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浅谈建筑工程管理实务中的结构力学
时间: 2017-12-05 阅览数: 次 字体:
 

对于许多学土木工程专业的人来说,三大力学中(理论力学、材料力学、结构力学)最为熟悉的莫过于结构力学,不仅在校学习周期较长而且很少或很难运用到实际工作中,给人的感觉总是停留在画弯矩图、剪力图等理论层面。结合前段时间备考一级建造师的感受,从以下几个小的方面和大家共同探讨下结构力学在生活、工作中的运用。

一建实务中的结构力学知识较为基础并且相应的内容也很少,个人感觉它的意义不在于要求学习者在日后的现场管理中进行大量计算,而是培养学习者运用力学知识分析相关问题的意识,尤其在不熟悉相关规范的情况下,作为管理者依然能够根据学习到的力学知识进行相应的分析与判断。

任何一栋建筑,以水平的视角进行观察,都可以将其视作为一根悬臂梁(一端固定约束、一端自由),而悬臂梁的力学分析中固定端弯矩最大,自由端位移量最大,这也用力学分析解释了基础部位材料的等级通常都要高于上层建筑材料等级的原因,就是为了确保基础部分具有足够的刚度与强度来承受弯矩,同时结构设计中对于位移比的限制也正是基于自由端位移量最大这一要素控制结构在地震作用下产生的扭转效应。

在施工现场经常要吊装一些杆件式物件,比如构件、桁架结构,吊装时吊点位置的选择也会影响构件自身的性能与安全,采用两点吊装时应将吊点设置在距离杆件两端的四分之一处,在同样荷载下此时杆件的弯矩最小,也就是内力最小,可以使杆件的性能得到充分的维护与利用,与之相应的力学模型就是两端外伸梁,如果将两个吊点设置在杆件两端时其力学模型则是简支梁,在同等的条件下它的弯矩则要大于上述吊点位置所产生的弯矩。因此在遇到相同的结构,就可采用类似的受力体系,这样就能使结构更加的安全可靠。而在吊装钢屋架构件时,吊点的位置必须设置在上弦杆的节点处,这是因为桁架结构内力只有轴力,而莫有弯矩和剪力,将吊点设置在节点以防屋架产生弯曲变形。上弦杆一般受压力,下弦杆一般受拉力,假如将吊点设置在下弦杆将会使上下弦杆的受力方向和受力类型产生相反作用的变化,不利于结构的稳定性。

满堂架是模板支撑体系中被广泛使用的体系之一,其立杆的跨距和水平杆的步距是现场检查时的主要内容。规范中对于步距的限定也可根据一建实务中“杆件稳定的基本概念”小节内容中临界力和长细比进行力学分析,满堂架的立杆以受压力为主,如果步距过大,那么这一步距内的立杆长度就会相对较长,则会容易发生弯曲导致满堂架结构失稳。这也正是书中介绍的长细比过大,常常会发生失稳破坏,因此就要在现场管理中要求合理布置水平杆,防止步距过大。

混凝土浇筑前的工序之一就是相关水电套管的预埋,施工时个别套管不得不穿梁而过,现场验收时管理者就需对套管穿孔的位置进行合理的判断,以减少梁承载力的损失。实际结构中几乎不存在理论上的简支梁,除悬挑梁外基本都可视为两端固定的梁,这种梁的两端会产生向上的负弯矩来分担一部分梁承受的弯矩,降低了梁在荷载作用下最大弯矩值,所以在同等条件下简支梁的最大弯矩值要大于两端固定梁的最大弯矩值。结构设计中也会基于上述分析,对少数梁设置为铰支座使其成为简支梁,提高梁自身的安全储备。因此套管穿孔位置应该选择在梁向下正弯矩和梁端向上负弯矩之间,即两者值最小处,保证梁的刚度和强度要求。

通过结构力学一些知识对施工现场中几个常见的现象进行了简单的分析与探讨,目的在于拉近结构力学与我们的距离,树立用力学知识分析相关问题的意识,不妥或遗漏之处还需提出宝贵意见。

/赵波



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