建筑结构原理讲稿

建筑结构原理讲稿内容摘要：

建筑结构原理讲稿 16 力图。 画受力图是解决静力学问题的一个重要步骤。 五、平面交汇力系 按照力系中各力的作用线是否在同一平面内来分，力系分为平面力系和空间力系。 平面汇交力系 ：就是各力的作用线都在同一平面内且汇于一点的力系。 平面汇交力系平衡的必要和充分条件 是：该力系的合力等于零。 平面汇交力系平衡的几何条件 ：该力系的力多边形是封闭的。 合力投影定理： 合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上的投影的代数和。 求平面汇交力系的解析法 ：是用力在直角坐标轴上的投影，计算合力的大小，确定合力的方向。 六、力矩 力对点 的矩 是一个代数量，它的绝对值等于力的大小与力臂的乘积，它的 正负 可按下法确定：力使物体绕矩心逆时针转向转动时为正，反之为负。 合力矩定理： 平面汇交力系的合力对于平面内任一点的矩等于所有各力对于该点的矩的代数和。 七、力偶 力偶 ：由两个大小相等，方向相反的平等力组成的力系，称为力偶。 力偶不能合成一个力，或用一个力来等效替换，那么力偶也不能用一个力不平衡。 因此，力和力偶是 静力学的两个基本要素。 力偶矩 ：力偶的作用效果决定于力的大小和力偶臂的长短，与矩心的位置无关。 所以力与力偶臂的乘积称为力偶矩。 力 偶矩是一个代数量，其绝对值等于力的大小与力偶臂的乘积，正负号表示力偶的转向：逆时针转向为正，反之则为负。 在同平面内的任意个力偶可合成一个合力偶，合力偶矩等于各个力偶矩的代数和。 平面力偶系平衡的必要和充分条件是：所有各力偶矩的代数和等于零。 建筑结构原理讲稿 17 八、 平面任意力系平衡的必要和充分条件 是：力系的主矢和对于任一点的主矩都等于零。 平面任意力系平衡的解析条件 ：所有各力在两个任选的坐标轴中每一轴上的投影的代数和分别等于零，以及各力对于任意一点的矩的代数和也等于零。 也称为 平面任意力系的平衡方程。 九、 材料力学 材 料力学 研究构件的强度、刚度和稳定性。 材料力学 将构成构件的材料皆视为 可变形固体。 对可变形固体作了以下 假设 ： （ 1） 均匀连续假设 ；（ 2） 各向同性假设。 材料力学所 研究的构件 主要是杆件：纵向尺寸远大于横向尺寸的构件。 杆件的 几种基本变形形式 是：拉伸（或压缩）、剪切、扭转和弯曲。 截面法求剪力和弯矩 横截面上的剪力在数值上等于此截面左侧（或右侧）梁上外力的代数和。 横截面上的弯矩在数值上等于此截面左侧（或右侧）梁上外力对该截面形心的力矩的代数和。 十、根据梁的支承情况，在工作实际中常见的梁有以下 三种基 本形式 ： 简支梁： 梁的一端为固定铰支座，另一端为可动铰支座。 外伸梁： 梁由一个固定铰支座和一个可动铰支座支承，梁的一端或两端伸出支座之外。 悬臂梁： 梁的一端固定，另一端自由。 以上各种梁的支座反力皆可用静力平衡方程求得，统称为静定梁。 建筑结构原理讲稿 18 第三 节 建筑结构 抗震基本知识简介 一、地震的类型及成因 地震 是由于地壳构造运动（岩层构造状态的变动）或其它原因而引起的地面振动的现象。 在古代又称为地动。 人类在揭开地震之谜的过程中，伴随着丰富的想象，产生种种神话与传说。 大约在 12 世纪，日本古历书上有 所谓“地震虫”的描述。 1710年，日本有书谈及鲶鱼与地震的关系时，认为大鲶鱼卧伏在地低下，背覆着日本的国土，当鲶鱼发怒时，就将尾巴和鳍动一动，于是造成了地震。 我国古代对地 震这一特殊灾害，也有专门描述。 民间流传着这样一个传说：地低下有一条大鳖鱼，驮着大地，时间久了就要翻一翻身，于是大地就抖动起来，鳖鱼翻身就是地震了。 随着科学的发展，人们对地震认识从神话中走出。 古希腊的伊壁鸠鲁认为地震是由于风被封闭在地壳内，结果使地壳分成小块不停地运动，即风使大地震动而引起地震。 