建筑受力构件中压力与拉力案例分析
大跨度建筑案例分析
2013年12月2日，国家大剧院壳体钢结构安装完成
·网壳结构
网壳是一种与平板网架类似的空间 杆件结构，系以杆件为基础，按照一 定规律组成网格，按壳体结构布置的 空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。 其传力特点是通过壳内两个方向的拉 力，压力或剪力逐点传力。此结构是 一种有广阔发展空间的空间构件。
建筑师利用金属网的通透性，使简单厚 重的建筑结构在视觉上形成为多维空间，轻 盈简捷又不失空间的纵深感站在壳体的公共 空间内，人们可以看到弧形的金属网从高处 垂下，将歌剧院与壳体公共空间分隔开来隐 隐透出淡黄色人们可以透过金属网看到歌剧 院环廊内人们活动的场景，若隐若现，朦胧 而神秘，激发人们的好奇、想象和思索。建 筑师充分利用了金属网的特点来提升室内的 装饰效果。
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板覆盖,前后两侧有 两个类 似三角形的渐开式玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造 水面之上。
国家大剧院壳体结构呈半椭球型。 由顶环梁，梁架，斜撑和环向连系 杆件组成。其中顶环梁呈椭圆形，长轴 长约60米，短轴长约38米，由环形钢架， 箱形梁，以及H型钢焊接而成。梁架呈 中心对称辐射状布置。 连杆沿水平环向布置，上下里外共 82道，并采用铸钢连接件或套筒连接件 连接。
·结语
国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶，是世界上最深的建筑，拥有亚洲最大的管 风琴。整体简洁而富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑奇观，同时又彰 显出北京这个古老的城市的现代风貌与活力。城市建筑不再关乎审美或情感，而是对社会秩序的解释， 建筑也总是超越功能的，是建筑的形式给人们以经验，赋予城市以结构。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
型钢支撑悬挑梁悬挑板受力讲解
型钢支撑悬挑梁悬挑板受力讲解下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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钢结构设计中的构件受力分析
钢结构设计中的构件受力分析一、引言钢结构是一种重要的建筑结构形式，其具有高强度、轻质、抗震能力强等特点，被广泛应用于工业厂房、商业建筑、桥梁等领域。
在钢结构设计中，构件的受力分析是一个关键环节，它直接关系到结构的安全可靠性。
本文将从静力学的角度出发，探讨钢结构设计中构件受力分析的基本原理和方法。
二、构件受力的基本原理构件受力是指构件在外力作用下所受到的力和力矩。
根据静力学原理，构件在平衡状态下，合力和合力矩等于零。
对于钢结构构件而言，可以将受力分为内力和外力两个方面。
1. 内力：构件内部受力主要包括轴力、弯矩和剪力。
轴力是指构件上的拉力或压力，弯矩是指构件上的弯曲力矩，剪力是指构件上的剪切力。
通过对构件的截面分析，可以确定构件所受内力的大小和分布情况。
2. 外力：外力是指施加于构件上的力和力矩，包括重力、风载、地震力等。
根据静力学的原理，外力应该平衡在构件上，以确保结构的平衡和稳定。
三、构件受力分析的方法在钢结构设计中，构件受力分析是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素，如结构的几何形态、材料的性质以及受力条件等。
以下介绍几种常用的构件受力分析方法。
1. 截面法：截面法是一种重要的分析方法，它通过对构件截面进行简化，将构件看作点、线或面上等效的力，从而简化分析过程。
通过对截面进行力学分析，可以得到构件所受的内力大小和分布情况。
2. 变位法：变位法是一种基于位移理论的分析方法，它假设构件在受力过程中产生微小的位移，并根据位移的平衡条件进行力学分析。
通过变位法可以得到构件所受的内力和位移。
3. 有限元法：有限元法是一种数值计算方法，适用于复杂结构的受力分析。
它将结构分割成有限个小单元，通过数值模拟和计算，得到构件受力的数值解。
四、构件受力分析的应用案例钢结构设计中构件受力分析的应用案例有很多，以下仅以桥梁结构为例进行说明。
在桥梁设计中，主梁是承担桥梁荷载的主要构件之一。
主梁的受力分析需要考虑荷载和桥墩的支座情况。
超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析
第35卷第3期2021年6月Vol・35No・3Jun.2021粉煤灰综合利用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION超限高层建筑结构抗震性能设计及受力分析Seismic Performance Design and Stress Analysis of Over-limit High-rise Buildings彭茹(新疆建设职业技术学院，新疆乌鲁木齐832000)摘要：深圳市罗湖区兆鑫汇金广场项目大屋面高度147.9m，地下5层，地上44层，为部分框支剪力墙结构，属于B级高度超限的超高层建筑。
根据不规则项目特点并结合结构超限判定，确定各构件的抗震性能目标，通过分析建筑在不同地震工况下的弹性分析和弹塑性分析，验证结构性能设计的可靠性。
计算模型采用YJK、ETABS、PKPM-SAUSAGE程序进行分析，根据分析结果，采取了一系列加强措施。
结果表明：结构能够满足竖向荷载和风荷载作用下的有关指标，抗震性能能够达到设定的性能目标。
