型钢一般由厚度为1.5～6mm的钢板或钢带（成卷供应的薄钢板）经冷弯或模压制成，其截面各部分厚度相同，转角处呈圆弧形。
实腹式构件具有整体连通的截面，构造简单，制造方便，整体受力和抗剪性能好，但截面尺寸大时钢材用量多。
其中最常用的是工字形和箱形截面。
格构式中一般由两个或多个分肢用缀材联系组成，构造复杂，但省料。
分肢通常采用轧制槽钢或工字钢，承受荷载大时可采用焊接工字型或槽形组合截面；缀材分缀条和缀板两类，缀条常采用单角钢，缀板常采用钢板，其作用是将各分肢连成整体，使其共同受力。
轴心受力构件的强度和刚度计算强度要求就是使构件截面上的最大应力不超过钢材强度的设计值。
刚度要求就是使构件的长细比不超过容许长细比。
轴心受拉构件一般由强度控制设计。
设计轴心受拉构件时除了根据结构用途、构件受力大小和材料供应情况选用合理的截面型式外，对所选截面应进行强度和刚度计算，使之符合要求。
轴心受压构件常由稳定控制设计。
设计轴心受压构件时，除使所选截面满足强度和刚度要求外，尚应满足构件整体稳定和局部稳定要求。
轴心受力构件的强度不论是轴心受拉构件还是轴心受压构件，根据钢材的σε-曲线，其强度承载能力极限状态是截面的平均应力达到钢材的屈服强度y f 。
而在实际进行构件设计时，则按钢材强度设计值(/)y R f f f γ=(其中y f 指屈服强度，R γ是抗力分项系数。
)计算，即nN f A σ=≤ 式中N ——轴心拉力或轴心压力设计值；n A ——构件净截面面积。
当无孔洞等削弱时n A A =；A ——构件毛截面面积；f ——钢材的抗拉或抗压强度设计值。
轴心受力构件的刚度按正常使用极限状态的要求，轴受力构件应该具有必要的刚度，以防构件过于柔细而刚度不足时，在制造、运输和安装过程中，使其在自重作用下产生过大的挠度或在动载作用下发生较大晃动等。
《规范》规定受拉及受压构件的刚度，以其长细比λ来控制，即满足如下要求：[][]ox x x oy y yl i l i λλλλ=≤=≤ 式中ox l 、oy l ——构件x 轴及y 轴计算长度，取决于两端支承情况；x i 、y i ——构件截面对x 及y 轴回转半径；[]λ——容许长细比。
轴心受压构件的整体稳定对轴心受压构件，除构件很短及有孔洞等削弱时可能发生强度破坏外，通常由整体稳定控制其承载力。
轴心受压构件丧失整体稳定常常是突发性的，容易造成严重后果，应予以特别重视。
构件在轴心压力作用下发生整体失稳，可能有三种屈曲变形形式：弯曲屈曲构件轴线由直线变为曲线，这时构件的任一截面均绕一个主轴弯曲。
扭转屈曲构件绕轴线扭转。
弯扭屈曲构件在产生弯曲变形的同时伴有扭转变形。
轴心压杆可能产生什么样的屈曲形式，主要取决于构件截面的形式和尺寸、构件的长度和构件支承约束条件等。
整体稳定要求是构件在设计荷载作用下，不致发生屈曲而丧失承载力。
实践表明，一般钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于构件厚度较大，其抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生弯曲屈曲。
对单轴对称截面的构件绕对称轴弯扭屈曲的情况，则采用按弯曲屈曲而适当调整体降低其稳定系数的方法简化计算。
对冷弯薄壁型钢构件绕对称轴弯扭屈曲的情况，采用换算长细比的方法考虑其影响。
1、理想轴心压杆的稳定理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲σ越小；截面的回转半径i越大，构件的临界长细比越大，构件的临界应力crσ越大，可以获得良好的经济效益。
因此在构件设计时，尽可能地截面设应力cr计成宽肢薄壁的截面。
理想轴心压杆的弹塑性弯曲屈曲2、轴心受压构件整体稳定的实用计算方法整体稳定的计算理想的轴心受压构件并不存在，实际构件都有一些初始缺陷和残余应力，它们对构件的稳定承载力有一定的影响。
现行钢结构设计规范对构件稳定承载力的计算，考虑了1000l 的初始挠度，但忽略了荷载的初始偏心，计入了残余应力的影响，用压溃理论进行弹塑性分析来确定构件的稳定承载力。
确定了构件的稳定承载力cr σ之后，即得轴心受压构件整体稳定计算公式：1y cr cr cr R R y Rf N N f A A f σσσϕγγγ=≤⋅==⋅= 式中N ——轴心压力；A——构件毛截面面积；f——钢材抗拉强度设计值；ϕ——轴心受压构件稳定系数；Rγ——材料的抗力分项系数；yf——钢材屈服强度。
稳定系数ϕ的确定当钢材品种、缺陷情况和截面大小已定时，cryfσϕ=仅是长细比λ的函数，对设计者来说重要的是给出实用简便ϕλ-曲线(柱子曲线)或表或公式，以供计算时采用。
验算整体稳定的步骤（1）计算截面几何特性：,,,x y x yI I i i；（2）计算长细比,oyoxx yx ylli iλλ==；（3）验算整体稳定minNfAϕ≤⋅。
