第二篇大跨結構
第四章懸掛系統結構設計
第一節概述
一、定義
懸掛系統：當結構系統中的主要承重構件是懸索時，就形成懸掛系統。
二、受力特點及優點
1、簡單受拉，不存在壓桿 ，所以材料強度可以充分發揮。
2、假設簡單，符合實際情況。
3、施工中不必有跨中支撐。
4、結構內力與荷載之間關係是非線性的（幾何非線性）。
第二節單索計算理論
一、索的平衡方程
基本假設：1、索理想柔性，不能受壓、受彎
2、索材料符合胡克定律
分布荷載：，
索曲線： z=z(x);
當=0時，
幾種豎向荷載情形：
1、 豎向荷載沿跨度均布
積分得：
（拋物線）
邊界條件：時，
時，這裡h是未知的，所以上式代表一簇曲線，通過a、b點。必須有乙個條件限定h 值。
例如：設曲線跨中垂度，時，
第一項——以ab為基礎的索曲線
第二項——ab線
當ab等高時，
當索曲線確定後，各點拉力
當索較平坦時，
引上例：
在支點處最大：
當——垂跨比給定後，可求得任一點內力。
2、 荷載沿索長均布
代入積分：
其中與第一情況同，設定垂跨比，可得內力
3、任意分布
梁的平衡方程：
如果邊界條件相同，有如下對等關係：
相當邊界條件：
①支座等高的懸索
懸索梁左端：z=0左：m=0
右端：z=0右：m=0
②兩支座不等高
懸索梁左端：z=0左：m=0
右端：z=c右：m=hc
索曲線與簡支梁的彎矩圖相似
二、索長度計算
按級數展開：
三、索的變形協調方程
1、 的提出
索的初始狀態：
——初始荷載
——初始形狀
——初始拉力
由荷載增量，
如何求出「終態」的內力和位移
方法；已知z的形狀
只要確定，z、h即可。
乙個平衡方程不夠
2、變形協調方程
平衡方程只是給出q、z、h的關係，卻無法描述過程，所以從「初態」到「終態」，要用變形協調方程來確定。
假設：過程中，支座位移
溫度變化
長度伸長：
小垂度，保留微量第一項展開。
由物理方程：由內力增量和溫度引起的
這就是變形協調方程。
四、單索問題解法
設索的初始狀態荷載，索曲線、初始內力已知。
a）加荷載後，
（b）c）聯立（a）（b）（c）三式，先由（a）（c）得：
代入（b）
令：上式是以h為未知量的三次方程，可得h,再求得（由（c）式）
注：①h的方程是幾何非線性
②不同初始狀態，施加相同荷載，效應不同。
③解上式時，支座位移和溫度變化△t要首先給定，而支座位移大小往往和拉力h有關，所以要與支承結構剛度方程聯立求解。
例：單索的h值求解過程，受均布荷載，初始狀態（均布）和已經給定，為一拋物線且跨中垂度也已確定。
終態時的q也已給定。則：
、可得出，代入h可得。
特例：不考慮支座位移和溫度變化
均布載荷時，始、終態下索曲線長度：
（可見，與支座高差c無關）
所得變形協調方程為：
平衡方程為： 代入上式：
求解此方程用迭代法。
例題1已知：要求索內張力h及初始時的垂度。
代數值入
迭代後例題2
初態為直線時，，其它資料同上，此時方程為
以上是以h為未知量進行推導，得出h的三次方程，也可以用索的豎向位移w為未知量，將
、h代入協調方程。
是乙個的三次方程
求出後，由得
以上例為例，代入上式中，
迭代與上題同。
第三節雙層索繫計算
一、定義
由一系列承重索和相反曲率的穩定索組成。每對承重索和穩定索一般位於同一豎平面內，二者通過受拉鋼索或受壓撐桿連系，構成猶如屋架形式的平面體系，常稱為索桁架。
穩定索的作用
1）抵抗風吸力作用
2）由於存在預張力，穩定索能同承重索一起承重，提高整個體系剛度。
二、 構造及造型
1）採用輕屋面，如鐵皮，石棉板
2）承重索垂度一般取跨度的1/17~1/20
穩定索的拱度1/20~1/25
3）承重、穩定索可不在乙個平面內，構成波形屋面，排水好
4）雙層索也常用於圓形建築平面，沿輻射方向布置
三、平面雙層索繫（索桁架）的基本方程：
假定：（1）索是理想柔性，符合胡克定律
（2）承重索、穩定索之間連繫杆絕對剛性，即兩根索豎向位移相同。
（3）連繫杆分布較密，認為是連續分布的
（4）只討論小垂度？？，且僅考慮豎向荷載作用。
平面雙向索繫分為兩種（按受力特點分）
（1）兩索只有豎向聯結，水平方向，兩索在任意點可自由相對錯動。
（2）兩索**點聯在一起，不能有豎向、水平方向相對錯動。
1、索中點不相鏈結的情況：
a）可自由錯動b）不可自由錯動
初始狀態：承重索和穩定索已加預應力張拉繃緊，但體系尚未承受外載作用。
已知：z1、z2兩根索的形狀，預拉應力值、。
式中為上下索之間連繫杆的內力，上兩式相加：
和形狀相似，具有相同的函式形式。
當荷載施加為時，豎向位移，水平張力增到、，連繫杆內力由，則上下杆平衡條件及變形條件：
聯立四個方程，可求出、、、四個未知量。
2、 索中點相互鏈結的情形：
這種情形受力比較複雜，因為上、下索中點可以相互傳遞水平力，所以每根索的兩邊的水平張力一般都不相同，這樣就有四個未知力。