随之出现了卢克莱修的风成说，即来自外界或大地 本身的风和空气的某种巨大力量，突然进入大地的空虚处，在这巨大的空洞中，先是呻吟骚动并掀起旋风，继而将由此产生的力量喷出外界，与此同时，大地出现深的裂缝，形成巨大的龟裂，这便是地震。 再有亚里士多德提出，地震是由突然出现的地下风和地下灼热的易燃物体造成。 20 世纪伊始，科学家们开始深入研究地震波，从而为地震科学及至整个地球科学掀开了新的一页。 相继提出比较有影响的假说有三：一是 1911年理德提出地球内部不断积累的应变能超过岩石强度时产生断层，断层形成后，岩石弹性回跳，恢复原来状态，于是把积累的能量突然释放出来，引 起地震，这是所谓“弹性回跳说”；二是 1955 年日本的松泽武雄提出地下岩石导热不均，部分溶融体积膨胀，挤压围岩，导致围岩破例产生地震，这是所谓“岩浆冲击说”；三是美国学者布里奇曼提出地下物质在一定临界温度（c） 岩层的断裂状态（b） 岩层的挤压状态（a） 岩层的原始状态建筑结构原理讲稿 19 和压力下，从一种结晶状态转化为另一种结晶状态，体积突然变化而发生地震的“相变说”。 虽然，地震之谜迄今没有完全解开，但随着物理学、化学、古生物学、地质学、数学和天文学等多学科叫交叉渗透，深入发展，使地震学科取得长足的进步。 地震按其成因可分为： (1)火山地震 —— 由于火山爆发而引起的地震； (2)陷落地 震 —— 由于地表或地下岩层突然大规模陷落和崩塌而造成的地震； 这类地震的规模比较小，次数也很少，即使有，也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。 (3)构造地震 —— 由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震。 这类地震发生的次数最多，破坏力也最大，约占全世界地震的 90%以上。 (4)诱发地震 —— 由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。 这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。 (5)人工地震 —— 地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。 震 源： 是地球内发生地震的地方。 震源深度： 震源垂直向上到地表的距离是震源深度。 我们把地震发生在 60 公里以内的称为浅源地震； 60300 公里为中源地震；300 公里以上为深源地震。 目前有记录的最深震源达 720公里。 震中： 震源上方正对着的地面称为震中。 震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区。 震中到地面上任一点的距离叫震中距离(简称震中距 )。 震中距在 100公里以内的称为地方震；在 1000公里以内称为近震；大于 1000公里称为远震。 地震波 岩层断裂时以波动方式将岩层中积聚的变形能向四周传播，即形成地震波。 这 就像把石子投入水中，水波会向四周一圈一圈地扩散一样。 实际地震波是各种振动波的复合体。 建筑结构原理讲稿 20 (1)岩层内部传播的地震波为体 波，分为纵波、横波。  波的传播方向与质点的振动方向相同的是 纵波 ，其周期较短，振幅也较小，可在固体和液体中传播，如弹簧的纵向振动；  波的传播方向与质点的振动方向垂直的是 横波 ，其周期较长，振幅也较大，只在固体中传播。 横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因 由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步。 这样，发生较大的近震时，一般人们先感到上下颠簸，过数秒到十 几秒后才感到有很强的水平晃动。 