1、实腹式轴心受压构件的局部稳定；2、格构式轴心受压构件的整体稳定、缀材设计；3、柱头设计。
基本概念：局部稳定，整体稳定。
知识点：实腹式轴心受压构件各个板件的局部稳定与限制条件；格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比及其整体稳定验算，缀条和缀板的受力、设计与计算；柱头设计。
实腹式轴心受压构件的局部稳定轴心受压构件的截面设计除考虑强度、刚度、整体稳定外，还要考虑局部稳定。
实腹式组合截面如工字形、箱形和槽形等都由一些板件组成。
如果板的平面尺寸很大，且厚度较薄时，就可能在构件丧失整体稳定或强度未破坏之前，出现波状鼓曲或挠曲。
因为板件失稳发生在整体构件的局部部位，所以称为轴心受压构件丧失局部稳定或局部屈曲。
当截面的某个板件屈曲退出工作后，将使截面的有效承载部分减少，有时还使截面变得不对称，因而会降低构件的承载能力。
构件稳定临界应力根据弹性理论，四边简支、单向均匀受压的板，在弹性状态失稳时，用弹性力学求得弹性屈曲应力或临界应力为：222()12(1)cr Et k v b πσ=⋅- 式中：k ——板的屈曲系数，可根据板四边固定、简支或自由等情况从图中查得其数值大小；a ——受压方向板的长度；b ——垂直受压方向板的宽度；m ——板屈曲时纵向半波数；E ——钢材的弹性模量；v ——泊松比；t ——板厚。
组成轴心受压构件截面的板件与板件间有相互约束作用，这种板的稳定临界压力比简支板高。
可以用一个大于1的系数χ来考虑弹性约束（嵌固）作用的影响，则其稳定临界应力可表示为：222()12(1)cr Et k v b πσχ=⋅- 板件的弹塑性屈曲应力当板件在弹塑性阶段屈曲时，板件在受力方向的变形是非线弹性的，可用切线模量t E E η=⋅表示其应力与应变间的变化规律。
但在垂直于受力的方向则仍为线弹性，其弹性模量不变。
于是这时的板成为正交异性板，其屈曲应力可用下式确定：2()cr t kb σχ= 式中：η——弹性模量修正系数。
实腹式轴心受压构件局部稳定的保证方法设计准则：使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲，即局部屈曲临界应力大于或等于整体临界应力。
（1）工字形截面①翼缘的宽厚比限值翼缘板的悬伸部分可视为三边简支，一边自由，两对边均匀受压板，由图可知min 0.425k =腹板对翼缘嵌固作用很小，取x=1。
代入式得：21()cr t b σ= 根据翼缘屈曲不先于构件整体屈曲的原则有：2()y t f b ϕ≥⋅ ②腹板的宽厚比限值01.34()w cr t h σ=⨯ 根据腹板屈曲不先于构件整体屈曲的原则有：20()w y t f h ϕ≥⋅ （2）箱形截面①腹板的宽厚比限值箱形截面，腹板仍视为四边简支的均匀受压板，其临界应力仍用式计算，但它的翼缘刚度不如工字形截面强，因而偏安全地不考虑翼缘对腹板嵌固作用，即取 x =1，从而204()w cr t h σ= ②翼缘的宽厚比限值 箱形截面的翼缘中间部分0b 和它的腹板一样，属于四边简支的均匀受压板，宽厚比取为：0b t ≤翼缘的自由悬伸部分1b 可得：1b t ≤（3）T 形截面T 形截面的腹板属于三边简支一边自由的均匀受压板。
同理，按等稳条件公式：0(100.1w h t λ≤+翼缘板的自由悬伸宽度：1(100.1b t λ≤+实腹式轴心受压构件的截面设计1、选择截面形式的原则①肢宽壁薄：在满足板件宽厚比限值的条件下使截面面积分布尽量远离形心轴，以增大截面的惯性矩和回转半径，提高构件的整体稳定承载能力和刚度，达到用料合理。
②等稳定性：使构件在两个主轴方向的稳定系数接近，两个主轴方向的稳定承载力基本相同，以充分发挥截面的承载能力。
一般情况下，取两个主轴方向的长细比接近相等来保证等稳定性。
③制造省工，构造简便：宜尽量选用热轧型钢和自动焊接截面，同时还要考虑逾期它构件连接方便。
2、常用截面的特点常用的截面形式有工字形、箱形和圆形等。
a 为热轧普通工字钢截面，特点是备料方便，制造省工，但不等稳，用料不经济，常用于小构件。
为了增大y i ，可采用b 的组合截面，这种截面的特点是部件加工量少，但用料较多，一般较少采用。
c 为三块钢板焊成的工字形截面。
特点是构造简单，组合灵活，一般取h b ≈，截面面积分布合理，用料经济，便于自动焊，常用于厂房柱。
d 为H 型钢。
特点是备料方便，腹板较薄，翼缘较宽，较为经济，目前我国生产尚少。
e 是用钢板焊成的十字形截面杆，虽然抗扭刚度不好，但具有等稳性，在重型压杆中采用较为有利。
f 为钢板及型钢组成的闭合截面，刚度较大，外形美观，且符合肢宽壁薄和等稳性的要求，用料最省，但缺点是管内不易油漆。
g 为双角钢组成的T 形截面。
特点是备料方便，截面小。
且不等稳，常用于桁架、塔架中。
单角钢截面主要用于塔桅结构和轻型钢桁架中。
h 为管截面。
特点是任意方向等稳，但连接不方便，多用于网架结构中。