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梁 (结构)

是主要承受和與其中心軸垂直之荷载的水平结构构件。其形變模式主要是弯曲变形。負載對梁施加的力會使得梁的支撐點有反作用力,反作用力和負載作用在梁上,會產生梁上的剪力以及弯矩,也會因而產生內部的應力、應變以及梁的形變。梁的特性包括其支撐的方式、截面形狀、平衡條件、長度以及材質。

简支静定梁,在均布荷载下的弯曲变形

梁传统上用来描述建筑或土木工程的结构元素,但在更小结构如卡车或汽车大梁,机器框架和其他机械或结构系统中所包含的梁,也可以用类似的结构力学方法来分析设计。

概述

梁主要用来承载垂直重力作用,但也可以承载水平方向作用力(如:地震)。梁将承受的荷载转移至或其他梁,后者再将荷载转移至受压构件。

类型

梁的承载能力主要有截面形式、长度材料决定。当代建筑中的梁,主要是钢筋混凝土木材。钢梁最常见的形式是工字钢(或者是指宽翼缘的H型钢),通常被用于钢结构房屋和桥梁中。其他常见的钢梁形式:结构钢(Structural steel)、空心截面結構英语hollow structural section钢管英语Pipe (material)(常用于海洋石油平台,不易腐蚀)。

梁按照支承条件区分。不同的约束条件就会有不同的稳定状态和变形。两端铰接的梁称为简支梁(Simply supported);一端固定,一端自由的梁称为悬臂梁;简支梁外伸,越过支点,称为外伸梁。

结构特性

转动惯量

物体关于给定轴的转动惯量,表现为要使其绕轴发生角运动,需要多大的力矩。因而,影响转动惯量的不只是物体的质量,还有物体离轴的距离。

 
简单方梁(A)与工字钢(B)的刚度图比较。工字钢的翼缘部分离轴的距离是方梁上下部分的3倍,因而转动惯量是方梁的9倍(工字钢腹板部分忽略不计)

梁中的应力

不同荷载作用时,梁的内部有拉、压和剪切应力。通常,在重力作用下,梁发生向下的微小弯曲变形,因为梁上部受压,下部受拉。在梁的中间,既不受拉也不受压的部分称为中性轴。在支点处,梁承受剪应力。 预应力混凝土梁中,混凝土始终承受压应力; 高强度钢筋先被拉长,然后浇筑混凝土,当混凝土凝固,达到强度要求时,钢筋的约束被释放,混凝土受到巨大的压应力,发生向上的变形;当外部荷载作用时,向上的变形与外部荷载向下的变形抵消,从而提高承载能力。预应力混凝土梁常用于大型桥梁。

结构分析的主要工具是欧拉方程。其他用来确定梁挠度的数学方法有虚功法和挠度斜坡法 工程师是在确定挠度感兴趣,因为光束可 能与直接接触,如脆性材料玻璃 。 梁挠度也最小化的审美原因。 一个明显下垂的光束,即使结构安全,很不雅观,要避免。 一个严厉的梁(高弹性模量和高面积二阶矩 )产生偏转较少。工程师关心梁的挠度问题,因为梁可能与脆断性材料,如玻璃,直接接触。减小挠度还有审美上的原因。一个明显下垂的梁,即使结构上安全,也很不雅观,应该避免。

确定梁力(梁内力的力量施加在横梁上的支持)的数学方法,包括弯矩分配法撓度法英语Flexibility method直接刚度法英语Direct stiffness method