文中所采用的设计及加强措施为类似工程提供重要的参考和借鉴价值。
关键词：超限高层建筑；剪力墙结构；时程分析；抗震性能分析；抗震加强措施中图分类号：TU318文献标志码：A文章编号：1005-8249(2021)03-0008-06D0I：10.19860/ki.issn1005-8249.2021.03.002PENG Ru(Xinjiang Construction Vocational and Technical College，Urumqi832000，China)Abstract:The height of the roof of the Zhaoxin lluijin Plaza project in Luohu District，Shenzhen City is147.9m，with5stories underground and44stories above ground，which is a partial frame-supported shear wall structure，belongs to the super high-rise building with B-class height exceeding the limit.According to the characteristics of the irregular profect and combined with the structural over-limit determination，the seismic-performance targets of each component were determined，and verified the reliability of structural performance design by analyzing the elastic and elastic-plastic analysis of buildings under frequent earthquake，seismic fortification earthquake and rare earthquake.The calculation model is analyzed by YJK，ETABS and PKPM-SALSAGE programs.According to the analysis results，a series of strengthening measures were taken.The results show that the structure can meet the relevant indexes under vertical load and wind load，and the seismic performance can reach the set performance target.The design and measures adopted in this paper provide important reference value for similar projects.Keywords:over-limit high-rise building；shear wall structure；time history analysis；seismic performance analysis；seismic strengthening measures0引言超限高层建筑因为大幅度提升土地利用率而逐作者简介：彭茹（1985-），女，硕士，讲师，研究方向为土木工程。
拱结构分析
拱结构及案例分析一拱结构的分析拱结构式是建筑工程中常用的结构之一，是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线构件。
拱结构由拱圈及其支座组成。
支座可做成能承受垂直力、水平推力以及弯矩的支墩；也可用墙、柱或基础承受垂直力而用拉杆承受水平推力。
拱圈主要承受轴向压力，与同跨度的梁相比，弯矩和剪力较小，从而能节省材料、提高刚度、跨越较大空间。
拱的类型，按材料分：土拱、砖石拱、木拱、混凝土拱、钢筋混凝土拱、刚拱等；按拱轴线型分：圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱等；按所含铰的数目分：三铰拱、双铰拱、无铰拱等；按拱圈截面形式分：实体拱、箱形拱、桁架拱等。
如下图为拱的分类图：拱结构的受力分析：如上图，当拱承受均布荷载时，主要靠的压力和推力支撑，由Th+chMx=可知，支撑弯矩靠力臂的改变，而力臂的增加靠形态的改变。
因此拱的外形一般是抛物线、圆弧线或折线，目的是使拱体各截面在外荷载、支撑反力和推力作用下基本处在受压或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力。
当拱自身重力产生的弯矩Mx为0 时，此时称为合理拱轴线（也叫压力线），即截面产生的弯矩为0。
当选择拱轴线时，偏于合理拱轴线以上的为负弯矩，偏于合理拱轴线以下的为正弯矩，与合理拱轴线相交的点的弯矩为0 。
拱结构在设计中最重要的是水平推力的处理。
在实际工程中常用的有以下几种做法：由拉杆承受水平力——优点是结构自身平衡，使基础受力简单；可用作上部结构构件，代替大跨度屋架；由基础承受——施工设计时要注意承受水平推力的基础的做法；由侧面结构物承受——要求此结构必须有足够的抗侧力刚度；由侧面水平构件承受——一般有设置在拱脚处的水平屋盖构件承受，水平推力先由此构件作为刚性水平方向的梁承受，在传递给两端的拉杆或竖向抗侧力结构；此外还应注意当拱承受过大内力时的失稳现象；防止失稳的办法是在拱身两侧加足够的侧向支撑点。
二拱结构的案例分析阿罗丝渡槽如右图，渡槽设设计为一个124ft长，支撑在间隔62ft的支架上，两端伸臂各长31ft的单元。
桁架结构的受力分析与计算
