07力学与结构概念.pptVIP

2 这样，由图 6-26 可以看出，结构的失效概率 p f 与 Z 的 平均值 Z m 至原点的距离有关，令 Z m = βσ Z ，则 β 与 p f 之间存在 着相应的关系， β 大则 p f 小，因此 β 和 p f 一样，可作为衡量 结构可靠性的一个指标，故称 β 为结构的可靠指标，即： β = Z m σ Z = Rm ? Sm σ R + σ S2 （6-8） 从公式（6-8）可以看出，如所设计的结构当 Rm 和 Sm 的差 值愈大，或 σ R 与 σ S 的数值愈小，则可靠指标 β 就愈大，也就 是失效概率 p f 愈小，结构就愈可靠。 对于各种作用的效应，结构构件应具有相应的各种抗力， 就是结构构件的抗力必须大于或等于结构构件上作用所产生 的效应，这样的结构是安全的、有效的。 房屋结构的失效，意味着结构或者属于它的构件不能满 足各种功能的要求，结构的失效常见的有下列几种现象： （1）破坏：指结构或构件截面抵抗作用力的能力不足以 承受作用效应的现象，如拉断、压碎等。 （2）失稳：指结构或构件因长细比（如构件的长度与其 截面边长之比）过大而在不大的作用力下突然发生位于作用 力平面外的变形过大的现象，柱子压屈、梁在平面外的扭曲 等均属失稳现象。 （3）变形过大：楼板、梁的过大挠度或过宽的裂缝；柱、 墙的过大侧移；房屋有过大的倾斜或过大的沉陷等。 （4）倾覆：指整个结构或结构的一部分（如挑檐、阳台） 作为刚体失去平衡而倾倒的现象。 （5）结构所用材料丧失耐久性：指钢材锈蚀、混凝土受 腐蚀、砖遭冻融、木材被充蛀蚀等化学、物理、生物现象等。 4.铰链支座约束 任何建筑结构（构件），都必须安置在一定的支承物上， 才能承受荷载的作用，达到稳固使用的目的。在工程上常常 通过支座将构件支承在基础或另一静止的构件上，这样支座 对构件就构成约束，工程中常见的支座约束有固定铰支座、 可动铰支座、固定支座三种。 （1）固定铰支座 建筑结构中通常把不能产生移动，只可能产生微小转动的 支座视为固定铰支座。其约束反力可以用相互垂直的两个分 力表示，图 6-12 所示。 杆 (a) 销钉 支座 A (b) F x F y (c) （2）可动铰支座 若在固定铰支座的下面与支承物之间放入可沿支承面滚 动的滚轴就构成了可动铰支座，其约束反力见图 6-13 所示。 (b) F N (c) (e) (a) (d) （3）固定支座 固定支座不允许结构发生任何方向的移动和转动，在实际 结构中，凡嵌入墙身的杆件，若嵌入部分有足够的长度，以 致使杆端不能有任何移动和转动时，该端就可视为固定支座， 固定支座的约束反力可以用水平和竖向的反力Fx 和Fy 及反力 偶M来表示，如图 6-14 所示。 M F x F y 第三节 结构的定义和对结构的要求 一、结构的定义 为了使建筑物、构筑物在各种自然的与人为的作用下， 保持其自身正常的工作状态，必须有相应的受力、传力体系， 这个体系就是结构，图 6-20 所示。 建筑结构是构成建筑物并为使用功能提供空间环境的支 承体，承担着各种荷载；同时又是影响建筑构造、建筑经济 和建筑整体造型的基本因素。具体讲，在土木工程中，承受 荷载的建筑物和构筑物或其中的某些承重构件，都可称为结 构。如常见建筑物的梁、柱、板；桥梁的桥墩、桥跨；水坝、 堤岸等就是结构，而人们在日常活动中看不到的基础、地基 也属于结构。有了结构，建筑物与构筑物就可以抵抗自然界 与人为的各种作用，因此结构必须是安全的。 (a) 工业厂房 (b) 桥梁 图 6-20 结构示意图 结构在其使用期限内，要承受各种永久荷载和可变荷载， 有些结构可能还要承受偶然荷载。除此之外，结构在其使用 期限内，还将受到温度、收缩、徐变、地基不均匀沉降等影 响。在地震区，结构还可能承受地震作用。结构在上述各种 因素的作用下，应具有足够的承载能力，不发生整体或局部 的破坏或失稳。结构还应具有足够的刚度，不产生过大的挠 度或侧移。 二、结构的组成 1.形成跨度的构件与结构 建筑物内部要形成必要的使用空间，跨度是必不可少的尺 度要求。常见的跨度构件是梁。板是梁水平侧向尺度的变异 性构件，其原理、作用与梁基本相同，图 6-21 中的梁、板即 为形成跨度的构件。 图 6-21 结构的组成 2.垂直传力的构件与结构 跨度构件的两端形成对于其他构件向下的压力作用，需 要有其他构件承担并传递至地面，这就是垂直传力构件或结 构。常见的垂直传力构件或结构是柱，如图 6-21 中的柱子即 为垂直传力构件。墙是柱水平侧向尺度的变异性构件，其原 理、作用与柱基本相同，但是具有较大侧向刚度。对于一些 特殊结构，不能够简单的将其分解成为跨度构件与垂直构件， 可能是由整体结构形成的，如