提高梁的刚度(弹性模量和截面二次轴距)可以减小挠度。

一般形状

大多数钢筋混凝土建筑中的梁是矩形截面,但最有效的简支梁截面是I形或H型(工字钢与H型钢)。

但I型只是一个方向弯曲时的最优截面。双向弯曲梁的最优截面是箱型,而任意方向弯曲的最优截面是管型。

最优指的是相同横截面积(单位材料量每米),相同荷载下,更少的变形

其他截面形式,如L型钢,C型钢用在特定的场合下。

参见

扩展阅读

外部链接

  • David Childs Ltd (页面存档备份,存于互联网档案馆) Consulting Civil Engineers: Tutorials (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • American Wood Council: Wood Construction Data
    • Wood Structural Design Data (页面存档备份,存于互联网档案馆) (pdf file)
  • Introduction to Structural Design (页面存档备份,存于互联网档案馆), U. Virginia Dept. Architecture
    • Glossary (页面存档备份,存于互联网档案馆
    • Course Sampler (页面存档备份,存于互联网档案馆) Lectures, Projects, Tests
    • review points (follow using next buttons)
    • lectures (follow using next buttons)
  • U. Maryland, J.A. Clark School of Engineering (页面存档备份,存于互联网档案馆): HAMLET (页面存档备份,存于互联网档案馆) engineering simulations and models
  • online lectures, problems, tests/solutions, links, software
  • from ExcelCalcs.com
  • Beam Calculation Software for Windows (页面存档备份,存于互联网档案馆) from beams.com (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Types of load on structure (页面存档备份,存于互联网档案馆

