结构力学实习报告

发布 2019-07-25 08:14:55 阅读 2167

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日期:通过一个学期结构力学的学习,我接触到了许多专业的力学知识,在课本上见到了许多生活中随处可见的基本结构,也有许多没见过的。在老师的带领下我们分析了一学期的受力问题,掌握了基本结构的受力以及它们的作用,但是我们知道实际工程中的结构远比书本上的要复杂,所以大家都迫切的想要自己去实地看看各种结构,印证自己所学。

终于在6月7日这天,在这个高考的日子,我们戴着安全帽,淋着淅沥沥的小雨走向了属于我们自己的考场。

第一站——光谷体育馆

光谷体育馆是华科一道亮丽的风景,每年都会承办大型的体育比赛以及演唱会,这个美丽的建筑从外观来看是一个半椭圆形状,从内部看可以发现好几条拱支撑着整个建筑。没错,它就是一座完完全全的拱结构建筑,7条拱在一个方向均匀分布,拱上边是一组组桁架来承受荷载,在垂直方向有3条由桁架组成的梁。这就是整个结构的组成。

1.拱和梁。

图中可以看到梭形桁架结构和垂直于拱的梁,整个拱跨度为106m(钢结构部分96m),其余为钢筋混凝土框架结构。每条拱由3根较粗的钢筋组成三角形分布(拱的截面看上去),上边2根,下边1根,在这3根较粗的钢筋之间是桁架。上边两根较粗的拱形钢筋的每个结点链接有5根桁架,下边一根较粗的拱形钢筋的每个结点链接4根桁架。

如果说在学习结构力学之前我看到的光谷体育馆内部结构是复杂绚丽的规律美,那么在学习了结构力学后我看到的是简约布置的组合美。那么这些规律分布的桁架有什么作用呢,用一根更粗的拱形钢筋来代替这个三角形状的拱岂不是更简单吗?施工也要方便很多。

通过学习了解到拱结构的主要内力是轴压力,如果只用一根拱形钢筋来代替这个组合的三角形拱的话,那么就要求用抗压性能比较好的材料来做,这对钢筋的要求就比较高了,因为钢筋的抗压能力不是特别好。而这个结构就很好的解决了钢筋抗拉能力差的问题,仔细观察图中结构,分布在拱形钢筋之间的桁架在拱受压方向上呈三角形状,由于三角形具有稳定性,这些桁架就成功的将拱的轴压力转化成了桁架的轴力,而且保证均匀受力,不会因为某个部分受力过大而造成损坏。这样看来光谷体育馆的设计师真的是匠心独具,将一个很大的力分担到了许多桁架上,利用三角形的稳定性来做力的转化媒介。

2.支座。通过学习了解到拱结构最大的特点是利用水平反力来大幅度较小截面弯矩,较之简支梁或曲梁,拱结构的支座承担水平方向的力。

从体育馆出来,我看到了与拱形梁对应的混凝土支座,支座非常的厚重,给人一种安全的感觉,可以看到支座呈三角形,越靠近地面支座越厚。然而这个支座并不仅仅是表面看上去的这么简单,可以想象,这个支座要提供足够的水平反力来支撑拱结构,还要提供足够的竖直方向的反力,既要满足拱结构的竖向反力还要防止拱结构沉降。所以实际的支座还要蔓延到地下一部分,而且地下的部分比地上部分更庞大,地基经过压实后用混凝土来做上半部分地基,混凝土有足够的抗压能力,这样就能保证支座提供足够的支持力。

只不过支座占地面积比较大,影响美观。要追求拱的高性价比和整体的美观,就只能让支座这样了。

3.高跨比。

另外拱支座的水平反力大小还与高跨比有关,一般拱的高跨比会控制在1-0.1,那么光谷体育馆的高跨比是多少呢?查资料了解到光谷体育馆的跨度为106m,最大高度约为30m,也就是说高跨比约为0.

33,可见该高跨比是比较小的,拱的特性比较突出。

第二站——武汉建工施工工地。

参观完光谷体育馆后我们来到了武汉建工的一处施工工地,现场观察钢架和排架在混凝土建筑中的使用。从远处看去,施工现场由钢管纵横连接而成,外面罩着绿色的纱网,上边有一座塔吊,由于下雨的缘故,场地内没有人员施工,显得单调而神秘,我们好奇的在远处观望了半个多小时终于走了过去,随着靠近工地,一路上看到了加工钢筋的机器,混凝土搅拌机器,架板,各种型号的钢筋和施工工具,一种浓郁的工地气息扑面而来。老师也开始了讲解,耐心的回答着我们的问题,走近工地,看到了钢架的基础,框架的链接方式,地基和一些已经浇筑好的水泥混凝土柱子。

1.框架结构结点。

由于整个工程都是以框架为模板在建,而且框架本身需要承担一些力,比如人站在上面,建筑用的混凝土什么的都要在其上中转,所以框架的稳定性要求就很高,本次参观的框架结点都是通过螺栓连接的,螺栓的链接方式如图所示,螺栓由两个半球结构组成,通常连接两个垂直方向的钢管,用螺丝固定,螺栓力学性质非常好,受到的应力很小,所以使得框架非常稳定,整个框架体系稳如泰山,可以确保施工的安全和便捷。不仅如此,这种连接方式还有一个优点就是灵活方便,组装简单,用完了就可以拆掉,随工地转移。

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