桁架结构的受力分析与计算桁架结构是一种由各种杆件连接而成的稳定结构，被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
在设计和建造桁架结构时，受力分析和计算是至关重要的步骤。
本文将介绍桁架结构的受力分析方法，并给出相应的计算步骤。
一、桁架结构的受力分析桁架结构由杆件和节点组成，杆件通常是直线段或曲线段，节点是连接杆件的固定点。
在受力分析中，需要确定每个节点和杆件的受力情况。
1. 节点的受力分析节点是桁架结构中的重要连接点，它承受着来自相邻杆件的受力。
对于单个节点，可以利用力平衡原理来进行受力分析。
首先，在水平方向上，所有受力要素的水平分力之和应等于零；其次，在竖直方向上，所有受力要素的竖直分力之和也应等于零。
通过解这两个方程，可以求得节点的受力。
2. 杆件的受力分析杆件是桁架结构中起支撑作用的构件，它们承受着来自外力和节点的受力。
在受力分析中，需要确定每个杆件的受力大小和方向。
根据静力平衡原理，杆件上的受力要满足力的平衡条件，即合力为零。
可以利用力的合成和分解的原理来进行受力分析，将受力分解为水平方向和竖直方向的分力。
通过解这些方程，可以求得杆件的受力。
二、桁架结构的受力计算在桁架结构的受力计算中，需要根据受力分析的结果来进行具体的计算。
主要涉及到以下几个方面。
1. 材料的选择和强度计算桁架结构中的杆件通常采用钢材、铝材等材料制作。
在进行强度计算时，需要考虑材料的强度和安全系数。
根据结构所受力的种类（拉力、压力或剪力），选择适当的强度计算公式和安全系数。
2. 荷载的计算桁架结构在使用过程中会承受各种形式的荷载，如静荷载、动荷载、地震荷载等。
荷载的计算是桁架结构设计的重要一环。
需要根据设计要求和建筑规范，合理计算各种荷载的大小和作用方向，以确定结构的强度和稳定性。
3. 结构的稳定性计算桁架结构在承受荷载作用时，需要保持结构的稳定性，避免产生倾覆和失稳等安全隐患。
在进行结构的稳定性计算时，需要考虑结构的整体平衡和节段局部稳定性问题。
可以承受压力和拉力等3壳体结构受力特点
、 、
、 、
、 、Biblioteka 。 。2. 结构与力
1981年7月17日美国的堪萨斯城饭店发生倒塌。 造成113人死亡，200人受重伤。 这一惨案的结论是：空中通道和凉台的构造设 计有缺陷，从墙壁至立柱间的空中距离过长。
二.结构和力
从力学角度来说, 结构是指 可承受一定力的架构形态, 它可 以抵抗能引起形状和大小改变 的力。
马上行动
一座限重1.5吨的简单梁式桥，如 果要使它的承重增加，该如何改进。
探究：
观察右图， 说明石磨的推 杆要用绳子吊 起来的原因。
1、抵消推杆自身的重力 2、保持人在推磨过程时推杆始终在平行于 地面的 平面上运动；
石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个什么图形？
小试验
小 结
自然领域中的结构 1. 广义的结构 技术领域的结构 社会领域的结构 2.自然界结构对技术领域的启发 二、结构与力
1.力学的结构、构件的概念 2.构件的五种基本受力和变形形式 3.简单结构的受力分析
三.结构的类型 实体结构、框架结构、壳体结构
实体结构：结构体本身是实心的。 受力特点：外力分布在整个体积中，如实心墙， 大坝。 框架结构：结构体由细长的构件组成的结构。 受力特点：支撑空间而不充满空间。如铁架塔， 建筑用脚手架，厂房的框架。 壳体结构：通常是指层状的结构。 受力特点：外力作用在结构体的表面上，如摩托 车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。
4.扭转力
5.弯曲力
若一个物体承受与之垂直的负荷时，一
般称其为梁。受此一负荷后梁必会产生弯 曲现象。
混凝土事故案例分析
425 中砂
1 2 洗净烘干
石子
5～25
3.5
洗净烘干
例案4、某楼建筑面积5700㎡，五层框架结构，地下 室层高4m，面积逾800㎡。该工程采用商品混凝土浇 筑，地下室墙板设计强度C30，抗渗等级S6。地下室 墙体模板拆除后，发现该墙体存在多处麻面、蜂窝、 露筋，靠近下部止水带施工缝处内外两侧存在多处孔 深为60mm、40mm的孔洞。经现场详细检测，该墙板混 凝土质量缺陷可分为3类： （1）轻微缺陷：地下室窗下多处露筋，内墙局部 蜂窝、麻面。 （2）一般缺陷：外墙内侧、孔洞、露筋。 （3）严重缺陷：外墙施工缝多处水平状露筋、孔 洞。如何处理？
加固处理原则 本工程采用的外加剂为缓凝型减水剂，在混凝土中只 是暂时阻碍了水泥水化反应的进行，延长了混凝土拌合物 的凝结时间，并未从本质上改变水泥水化反应及其产物， 对混凝土构件强度的损害并不严重，无须拆毁重建。且四 层结构柱的外观完好，混凝土具有一定承载力，宜进行加 固处理。由于本工程工期限制较严，故在制定处理方案时 充分考虑工期因素，并按照结构安全、施工可行、费用经 济的原则，决定对事故混凝土采用外包加强的处理方案。
例案2、福建省某市两幢框架结构的8层住宅楼， 总建筑面积5560㎡，主体施工至三层楼面时， 发现部分框架节点及柱身（梁底下0.5m范围内） 的砼呈疏松状。为了解已施工部分砼实际质量 情况，在现场使用超声回弹综合检测，结果表 明，外观好的砼均达到设计强度。如何处理？
临时支撑示意图
框架节点加固示意图 1-加固区 2-原梁钢筋 3-原柱钢 筋 4-下料槽 5-无缺陷砼 6-分段 装模板 7-新增柱钢筋
事故原因调查分析 (1)出现质量问题的混凝土于7月某日浇铸，当日气温24～30℃ ， 排除气候因素的影响。 (2)混凝上运输过程与施工操作规范，无异常情况。 (3)事故混凝土颜色与正常混凝土无差别，可排除粉煤灰完全替 代水泥的可能性；据现场检测和厂家对该批混凝土配合比记录，该批 混凝土配合比满足要求。 (4)据施工人员回忆，该批混凝土的流动性特强，混凝土凝结缓 慢，混凝土强度发展慢，养护过程中出现异常颜色的液体。 (5)厂家反映其采用了缓凝减水外加剂，具有缓凝和减水两种效应。 根据各方专家勘察和讨论，认定由于第四层柱混凝土外加剂超量 引起了强度严重降低，柱承载能力无法满足设计要求，属于施工质量 事故，需要进行加固处理。