结构, 此條目翻譯品質不佳, 2021年1月6日, 翻譯者可能不熟悉中文或原文語言, 也可能使用了機器翻譯, 請協助翻譯本條目或重新編寫, 并注意避免翻译腔的问题, 明顯拙劣的翻譯請改掛, href, template, html, class, redirect, title, template, href, wikipedia, html, class, redirect, title, wikipedia, 提交刪除, 此條目介紹的是结构构件中的梁, 关于建筑构件中的梁, 请见, 此條目需要精通或熟悉相关主题. 此條目翻譯品質不佳 2021年1月6日 翻譯者可能不熟悉中文或原文語言 也可能使用了機器翻譯 請協助翻譯本條目或重新編寫 并注意避免翻译腔的问题 明顯拙劣的翻譯請改掛 a href Template D html class mw redirect title Template D d a a href Wikipedia CSD html G13 class mw redirect title Wikipedia CSD G13 a 提交刪除 此條目介紹的是结构构件中的梁 关于建筑构件中的梁 请见 樑 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑 2015年12月14日 請邀請適合的人士改善本条目 更多的細節與詳情請參见討論頁 梁是主要承受和與其中心軸垂直之荷载的水平结构构件 其形變模式主要是弯曲变形 負載對梁施加的力會使得梁的支撐點有反作用力 反作用力和負載作用在梁上 會產生梁上的剪力以及弯矩 也會因而產生內部的應力 應變以及梁的形變 梁的特性包括其支撐的方式 截面形狀 平衡條件 長度以及材質 简支静定梁 在均布荷载下的弯曲变形 梁传统上用来描述建筑或土木工程的结构元素 但在更小结构如卡车或汽车大梁 机器框架和其他机械或结构系统中所包含的梁 也可以用类似的结构力学方法来分析设计 目录 1 概述 2 类型 3 结构特性 3 1 转动惯量 3 2 梁中的应力 4 一般形状 5 参见 6 扩展阅读 7 外部链接概述 编辑梁主要用来承载垂直重力作用 但也可以承载水平方向作用力 如 地震或风 梁将承受的荷载转移至柱 墙或其他梁 后者再将荷载转移至受压构件 类型 编辑梁的承载能力主要有截面形式 长度和材料决定 当代建筑中的梁 主要是钢 钢筋混凝土和木材 钢梁最常见的形式是工字钢 或者是指宽翼缘的H型钢 通常被用于钢结构房屋和桥梁中 其他常见的钢梁形式 结构钢 Structural steel 空心截面結構 英语 hollow structural section 钢管 英语 Pipe material 常用于海洋石油平台 不易腐蚀 梁按照支承条件区分 不同的约束条件就会有不同的稳定状态和变形 两端铰接的梁称为简支梁 Simply supported 一端固定 一端自由的梁称为悬臂梁 简支梁外伸 越过支点 称为外伸梁 结构特性 编辑转动惯量 编辑 主条目 转动惯量 物体关于给定轴的转动惯量 表现为要使其绕轴发生角运动 需要多大的力矩 因而 影响转动惯量的不只是物体的质量 还有物体离轴的距离 简单方梁 A 与工字钢 B 的刚度图比较 工字钢的翼缘部分离轴的距离是方梁上下部分的3倍 因而转动惯量是方梁的9倍 工字钢腹板部分忽略不计 梁中的应力 编辑 不同荷载作用时 梁的内部有拉 压和剪切应力 通常 在重力作用下 梁发生向下的微小弯曲变形 因为梁上部受压 下部受拉 在梁的中间 既不受拉也不受压的部分称为中性轴 在支点处 梁承受剪应力 预应力混凝土梁中 混凝土始终承受压应力 高强度钢筋先被拉长 然后浇筑混凝土 当混凝土凝固 达到强度要求时 钢筋的约束被释放 混凝土受到巨大的压应力 发生向上的变形 当外部荷载作用时 向上的变形与外部荷载向下的变形抵消 从而提高承载能力 预应力混凝土梁常用于大型桥梁 梁结构分析的主要工具是欧拉方程 其他用来确定梁挠度的数学方法有虚功法和挠度斜坡法 工程师是在确定挠度感兴趣 因为光束可 能与直接接触 如脆性材料玻璃 梁挠度也最小化的审美原因 一个明显下垂的光束 即使结构安全 很不雅观 要避免 一个严厉的梁 高弹性模量和高面积二阶矩 产生偏转较少 工程师关心梁的挠度问题 因为梁可能与脆断性材料 如玻璃 直接接触 减小挠度还有审美上的原因 一个明显下垂的梁 即使结构上安全 也很不雅观 应该避免 确定梁力 梁内力的力量施加在横梁上的支持 的数学方法 包括弯矩分配法 撓度法 英语 Flexibility method 直接刚度法 英语 Direct stiffness method 提高梁的刚度 弹性模量和截面二次轴距 可以减小挠度 一般形状 编辑大多数钢筋混凝土建筑中的梁是矩形截面 但最有效的简支梁截面是I形或H型 工字钢与H型钢 但I型只是一个方向弯曲时的最优截面 双向弯曲梁的最优截面是箱型 而任意方向弯曲的最优截面是管型 最优指的是相同横截面积 单位材料量每米 相同荷载下 更少的变形其他截面形式 如L型钢 C型钢用在特定的场合下 参见 编辑悬臂 经典力学 挠度 弹性 物理学 欧拉方程 隔離體圖 影响线 英语 Influence line 材料科学和材料力学 力矩 泊松比 剪切强度 静力学和超静定 应力和形变 强度和胡克定律 薄壳结构 桁架 工程 屈服强度扩展阅读 编辑结构力学 高等教育出版社 2010年11月 ISBN 9787040266474 外部链接 编辑David Childs Ltd 页面存档备份 存于互联网档案馆 Consulting Civil Engineers Tutorials 页面存档备份 存于互联网档案馆 Steel Beam Design 页面存档备份 存于互联网档案馆 Prestressed Concrete Beam Design Tutorial 页面存档备份 存于互联网档案馆 American Wood Council Free Download Library Wood Construction Data Wood Structural Design Data 页面存档备份 存于互联网档案馆 pdf file online Span Calculator Introduction to Structural Design 页面存档备份 存于互联网档案馆 U Virginia Dept Architecture Glossary 页面存档备份 存于互联网档案馆 Course Sampler 页面存档备份 存于互联网档案馆 Lectures Projects Tests Beams and Bending review points follow using next buttons Structural Behavior and Design Approaches lectures follow using next buttons U Maryland J A Clark School of Engineering 页面存档备份 存于互联网档案馆 HAMLET 页面存档备份 存于互联网档案馆 engineering simulations and models BeamAnalysis 页面存档备份 存于互联网档案馆 U Wisconsin Stout Strength of Materials online lectures problems tests solutions links software Beams I Shear Forces and Bending Moments Beams II Bending Stress Beam calculations in MS Excel from ExcelCalcs com Beam Calculation Software for Windows 页面存档备份 存于互联网档案馆 from beams com 页面存档备份 存于互联网档案馆 Types of load on structure 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 梁 结构 amp oldid 75298076, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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