这一点非常重要，因为纵波给我们一个警告，告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了，快点作出防备。 1976年唐山大地震时，一位住在楼房里的干部突然被地震惊醒。 由于这位干部平时懂点地震知识，所以当他感到地震颠簸时，迅速钻到桌子底下，五、六秒种后，房顶塌落。 直到中午，他被救出后，深深感到要不是自己果献甑阶雷拥紫 ?，早就没命了。 他说是地震知识救了他的命。 (2)岩层表面传播的 地震波为面波 （体波折射和反射后的产物），分为 瑞利波 、 乐普波 两种。  瑞利波： 质点在波的传播方向与地表面法向所构成的 平面内作与波前进方向相反的椭圆运动，即作滚动运动。  乐普波： 质点在地表内作与波前进方向垂直的直线运动，即作蛇行运动。 （ 3） 各种地震波对结构物的影响  纵波传播的速度最快，横波次之，面波最慢；  面波的振动幅度最大，横波次之，纵波最小；  面波传送的能量最多，横波次之，纵波最少。  纵波使地面建筑物产生上下跳动；  横波使地面建筑物产生前后左右晃动；  面波则使地面建筑物产生上述两种运动的复合运动。 建筑结构原理讲稿 21 二、常用术语 1. 地震震级 (1)震级： 是衡量一次地震强弱程度 (即所释放能量的大小 )的指标。 目前，国际上比较通用的 是里氏震级，其原始定义为 1935年由里克特 (Richter)给出，即地震震级 M为： (2)地震释放的能量 : 震级与震源释放能量的大小有关，震级每震级差一级，释放的能量相差 ， 6 级地震的能量＝ 2 万吨 TNT 炸药。  微震 ： 1～ 2级地震，仪器可记录，人感觉不到；  有感地震 ： 3～ 4级地震，人能感觉到，但建筑物基本无损坏；  破坏性地震 ： 5级以上地震，一般对建筑物均有程度不一损害；  强烈地震 ： 7 级以上的地震，对建筑物产生严重破坏。 一次地震发生后，地震区域周围地区因距离和地质条件等的不同，其地表及建筑物的破坏 程度也有所不同， 因此地震震级不能区分一次地震对不同地区的影响程度。 地震烈度 （ 1）地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。 （ 2）对于一次地震，表示地震大小的 震级只有一个 ；但随距离震中的远近不同， 烈度就有差异。 （ 3）评定地震烈度的标准就称为地震烈度表。 绝大多数国家包括我国都采用 分成 12度的地震烈度表。 根据地质条件、历史资料、观测记录计算或分析出强震区域周围地区的各级地震烈度的超越概率，按照统一标准定出各地的基本烈度，并将各地的基本烈度绘成图或统计成表。 烈度分组  某 地区 50年内，在该地区一般场地条件下，超越概率为 10％的最大地震烈度；基本烈度是该地区抗震设计的基本标准。  规范取超越概率为 10％的地震烈度为该地区的基本烈度；超越概率为 ％的地震烈度为该地区的小震烈度（又称众值烈度，即概率密度曲线上概率最大处）；取超越概率为 2％lg( )MA ME 建筑结构原理讲稿 22 的地震烈度为该地区的大震烈度（又称罕遇烈度）。 小震烈度＝基本烈度－ 度 大震烈度＝基本烈度＋ 度 抗震设防烈度： 建筑物抗震设防时采用的烈度。 在我国，一般采用地震动参数区划图的地震基本烈度。 对抗震设防烈度 为 6 度以上地区的建筑必须进行抗震设计。 地震地面运动的参数 (1)地面运动加速度  地震烈度大则地面运动最大加速度大，建筑物上的地震作用力也大。 (2)地面运动的周期  结构在动力情况下，其受荷情况除与外界因素有关外，还与结构自身因素（如结构自振周期）有关，而地面运动的周期与结构自振周期接近时，将产生严重后果。 (3)强震持续时间  破坏是一个过程，要完成这个过程，结构的破坏积累是一个必要的条件。 而结构的损害程度与所受到的荷载大小、荷载作用时间有关。 地震对建筑物的影响 全。