建筑工程质量事故案例-梁、板、柱钢筋混凝土结构事故
梁、板、柱钢筋混凝土结构事故
骨料 中含 过量 杂质 事故 案例 图片
事故 分析
及 原因
分析如下： 屋面局部倒塌后曾对设计进行审查，未发现任何 问题。在对施工方面进行审查中发现以下问题：
（1）、 进深梁设计时为C20混凝土，施工时未留试 块，事后鉴定其强度等级只是C7.5左右。在梁的断 口处可清楚地看出沙石未洗净，骨料中混有鸽蛋 大小的黏土块、石灰颗粒和树叶等杂质。
柱子钢筋搭接处的设计净距太小，只 有31～37.5mm，小于设计规范规定柱 纵筋净距应≥50mm的要求。实际上有 的露筋处净距为0或10mm。
事故 处理 方案
剔除全部蜂窝四周的松散混凝土；用湿麻袋塞在 凿剔面上，经24h使混凝土湿透厚度至少40～ 50mm；按照蜂窝尺寸支以有喇叭口的模板，如图 2.19（e）；灌注加有早强剂的C30（旧混凝土为 C20）豆石混凝土；养护14昼夜；拆模后将喇叭口 上的混凝土凿除。除以上补强措施外，还应对柱 进行超声波探伤，查明是否还有隐患。
比较施工和设计原因，显然可见，施工中混凝土早期 受冻是产生本工程质量事故的 主要原因。
事故 加固 方案
由于梁上有大量斜裂缝，很容易发 生脆性截面破坏，引起梁的断裂， 故必须进行加固。加固方案是在原 大梁外包一U形截面梁，该梁按承 受原来梁的的全部弯矩和剪力进行 设计，并在U形截面梁的端部沿墙 设置钢筋混凝土柱和基础，作为加 固梁的支承。
事故 分析
受力筋放错了位置（离模板只有20mm，如图 2.36c）所致。原来受力筋按设计布置，钢筋工 绑扎好后就离开了。打混凝土前，一些“好心
人”看到雨篷钢筋浮搁在过梁箍筋上，受力筋
又放在雨篷顶部（传统的概念总以为受力筋就
拱结构及其案例分析
拱结构及其案例分析陈阅2班76号A.拱的定义在梁端加一水平力H，就能改变各截面受力状态；如果H的大小，作用点选得合适，可使梁的各截面处于受压或受弯状态，能提高梁的承载力，这就形成了拱，如图可见，拱结构是有推力的结构。
拱结构的外形一般是抛物线，圆弧或折线，目的是使供体各截面在外荷载、支撑力和推力作用下基本上处于受力或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力如图拱结构的控制尺寸包括：跨度l、失高f和截面尺寸。
拱结构的适用范围很大，从1.5~2.0m跨度的地下通道顶盖到几十米甚至上百米跨度的体育馆和拱桥。
例如清华大学综合体育中心、东凯尔勃莱德游泳馆等都采用拱结构。
拱结构的支撑形式一般有四种，如下图所示，由图a到图d分别为为：a.拉杆拱，b.落地拱，c.由框架支撑的拱，d.由水平屋盖支撑的拱。
B.拱的受力分析a.如下图所示是拱在集中荷载作用下的受力图简支拱的弯矩M与简支水平梁对应截面的弯矩M0相等。
拱的剪力Q和轴力N 等于简支水平梁对应截面上剪力Q0的两个投影。
即M= M0Q= Q0cosφN=- Q0sinφ式中，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
b.如下图所示是拱在均布荷载作用设拱的轴线为抛物线，其方程为y=4fx(l-x)/l2求出相应的简支水平梁的弯矩和剪力M0=0.5qx(l-x) Q0=q(0.5l-x)因此，拱的内力为M=0.5qx(l-x)Q= q(0.5l-x)cosφN=- q(0.5l-x)sinφ其M图，Q图，N图分别如下图φ计算Q和N时，先要由轴线方程的一阶导数求出tgφ=dy/dx=4f (l-2x)/l2,再由此式求得截面的倾角φ。
C.三绞拱受力分析拱结构中一种比较合理的方式是三绞拱，如图所示内力计算M= M0-Hy，Q= Q0cosφ-HsinφN= -Q0sinφ-Hcosφ其中H=M0C/f ,M0和Q0分别是简支水平梁的弯矩和剪力，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
钢结构事故案例分析(二)
• 原因分析：对积水后荷载进行计算，如下
• 当屋面最深积水达到35cm,支座节点附近受压腹杆接 近压杆压屈的临界荷载，拉力超过螺栓M27的允许承 载力，
• 当积水深度45cm,腹杆压力超过临界值，支座附近的 腹杆压屈，拉杆的高强螺栓拉断，导致网架倒塌。
• 但是网架拉杆在弹性范围内。 • 可以看出，结论与现场情况是吻合的。
1995年5月25日早晨，广州海印斜拉桥一根钢索突然 断裂，近百米的钢索坠落在桥面，距离当时大桥 建成6年半。每一根钢索都有近两百根直径5mm的 高强钢丝组合而成。钢索的防腐蚀做法是：每一 小根钢丝表面镀锌50μm，钢丝束组成的钢索外套 高密度聚乙烯管，馆内灌注水泥浆。事故调查发 现，钢丝上段水泥浆未充满，从而腐蚀。后来对 全部钢索更换为高密度聚乙烯直接在镀锌钝化钢 丝上挤压而成的钢索。
构本身计算（图集中也有不合理之处） • 例题3-1：四楼接层钢屋架倒塌等
• 3.2 第二类-----网架结构质量事故
• 事故原因： • 1.设计失误—荷载组合不当，力学模型、计算简
图不当、节点不当未考虑吊装荷载
• 2.制作失误—下料尺寸不准、节点焊接不过关
•
焊接连接质量不满足
• 3.拼装失误—安装顺序失误、临时支撑少
• 概况：某通讯楼为网架结构，焊接空心球节点棋盘 形四角锥网架，平面尺寸13.2m*17.99m,网格数5*7， 网格尺寸2.64m*2.57m,网架高1m,支撑时上弦周边 支撑。材料均为Q235，网架上弦¢73*4钢管，下弦 ¢89*4.5，腹杆¢38*3，空心球¢200*6.图纸注明贴角 焊缝厚度7.5mm，焊条规定是T42.
