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結構設計的明暗線_朗筑第八次公益講座
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一、結構構件設計明線:γ0S≤R
一個看似簡單的公式實際上蘊含著豐富的變換,所有的結構構件設計基本上都是由它演化而來的!練書法最難的是寫“一”字,最有名的書法大家王曦之最推崇就是“一”字,這個字考的就是自成一體,包括你的起勢、落勢以及對字體與空間的相對合理關系;再比如達芬奇畫雞蛋,一畫幾年,其實復雜的字體和書畫都是由這些最基本的線條組成!那么一個這么簡單的公式有這么大的魔力嗎?真的很多東西都是由它演化而來嗎?案例見朗筑講座結構設計的明暗線
二、結構設計暗線:最不利設計原則
既然是暗線就不太容易被發現,比如PKPM計算完成之后的SATWE計算結果,有時候分析內力時我們發現同一根梁不同的部位時控制的荷載工況組合總是不一樣的,這是為什么呢?案例見朗筑講座結構設計的明暗線
還是讓我們回到最原始的這個基本公式:γ0S≤R
大家可以想象一下這個不等式如何變化才能讓結構構件設計更安全。應該是左側越大右側越??!
我們結構構件設計時都是在干這個事情,把左側放大右側減小。比如右側的抗力就是設計值比標準值小,即材料標準值除以材料分項系數=材料設計值。再比如左側的內力效應,我們通過荷載乘以分項系數來放大其內力效應。
例:
某框架結構懸臂外伸梁,跨度6m,伸臂的外挑長度a=2m,截面尺寸b×h=250mm×500mm,承受永久荷載標準值gk= 20kN/m,可變荷載標準值qk=10kN/m。
求:框架梁AB跨的最大彎矩及其在支座B處的彎矩。
    1)框架梁AB跨的最大彎矩的計算簡圖
這里考慮荷載性質及其荷載組合時就體現了最不利設計原則,在設計框架梁AB跨的最大彎矩時就忽略了懸臂端的活荷載作用,這是由荷載的性質決定的;在設計框架梁B點處彎矩時就考慮荷載組合的最大值,總的原則就是結構設計時的最不利原則,所有的操作和計算都是圍繞這個暗線進行的!
我們忙活了半天,實際上是把對應的內力效應放大,也就是把明線中的不等式左側放大!之所以強調這個的原因是因為在結構設計的過程中,有很多新人總是過于追求精度,不明白工程精度和理論精度之間的區別,比如在建模的時候對于一些線腳的簡化就比較糾結,其實對于整體計算時只要考慮它們的荷載就可以了,再比如一般的線腳大樣配筋,一般只需要直徑6的圓鋼,因為純粹是造型用,根本不是受力筋,可是很多新人就很鉆牛角尖,線腳是有重量的啊,鋼筋怎么可能不受力呢?這就是混淆了量變與質變的區別!對于比較大的造型在構件設計時就要手算復核一下了,這就是質變

正確觀點:最不利設計就是讓結構在使用過程中更安全。使用過程中的情況是很復雜的,比如有時是荷載的性質引起的,有時是荷載組合引起的,有時候是其它一些因素引起的。
提一個問題:比如上面這個例子我們在進行不同部位的設計時,我們針對相應部位進行最不利設計的工況是不能同時發生呢?

公開課之后的思維訓練:
框架柱(500x500)傳來上部軸力Nk=100KN,彎矩Mkx=220KN.m,修正后的地基承載力特征值為100Kpa,擬采用獨立基礎,基礎底標高暫時擬定為-1.2m,那么如何設計才能讓獨立基礎的最???

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