长安大学802结构设计原理复习笔记.doc

自我介绍,熟悉学生。讲明《结构设计原理》专业基础课的重要性。
总论(general remarks)
一、本课程的任务及与其它课程的关系
1、本课程主要讨论各种工程结构的基本构件受力性能、计算方法和构造设计原理,它是学****和掌握桥梁工程和其它道路人工构造物设计的基础。是属“界于基础课和专业课之间的技术基础课”
(1)工程结构:建筑物中承受作用和传递作用的各个部件的总和统称为结构(或构造物的承重骨架组成部分统称为结构)。
(2)基本构件:组成构造物承重骨架的各种杆件和结点。结构由构件组成,按受力特点可分为:受弯构件(梁和板)、受压构件、受拉构件、受扭构件等。
2、与其他几门课程的关系
材料力学:提供截面应力、应变的计算方法(截面计算);
结构力学:提供结构在施加荷载后,各截面的荷载(理想状况);
桥梁工程:提供结构在施加荷载后,各截面的荷载(实际应用);
本课程:主要是通过由桥梁工程提供的截面荷载,对截面进行设计或验算。
3、结构的分类:钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、石材及混凝土结构(圬工结构)、钢结构和木结构等。
本书将介绍钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、石材及混凝土结构等结构的材料特点及基本构件受力性能、设计计算方法和构造。
二、各种工程结构的特点及使用范围:
(一)各种材料结构的特点:
1、结构重量:以材料容重与容许应力之比()作为比较标准,,则其它结构的相对重量大致为不同的数值。从以上比较可以看出,在跨径较大的永久性桥梁结构中,采用预应力混凝土结构是十分合理和经济的。
2、使用性能:从结构抗变形的能力(即刚度)、结构的延性、耐久性和耐火性等方面来说,则以钢筋混凝土结构和圬工结构较好;钢结构和木结构需防护和保养维修。预应力混凝土结构的耐久性比钢筋混凝土结构更好,但其结构延性则不如钢筋混凝土结构好。
3、建筑速度:砖石及混凝土结构和钢筋混凝土结构较易就地取材;钢、木结构则易于快速施工。
(二)各种结构的使用范围:
各种工程结构的特点及使用范围如下:
1、钢筋混凝土结构:应用广泛,如各种桥梁、涵洞、路、水工结构和房屋建筑等。钢筋抗拉性好,混凝土具有较高的抗压强度,抗拉强度低。混凝土材料便于就地取材,混凝土可模性好,结构造型灵活。该结构整体性、耐久性较好,在公路与城市道路工程,桥梁工程中,主要用于中小跨径桥、涵洞、挡土墙以及形状复杂的中、小型构件等。缺点:自重较大、抗裂性较差、修补困难。
2、预应力混凝土结构:发展迅速,是现今桥梁工程中应用较广泛的一种结构。采用高强度钢筋和高强度混凝土材料,并采用相应张拉钢筋的施工工艺在结构构件中建立预应力的结构。由于采用了高强度材料和预应力工艺,节省了材料,减小了构件截面尺寸,进而减轻自重,适于建造由恒载控制设计的大跨径桥梁。缺点:高强度材料单价高,工序多,要求有经验、技术熟练人员,要求严格的现场技术监督和检查。
3、砖石及混凝土结构(圬工结构):我国使用甚广,常用于拱圈、墩台、基础等;易于就地取材,天然石料的耐久性好,多用于中小跨径拱桥、拱墩(台)、挡土墙、涵洞、道路护坡等。缺点:一般自重较大,施工时机械化程度较低。
4、钢结构:适用于修建高、大建筑物;在临时性的辅助工程中应用最多;强度高,截面积小,自重较轻,施工时机械化程度高,常用于大跨径钢桥、城市人行天桥、高层建筑、钢闸门、海洋钻井采油平台、钢屋架以及钢支架、钢模板、钢围堰、钢挂篮等施工临时结构中。缺点:容重很大。
5、木结构:应用于临时性抢险急修工程、辅助性工程(便桥、工棚、支架模板等)。
三、工程结构设计的基本要求:
1、设计原则:适用、经济、安全和美观
2、遵照有关技术标准和设计规范,综合考虑设计
3、保证设计基准期内的可靠度:结构及各组成构件在使用荷载作用下具有足够的承载力、稳定性、刚度和耐久性。
4、设计和验算所有构件和联结细部
5、满足施工过程中的承载力、刚度和稳定性要求。
四、学****本课程应注意的问题:
1、本课程是一门重要的专业技术基础课,其主要先修课程有材料力学、结构力学和建筑材料,并为学****桥梁工程》课程奠定基础;材料力学主要研究单一、匀质、连续、弹性(或理想弹塑性)材料的构件,而《结构设计原理》研究的是工程的构件。
2、目前没有建立起比较完整的强度理论,因此本课程使用的大多是根据试验研究及理论分析得到的半经验半理论公式。在学****和运用构件的某些计算公式时,要正确理解公式的本质,特别注意公式的使用条件及适用范围;
3、本课程的重要内容是“结构构件的设计”,设计结果不唯一;
4、在学****本课程中要学会应用设计规范。我国现行公路桥涵设计规范有:《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JT