力学知识在实际工程中的应用

力学知识在实际工程中的应用

关键词：建筑力学建筑工程应用

随着人类的进步与发展，人们逐渐从建筑结构和实践中总结经验，发展成力学理论与方法。这些理论和方法又反过来应用于工程中的各个领域当中。建筑结构的发展与力学是息息相关的。可以说，没有可靠的力学和结构分析就没有安全的建筑结构。特别是对于现代的高层、超高层、特殊结构的建筑物、构筑物而言，力学、结构分析就尤其重要。建筑物，特别是大型建筑物具有不可逆性，一旦其结构出现问题，其后果是不可估量的。

如何结合实际情况，选择合理的建筑知识及结构布局，让建筑物的造价控制在合理的范围内，达到结构的安全、耐久、适用。以满足人们生产、生活的正常需要。如何归纳和总结工程实际中所用到的力学知识，并把它们提炼出来，归纳总结实施教学于课堂就是本文需要讨论的问题。

首先，从一个工程实例来说明工程实际中用到的力学知识。

卸料平台方案设计中涉及到的力学计算、悬挂式卸料平台的计算参照简支梁的计算进行。

平台水平钢梁（主梁）的悬挑长度3.5m，悬挑水平钢梁间距（平台宽度）2.7m。

次梁采用18号工字钢，主梁采用18号工字钢，次梁间距2.00m。容许承载力均布荷载2.00kn/m2，最大堆放材料荷载10.00kn。

1 次梁的计算

次梁选择18号工字钢，长2.7m，间距2m。

1.1 荷载计算

面板自重标准值为0.30kn/m2，

则q1=0.30×2.00=0.60kn/m

最大容许均布荷载为2.00kn/m2，

则q2=2.00×2.00=4.00kn/m

工字钢自重荷载q3=0.24kn/m

则静荷载计算值q=1.2×（q1+q2+q3）=1.2×（0.60+4.00+0.24）=5.80kn/m

活荷载计算值p=1.4×10.00=14.00kn

1.2 内力计算

内力按照集中荷载p与均布荷载q作用下的简支梁计算，计算简图如下。

■

则最大弯矩m为

m=■+■=5.80×2.702/8+14.00×2.70/4

=14.74kn·m

1.3 抗弯强度计算

σ=■≤[f]

其中γx取1.05，[f]=205.00n/mm2，wx=185cm2。

则σ=14.74×106/（1.05×185000.00）

=75.87n/mm2<[f]=205.00n/mm2。

满足要求！

1.4 整体稳定性计算

σ=■≤[f]

其中￠b查表得到￠b=1.51。由于￠b大于0.6，按照规范规定，其值用￠b，查表得到其值为0.867。

则σ=14.74×106/（0.867×185000.00）

=91.85n/mm2<[f]=205.00n/mm2。

满足要求！

2 主梁的计算

主梁选择18号工字钢，间距2.70m。

2.1 荷载计算

栏杆自重标准值q1=0.14kn/m，工字钢自重荷载q2=0.24kn/m

则荷载计算值q=1.2×（q1+ q2）

=1.2×（0.14+ 0.24）=0.45kn/m

各次梁集中荷载取次梁支座力，经计算分别为

p1=1.2×（0.30+2.00）×1.00×2.70/2+1.2×0.24×

2.70/2=4.11kn

p2=1.2×（0.30+2.00）×2.00×2.70/2+1.2×0.24×

2.70/2+14.00/2=14.84kn

2.2 内力计算

卸料平台的主梁按照集中荷载p和均布荷载q作用下的简支梁计算。

■

悬挑卸料平台主梁计算简图

经过简支梁的计算得到

①a支座处的支座反力为ra=10.47kn（钢丝绳位置支撑反力）。

②均布荷载下最大弯矩值：

mmax1=1/8×ql2=1/8×0.45×3.52=0.689kn·m

集中荷载下最大弯矩值：

mmax2=3/3.5×14.84=12.72kn·m

则最大弯矩：

mmax=mmax1+mmax2=0.689+12.72

=13.409kn·m

2.3 抗弯强度计算

σ=■≤[f]

其中γx取1.05

则σ=13.409×106/（1.05×185000）

=69.03n/mm2<[f]=205.00n/mm2

满足要求！

2.4 整体稳定性计算（主次梁焊接成整体此部分可以不计算）

σ=■≤[f]

其中￠b查表得到￠b=1.15。由于￠b大于0.6，按照规范规定，其值用￠b′，查表得到其值为0.807。

则σ=13.409×106/（0.807×185000.00）

=89.82n/mm2<[f]=205.00n/mm2

满足要求！

3 钢丝拉绳计算

钢丝拉绳的轴力ru在竖直方向的分力与a支座的支座反力相等，即rc=rusinθ=ra=10.47kn

则ru=10.47/sin49.5°=13.77kn

■

3.1 选择6×19钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1550mpa，直径

15mm。

3.2 钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

[fg]=■

其中fg查表为134.5kn，а为0.85，k取8.0。

[fg]=0.85×134.5/8=14.3kn

ru=13.77kn<[fg]=14.3kn

所以选用1根15mm钢丝绳满足要求。

从上述实例我们能得到如下结论：

①结构计算简图的简化

第一，结构的简化。

第二，结点的简化。

第三，支座的简化。

第四，荷载的简化。

②结构内力的求解及内力图的画法