•
吊点不合理、多台起重机不协调工作
• 例题3-5通讯楼网架坍塌
【结构施工】悬挑结构构件事故原因分析和实例
悬挑结构构件事故原因分析和实例1.抗倾覆能力不足悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定的,规范要求设计计算是取倾覆转动点在外墙皮向里的O’点,并要求抗倾覆力矩的0.8倍比喻大于倾覆力矩,即抗倾覆有不小于1.25的安全系数,若稳定力矩小于倾覆力矩时,必然失稳,倾覆坍塌.如雨篷梁上的压重(砌砖的高度)尚不能满足稳定要求时,就拆除支撑及模版,将会发生坍塌,造成人员伤亡.2.模版支撑方案不当悬挑结构根部受力最大,当混凝土浇筑后,尚未达到足够强度时,模版支撑产生沉降,根部混凝土随即开裂,拆模后将从根部产生断裂坍塌.若悬挑结构为变截面,施工时将模版做成等截面外形,而造成根部断面减小,拆模后也会产生断塌事故.为防止模版立柱下陷,应注意以下几点：1)立柱不得支于松软的图上和未经处理的回填土上;2)立柱下面的垫木要有足够的底面积和刚度;3)注意立柱受震动后的动势;4)防止化冻过程中立柱下陷;5)防止积水造成下陷.此外,悬挑构件支模时要考虑木制模板湿胀干缩现象对构件质量的影响.3.主筋放置不当(错位、变形)悬挑构件不同于通常的梁板结构,在垂直荷载作用下,挑梁产生负弯矩,上边手拉,因而受拉主筋应配置在上边.若把钢筋放在下边,或施工时支垫不妥,钢筋被踩踏向下变形过大,或被浇筑的混凝土压到下面,或锚固长度不够,或有是断面厚度尤其是根部厚度达不到要求,是构件的有效断面减小,承载能力明显降低,难以承受构件自重及上部荷载等原因,当模版拆除后,均会导致根部断塌.4.施工超载悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比,如施工荷载超过设计荷载,模板下沉,根部出现裂缝,尤其是当有根部向外浇筑混凝土时,随着荷载的增加,模板变形,也极易在根部产生裂缝,导致拆模后断裂.5.拆模过早不少悬挑结构坍塌都是由于拆模过早,混凝土未达到足够强度所造成,所以规范规定,悬挑构件的拆模强度必须不小于100%,在实际施工中必须遵守.在施工悬挑构件时,要及时验算,确定拆模的恰当时间,施工中只要条件允许,适当晚拆模或间隔保留部分支撑是有好处的.商业建筑悬挑结构的典型案例——青岛东方影都万达城项目随着社会不断的发展和进步,使得现代建筑结构设计标新立异,各类悬挑的不规则建筑也日渐增多.如何使建筑既能达到标新立异的效果又有结构安全的可靠性呢？下面向您介绍一种解决问题的方法——预应力悬挑结构,在此以青岛东方影都万达城项目为案例说明.青岛东方影都万达城效果图一、工程概况万达东方影都位于青岛市黄岛区,是全球投资最大的影视产业项目,也是世界唯一具有影视外景、影视制作、影视会展、影视旅游综合功能的项目.其中我司参与施工的青岛万达城是业界顶尖文化旅游商业综合体,面积40万平方米,全部引进世界最先进室内游乐设施,打造国际一流的室内主题公园、室内水上公园、室内电影乐园、室内滑冰场以及亚洲规模最大的电影城.我司作为承建本工程预应力分项工程的专业分包商,严控各步施工流程,严把质量关,紧跟进度顺利完成本工程中的预应力施工工作,并且得到了本工程中业主、监理、总包等单位的高度认可.青岛东方影都万达城侧面效果图本工程中的室内主题公园、室内水上公园、室内电影乐园、室内滑冰场四个单位工程均有悬挑梁结构,悬挑长度均大于6米,最大悬挑长度达8.6米,施工难度较大.本工程采用有粘结预应力梁悬挑结构,有效减小结构的变形和裂缝,降低悬挑梁的截面面积,减轻结构自重,改善结构性能,降低造价.二、施工重点1、铺放安装按照公司出具的施工深化图的矢高进行预应力筋的曲线定位,并绑扎定位钢筋,定位钢筋绑扎完成后,沿着定位钢筋上表面安装波纹管,然后固定波纹管,最后把钢绞线穿进波纹管内.钢绞线安装完成后要进行最后的张拉端、锚固端、排气孔的节点安装.注：预应力铺放过程穿插在土建施工过程中,不单独占用工期.悬挑梁拆模后图2、张拉施工张拉施工是预应力施工中的关键工序,张拉过程中采用张拉力和伸长值双控方法先都合格方能保证预应力梁受力达到标准.为确保工程质量,预应力梁张拉时先用小顶预紧,后用大顶张拉.张拉过程总包、监理、甲方全程关注.小顶预紧现场大顶张拉现场3、灌浆施工预应力梁灌浆是否饱满,直接关系到工程孔道内钢绞线耐久性.我司现场施工时除按照常规做法：灌浆口灌浆,排气孔冒出浓浆,公司自制工程保压方法,使孔道内浆体不回流,孔道浆体饱满,钢绞线和浆体握裹紧密,增强钢绞线耐久性.保压措施现场。
拱结构及其案例分析
拱结构及其案例分析陈阅2班76号A.拱的定义在梁端加一水平力H，就能改变各截面受力状态；如果H的大小，作用点选得合适，可使梁的各截面处于受压或受弯状态，能提高梁的承载力，这就形成了拱，如图可见，拱结构是有推力的结构。
拱结构的外形一般是抛物线，圆弧或折线，目的是使供体各截面在外荷载、支撑力和推力作用下基本上处于受力或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力如图拱结构的控制尺寸包括：跨度l、失高f和截面尺寸。
拱结构的适用范围很大，从1.5~2.0m跨度的地下通道顶盖到几十米甚至上百米跨度的体育馆和拱桥。
例如清华大学综合体育中心、东凯尔勃莱德游泳馆等都采用拱结构。
拱结构的支撑形式一般有四种，如下图所示，由图a到图d分别为为：a.拉杆拱，b.落地拱，c.由框架支撑的拱，d.由水平屋盖支撑的拱。
