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结构设计的明暗线_朗筑第八次公益讲座
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一、结构构件设计明线:γ0S≤R
一个看似简单的公式实际上蕴含着丰富的变换,所有的结构构件设计基本上都是由它演化而来的!练书法最难的是写“一”字,最有名的书法大家王曦之最推崇就是“一”字,这个字考的就是自成一体,包括你的起势、落势以及对字体与空间的相对合理关系;再比如达芬奇画鸡蛋,一画几年,其实复杂的字体和书画都是由这些最基本的线条组成!那么一个这么简单的公式有这么大的魔力吗?真的很多东西都是由它演化而来吗?案例见朗筑讲座结构设计的明暗线
二、结构设计暗线:最不利设计原则
既然是暗线就不太容易被发现,比如PKPM计算完成之后的SATWE计算结果,有时候分析内力时我们发现同一根梁不同的部位时控制的荷载工况组合总是不一样的,这是为什么呢?案例见朗筑讲座结构设计的明暗线
还是让我们回到最原始的这个基本公式:γ0S≤R
大家可以想象一下这个不等式如何变化才能让结构构件设计更安全。应该是左侧越大右侧越??!
我们结构构件设计时都是在干这个事情,把左侧放大右侧减小。比如右侧的抗力就是设计值比标准值小,即材料标准值除以材料分项系数=材料设计值。再比如左侧的内力效应,我们通过荷载乘以分项系数来放大其内力效应。
例:
某框架结构悬臂外伸梁,跨度6m,伸臂的外挑长度a=2m,截面尺寸b×h=250mm×500mm,承受永久荷载标准值gk= 20kN/m,可变荷载标准值qk=10kN/m。
求:框架梁AB跨的最大弯矩及其在支座B处的弯矩。
? ? 1)框架梁AB跨的最大弯矩的计算简图
这里考虑荷载性质及其荷载组合时就体现了最不利设计原则,在设计框架梁AB跨的最大弯矩时就忽略了悬臂端的活荷载作用,这是由荷载的性质决定的;在设计框架梁B点处弯矩时就考虑荷载组合的最大值,总的原则就是结构设计时的最不利原则,所有的操作和计算都是围绕这个暗线进行的!
我们忙活了半天,实际上是把对应的内力效应放大,也就是把明线中的不等式左侧放大!之所以强调这个的原因是因为在结构设计的过程中,有很多新人总是过于追求精度,不明白工程精度和理论精度之间的区别,比如在建模的时候对于一些线脚的简化就比较纠结,其实对于整体计算时只要考虑它们的荷载就可以了,再比如一般的线脚大样配筋,一般只需要直径6的圆钢,因为纯粹是造型用,根本不是受力筋,可是很多新人就很钻牛角尖,线脚是有重量的啊,钢筋怎么可能不受力呢?这就是混淆了量变与质变的区别!对于比较大的造型在构件设计时就要手算复核一下了,这就是质变

正确观点:最不利设计就是让结构在使用过程中更安全。使用过程中的情况是很复杂的,比如有时是荷载的性质引起的,有时是荷载组合引起的,有时候是其它一些因素引起的。
提一个问题:比如上面这个例子我们在进行不同部位的设计时,我们针对相应部位进行最不利设计的工况是不能同时发生呢?

公开课之后的思维训练:
框架柱(500x500)传来上部轴力Nk=100KN,弯矩Mkx=220KN.m,修正后的地基承载力特征值为100Kpa,拟采用独立基础,基础底标高暂时拟定为-1.2m,那么如何设计才能让独立基础的最???

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