B.拱的受力分析a.如下图所示是拱在集中荷载作用下的受力图简支拱的弯矩M与简支水平梁对应截面的弯矩M0相等。
拱的剪力Q和轴力N 等于简支水平梁对应截面上剪力Q0的两个投影。
即M= M0Q= Q0cosφN=- Q0sinφ式中，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
b.如下图所示是拱在均布荷载作用设拱的轴线为抛物线，其方程为y=4fx(l-x)/l2求出相应的简支水平梁的弯矩和剪力M0=0.5qx(l-x) Q0=q(0.5l-x)因此，拱的内力为M=0.5qx(l-x)Q= q(0.5l-x)cosφN=- q(0.5l-x)sinφ其M图，Q图，N图分别如下图φ计算Q和N时，先要由轴线方程的一阶导数求出tgφ=dy/dx=4f (l-2x)/l2,再由此式求得截面的倾角φ。
C.三绞拱受力分析拱结构中一种比较合理的方式是三绞拱，如图所示内力计算M= M0-Hy，Q= Q0cosφ-HsinφN= -Q0sinφ-Hcosφ其中H=M0C/f ,M0和Q0分别是简支水平梁的弯矩和剪力，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
二节典型案例分析--结构是怎样受力的
构件所受的外力形式多样，基本形式
有拉力、压力、剪切力、扭转力、
和弯曲力等。
外力 拉力 压力 弯曲力 扭转力
剪切力
效果 物体承受的拉拽力，产生拉伸变形
积压物体的力，产生压缩变形
作用于物体，使其产生弯曲变形
反方向向物体的两端均匀施力，使物体产 生扭转 两个距离很近，等大，反向且作用于同一 物体上的平行力，产生剪切变形
葡萄大棚的结构
荷载
施加于机械或结构上的外力在力学中通 常被称为荷载。
按作用时间的久暂，荷载可分为恒载和 活载。
不随时间变化而变化的永久性荷载；包 括屋面、梁的质量等；
随情况变化而变化的可变性荷载。包括风 载、雪载等。
立柱受力
压力引起压缩变形；弯矩引起弯曲变形。
梁的受力
拱结构
中间高四周低呈弧形的曲面。 荷载压力作用于拱上，圆拱在把力传到其
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
所以，任意时刻，人对杠体的作用 力方向都是指向人重心所处的瞬间 位置。
结论一：
杠体总是朝着人体所在 的瞬间位置的方向上发生 弯曲。
请问同学们有什么方法可以抵消这 种弯曲呢？
立柱埋深一点、用一个力从反方 向拉，都可以帮助立柱抵抗变形
结论二：
任意时刻，对于立柱，由人运 动所产生的弯矩M1，都有一个由立 柱埋在地下部分和拉杆共同产生的 反弯矩M2来平衡，以保持单杠整体 的稳定。
从力学角度出发，对结构理解为： 结构是可承受一定应力的架构形 态，结构可以抵抗引起形态和大 小变化的力。
把单杠看成结构，构件有：杠体、 立柱、拉杆。
单摆实验示意图
F
球
小球对固定点的作用力的方向，从固定 点指向小球球心所处的瞬间位置。
工程力学中的静力平衡应用案例分析
工程力学中的静力平衡应用案例分析工程力学是研究力的作用及其效果的学科，而静力平衡是其中的一个重要概念。
静力平衡是指物体在受到力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态。
在工程实践中，静力平衡的应用非常广泛，下面将通过几个案例来分析工程力学中静力平衡的应用。
案例一：桥梁设计桥梁是工程力学中常见的应用案例之一。
在桥梁设计中，静力平衡的原理被广泛应用。
以悬索桥为例，悬索桥梁的主要受力构件是悬索和桥塔。
在设计悬索桥时，需要保证悬索和桥塔的受力平衡，以确保桥梁的稳定性和安全性。
悬索桥的悬索是通过桥塔上的斜拉索与主悬索相连，承受桥梁的荷载。
在设计过程中，需要计算悬索的张力，使其能够平衡桥梁的荷载。
通过应用静力平衡的原理，可以得到悬索的张力与桥塔的受力之间的关系，从而确定悬索的尺寸和材料。
此外，在桥梁设计中还需要考虑桥塔的受力平衡。
桥塔需要承受悬索的张力和桥梁的重力，同时保持平衡。
通过合理设计桥塔的结构和材料，可以使桥塔始终保持静力平衡的状态，确保桥梁的稳定性和安全性。
案例二：建筑物结构设计在建筑物结构设计中，静力平衡的应用也非常重要。
建筑物的结构需要保证各个构件的受力平衡，以确保建筑物的稳定性和安全性。
以高层建筑为例，高层建筑的结构主要由柱子和梁组成。
在设计过程中，需要考虑柱子和梁的受力平衡，使其能够承受建筑物的荷载。
通过应用静力平衡的原理，可以计算柱子和梁的受力分布，从而确定其尺寸和材料。
此外，在建筑物结构设计中还需要考虑地基的受力平衡。
地基是建筑物的支撑结构，需要承受建筑物的重力和外部荷载。
通过合理设计地基的结构和材料，可以使地基始终保持静力平衡的状态，确保建筑物的稳定性和安全性。
案例三：机械设备设计在机械设备设计中，静力平衡的应用也非常重要。
机械设备的结构需要保证各个部件的受力平衡，以确保设备的正常运行和安全性。
以起重机为例，起重机的结构主要由支架、臂杆、吊钩等组成。
在设计过程中，需要考虑各个部件的受力平衡，使其能够承受起重物的重量。
多力平衡力的合成与力的分解
多力平衡力的合成与力的分解合成与分解力的实际应用力学中的合成力与分解力是两个重要的概念，它们在实际生活中有着广泛的应用。
合成力是指将多个力的作用合并为一个力的结果，而分解力则是将一个力分解为若干个力的合力。
本文将以多力平衡力的合成与分解为主题，讨论这两个概念在实际应用中的具体案例。
一、力的合成1. 航空航天工程：在航空航天工程中，飞行器需要克服重力和空气阻力等多个力的作用才能保持平衡飞行。
通过合成这些作用于飞机上的力，可以计算出其合力和合力的作用方向，从而掌握飞机的平衡状态。
这对于飞行器的设计和控制非常重要。
2. 建筑结构：在建筑领域，各个结构构件之间会受到多个力的作用，如重力、风力等。
通过合成这些力，可以计算出整个结构的合力和合力的作用点，从而确保建筑物的稳定性和安全性。
3. 水力工程：在水利工程中，合成力的概念也有着重要的应用。
例如，当水流通过大坝时，水流会对大坝产生压力。
为了计算该压力及其作用点，需要将水流的合力与其他作用于大坝上的力进行合成。
二、力的分解1. 物体受力分析：在物体受力分析中，常常需要将一个施加在物体上的力分解为多个分力。
通过分解力，可以更好地研究物体所受到的各个力的作用特点，进而进行更精确的力学计算。
2. 机械设计：在机械设计中，分解力也有着重要的应用。
例如，在设计一个机械装置时，分解力可以帮助工程师更好地理解装置各个部件之间的力学关系，从而确保装置的正常运行和结构的合理性。
3. 运动学分析：在运动学中，分解力是一个常用的方法。
通过将物体的运动分解为垂直方向和水平方向的运动，并对应的力进行分解，可以更好地理解物体的运动轨迹和速度变化。
三、合成与分解力的实际案例1. 帆船竞赛：帆船竞赛中，选手需要利用风力驱动帆船前进。
通过合成帆船所受到的来自不同方向的风力，选手可以找到最佳的航向和调整帆船的行进速度。
2. 物体的平衡：在日常生活中，我们常常要将某个物体放在一个平衡的位置上，而不让其倾倒。
铰拱和悬索结构的受力分析
稳定性分析
悬索结构在长期荷载作用 下可能发生屈曲失稳，需 要进行稳定性分析。
悬索结构的优缺点
优点
自重轻、跨越能力强、施工方便、经济性好等。
缺点
对锚固和固定端的构造要求高，易受环境因素影响，如风雨、温度变化等。
03
铰拱与悬索结构的比较
结构形式的比较
铰拱
由拱圈和铰支座组成，通过铰支座将拱圈与基础连接。铰拱 的拱圈在竖向荷载作用下产生弯曲变形，并通过铰支座传递 到基础。
悬索结构
悬索结构适用于大跨度、轻质结构的桥梁和大型工业厂房等建筑结构。由于悬索结构的受力性能较为简单，因此 在设计、施工和维护方面相对较为方便。
04
铰拱和悬索结构的设计与优 化
结构设计的基本原则
稳定性
确保结构在各种工况下 都能保持稳定，不发生
失稳或过大变形。
承载能力
满足结构的承载要求， 保证结构在承受设计载
荷时不会发生破坏。
经济性
在满足功能和安全的前 提下，尽量降低结构的
成本。
耐久性
考虑结构的寿命和耐久 性，确保结构在使用期
限内保持良好性能。
结构优化的方法与技巧
尺寸优化
通过调整结构尺寸，如梁的截 面尺寸、杆的直径等，以实现
最优的结构性能。
形状优化
改变结构的形状，如拱的曲线 形状、梁的弯曲程度等，以改 善结构的受力性能。
优点
铰拱结构具有较好的适应性和灵活性，能够适应地基的不均匀沉降和温度变化 的影响。同时，铰拱结构的构造简单，施工方便，造价相对较低。
缺点
铰拱结构的承载能力相对较低，且在水平推力作用下可能产生较大的位移和剪 切变形，需要采取相应措施进行加固。此外，铰拱结构的抗震性能也较差，需 要进行抗震设计。
压力型锚杆与拉力的关系
压力型锚杆与拉力的关系压力型锚杆是一种常见的地质灾害治理工程中所使用的支护材料，它能够固定地下的岩体，避免地质灾害的进一步发展。
那么，压力型锚杆与拉力之间究竟有什么关系呢？本文将从以下几个方面进行探讨。
1. 压力型锚杆的作用压力型锚杆可以通过施加压力的方式，将锚杆与岩体紧密连接在一起，形成一个整体，这样就能够有效地稳定地下的岩体，避免地质灾害的发生。
同时，压力型锚杆还能够增强岩体的强度和稳定性，提高其抗拉能力和承载能力。
2. 压力型锚杆的拉力在实际工程中，压力型锚杆所承受的拉力是一个比较重要的参数。
通常情况下，拉力的大小会影响到锚杆的使用寿命和稳定性。
一般来说，当拉力越大时，锚杆所承受的应力就会越大，这就会导致锚杆的变形和损伤，从而影响到整个支护体系的稳定性。
3. 压力型锚杆的受力分析要想更好地理解压力型锚杆与拉力之间的关系，我们需要对其受力分析有一个清晰的认识。
在压力型锚杆的应用过程中，锚杆所承受的应力主要有拉应力和剪应力两种。
拉应力是指锚杆所承受的拉力，而剪应力则是指锚杆与岩体间的剪切力。
4. 优化锚杆设计为了更好地避免锚杆在工程应用过程中出现拉力过大的问题，我们可以通过优化锚杆的设计来提高其抗拉能力和稳定性。
具体而言，可以采用增加锚杆的直径、提高锚杆的材料强度、缩短锚杆的长度等方式来减少锚杆所承受的拉力，从而提高其稳定性和使用寿命。
总之，压力型锚杆与拉力之间的关系比较紧密，在地质灾害治理工程中起着重要的作用。
我们需要通过科学的方法和优化的设计来保证锚杆的稳定性和可靠性，在实际工程应用中取得更好的效果。
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建筑受力构件中压力与拉力案例分析
（甘肃泓文建筑设计有限责任公司，甘肃兰州__）
在建筑建设期间，其最为基本的受力方式就是压力和拉力，其在整个建筑历史上对于建筑行业的发展有着十分重要的意义。
但是在历史发展的角度来分析，对于拉力和压力的受力研究与分析却不在同时进行。
由此本文结合建筑结构中压弯构件和钢结构雨棚体系设计内容和受力分析的内容进行详细分析，也为后续相关建筑工程的实施提供一些有效的参考与建议。
1.1 有限元参数化与模型的建立
为了研究不同因素下对于负载下的焊接加固压弯构件的极限承载力的分析与影响，本文采取工字型截面翼缘外对称贴焊钢板加固钢珠，其在柱底进行固结，柱体的顶面内自由，没有面外的平动约束条件，选择不同初始的最大应力比和偏心距以及长细比等参数进行计算，其中面内为绕强轴，面外为绕弱轴。
初始最大应力比为0.0、0.2/0.4/0.6/0.8，偏心距为500/100/150mm，长细比（加固后面外）为40/60/80/100，焊接热的输入等级为0级时无焊接热输入，焊接热的输入等级为 A 级时电流25A、电压110V、焊接速度为7mm·s-1、焊接间隙时间为2min，焊接热的输入等级为B 级时电流25A、电压220V、焊接速度为3.5mm·s-1、焊接间隙时间为2min。
1.2 钢材材性和初始缺陷
在有限元计算中，钢材材性参数取值参照《钢结构设计规范》中Q345 钢材性质参数，其屈服强度为fy=345MPa，极限强度为fu=470MPa。
在不同的温度下，材性根据欧洲规范确定，不同温度下的屈服应变以εyr表示，其中对应的屈服强度最大应变取值为0.02和0.15；
极限应变取值为0.20。
本文对工字形截面和加固板的初始残余应力采取ECCS《钢结构稳定手册》中的模型进行分析，得到相应的应力分布图。
且考虑到网格划分之后，根据所应用的焊接残余应力分布的简化模型图，结合inistate 指令命令其在ANSYS 模型中施加，最终得到其几面的残余应力分布情况图。
沿着构件方向，全长各个截面数值基本相同，并且与简化输入存在的误差较小，大约为10MPa。
2.1 斜拉钢结构雨棚体系的设计与研究
本设计斜拉钢结构雨棚站台宽度为12m 的双柱雨棚，目前基于斜拉钢的结构分析，其所设计的雨棚形式主要分为两种，第一种为斜拉杆和纵向进行拉结作用，该方法对于同一根钢柱来讲，其具备两个斜拉点。
而第二种，斜拉杆与纵向和横向进行双重拉结，这样在同一根钢柱上则会出现4个斜拉点。
结合相关计算来研究可以发现，横向的斜拉对于该作用体系没有多少具体的作用，甚至还会呈现出十分凌乱的问题。
所以本文以纵向方位的斜拉杆
进行设计，这样在钢柱的顶部设置斜拉点，将其直接和纵桁梁进行连接。
在斜拉杆的作用下，其可为屋盖提供弹性支撑，增加屋盖材料的跨度，其有着传力线路简便、安装便捷的优势。
2.2 斜拉钢结构雨棚体系设计
本案例设计的斜拉杆结构在承受风压力过程中，其应力达到最大值。
其设计选择32mm的圆钢进行设计，斜拉杆的两侧，利用螺母形式的花篮螺栓进行拧紧，作为受拉单元，在纵梁方向上斜拉杆的拉力相当于集中力，这样在受力方面分析，在实际施工中希望能够将其集中力以较短、可靠的路径进行传递，进而在纵梁上通过节点板实现快速扩散的目的。
但是这样设计的方法需要考虑到以下几点：
（1）需要在施工中注意节点本身的受力需合理、安全。
（2）防止集中应力在纵梁锚固节点上，要促使其能够均匀分布，以此来保障整个结构的安全性。
（3）需保障斜拉杆在节点上的拉力以及后续换索工作满足施工要求。
（4）在设置锚固节点期间，需要保障在该节点上的加工与制作等工序的便捷性与可靠性。
本设计12m 宽斜拉钢结构雨棚12m 纵向主梁形式为平面圆钢管桁架，其具体的受力分析如表1所示。
表1 12m宽站台雨棚斜拉杆受力分析
同时其优点在于圆管的对称面也促使截面中的惯性矩对于
各个轴作用力相同，这样可促使单一斜栏杆的稳定设计；
截面闭合也提升其整体的抗扭刚度，闭合的截面也可对悬挑板件的开口截面稳定性有着十分重要的促进作用。
基于本次设计而言，利用圆钢管所制作的桁架外表美观，且其外部的表面积相较于具备同样承载性能的开口截面钢构件更小，这样可以减少其外部防腐与防火涂料的使用量以及涂装工作的施工量，减少人力、物力与财力的支出。
本设计圆钢管桁架使用的节点类型均为相贯节点。
采用相贯节点的钢管结构与采用其他节点形式的钢管结构相比，一个显著的区别表现在于，杆件和节点设计的独立性减少，决定杆件承载性能的那些材料和几何要素也同时决定了节点的性能。
合理的设计应寻求杆件和节点力学性能的最佳结合点。
结合对上述案例的分析中可以明确的是，在建筑设计与建设期间，工程师最开始最为依赖的就是压力，其次对压力进行充分利用，到现代在建筑的设计发展理念中，逐渐开始尽量避免压力的产生，但是对于构件的拉力而言发展趋势却刚好相反。
首先难以驾驭拉力，后续为合理、充分利用，到现代建筑结构设计中已经沉迷于对拉力的设计和使用。
而造成压力与拉力设计此消彼长的主要原因在于以下两个方面：
（1）原材料的发展。
古老的建筑一般都是使用的混凝土和石头作为主要建筑材料，而这两种材料本身抗压能力较强，但是其本身的抗拉能力却相对较弱。
后续以钢材来大量建设建筑物主
要是因为这种材料具备一定的抗拉和抗压性能。
同时在大量生产钢铁材料之后，也促进建筑物构件设计中对于拉力的使用效果。
（2）结构分析技术的不断发展。
从古代最为初始的简支梁到万神庙的员工结构、再到抛物线和悬链线等结构，建筑工程开始改进了建筑结构工程的形式发展。
发展到近代开始，根据数学计算和力学分析，工程师开始运用图解静力学或者是根据计算机等相关工具也进一步优化了形和力之间的关系，促使拉力与压力都得到充分的解放。
这对于拉力的发展有着十分重要的促进意义。
综上所述，无论是压力还是拉力，在整个工程学上都属于一种极为高效的受力形式，但是在目前工程建筑中依旧存在一些盲目的拉力设计风潮，因此需要结合建筑构件的实际设计情况来合理配置压力与拉力的比例，促使建筑形式和力学性能能够保持和谐一致。