、、、（角標1、指左半部分2、指由半部分）
當體系不對稱時，**結點c要產生水平位移
這時應分別建立左右兩部分的平衡、變形協調方程。
平衡方程為：
變形協調方程為：
七個方程，解、、、、、、七個未知量。
二、均布荷載下的雙層索繫
已知： 均布荷載，左右不對稱，以下表示：
、分別代表荷載對稱，反對稱部分
承重索和穩定索的初始形狀取為拋物線
式中、是待定常數，時取+號
x>0時取—號
第一項表示對稱的拋物線，第二項是反對稱的兩個半波拋物線。
1、 索中點相連的情形
將上式代入變形協調方程：
左右索的水平張力增量（由妥協方程得出）
代入上式；得**結點水平位移；
代回中，利用平衡方程的轉換：
表示式為以、為未知量的方程（二元三次）
2、索中點不相連的情形：
令代入上一種情況即可。
三、車輻式雙層索繫的計算
組成：外環（受壓、做成？？ ）
內環（受拉鋼結構）
輻射鋼索
假定：內外環是剛體，只是產生剛體位移
思路：內環重心處三個線位移u、v、w
繞三個座標軸轉角αx、αy、αz
六個位移分量是已知，則可求得各索的內力
（1）當αz是微量，可省略。
（2）荷載有乙個對稱軸時，，只有u、v、w三個方程。
（3）荷載有兩個對稱軸時，只有w（位移）方程。
討論範圍：極對稱情形，取一對上、下索進行分析，索內預拉力的水平分量h10和h20必須符合下列關係：
——折算到一對剛索上的內環重量
載入以後，內環產生一豎向位移w，上索變為曲線
上索內力方程：
下索內力：
內索豎向平衡：
——荷載引起簡支梁反力
聯立上三式：解、、
第四章大跨鋼結構
第一節平面結構
一、 梁式體系的特點、用途
（一）1、梁式屋蓋的布置：
2、屋架形式
a) 跨小
b) 跨大
（二）框架式體系的特點及用途
1、用途及布置
用途：工業建築中，橫樑高度小，剛度較大
布置：橫樑框架
縱向框架
縱橫雙向框架
（1）橫向框架布置
①跨度小於60m時，框架間距6~8m。
②跨度大於60m時，間距增大10~12m。或兩端間距6~8m，中間跨度增大，便於？？
（2）縱向框架布置
①縱向框架跨度小，經濟。
②可設懸挑，適用於機庫。
（3）雙向框架布置
框架雙向布置
屋蓋有主檁條、檁條組成
2、框架型式
（1）實腹式（跨50~60m的車站、展覽館、車庫，製造安裝方便）
橫樑高度 l/12~l/20,費材料，所以設拉桿，施加預應力，從而降低橫樑高度，取l/30~l/40。
（2）格構式：跨度60~120m，用雙鉸式框架；
跨度120~150m，用無鉸式框架。
三、預應力鋼結構在大跨結構中的應用
1、預應力構件的承載力基本計算公式
基本構件
強度：穩定：
高強度鋼構件
強度：——初始應力；加預應力前，構件中部分荷載引起的應力
——預應力，加預應力時的應力
——續加應力，加預應力後，構件中續加荷載所引起的應力
、c、k——分別代表構件的淨應力，考慮穩定時構件應力，高強度鋼構件應力
、——設計強度
——穩定係數
2、預應力拉桿的計算
（1）兩階段設計法
①預應力階段
——預內力值
——截面積
——穩定係數
②荷載階段
其中n——荷載引起的杆力
——構件淨截面
——高強度預應力筋面積
——彈性模量
——預應力筋模量
高強度鋼構件強度：
其中：（2）按三階段設計法
1）初始荷載階段
2）預應力階段
必要時，設隔提高預應力，臨界力可提高倍
3）續加荷載階段
第二節網架結構
一、網架結構的特點和適用範圍
1、定義：網架結構是由很多桿件從二個兩幾個方向有規律地組成的高次超靜定結構。
2、特點：
（1）能承受各個方向荷載
（2）整體性好，空間剛度大
（3）體系穩定
（4）抗震效能好
（5）利用小規格的桿件建成大跨結構
（6）自重輕，節約鋼材
（7）適用工業化生產
（8）適應性好，大、中、小跨皆可，可構成各種形狀（圓、扇、矩形）
二、平板網架結構的形式、種類和特點：
平板網架
交叉桁架體系：由平行弦的桁架組成，構件多，剛度大
空間桁架體系：有錐體形成的空間桁架組成，桿件少，剛度小
按支承情況
單跨：四點支承、多點支承、多邊支承
多跨（一）交叉平面桁架體系
分類：兩組桁架交叉梁系
三組桁架三向交叉梁系
1、兩向交叉梁系網架
有兩組平面桁架相互交叉組成。
a) 正交正放b)正交斜放
正交正放：杆力大，不經濟
正交斜放：跨中彎矩小，經濟
適用於跨度不大於60m
2、三向交叉梁系網架
第四章選擇結構程式設計
4.1 選擇結構程式設計的概念 在實際工作中，常常需要根據某個條件是否成立，來決定下一步應該做什麼工作。編寫程式讓計算機工作，同樣存在這種情況。在這種情況下，程式不再按照 的書寫順序來執行各語句行的語句，而是根據給定的條件來選擇，執行哪些語句行，不執行哪些語句行。選擇結構程式也稱為分支構造程式，即程...
鋼結構第四章答案
習題參 解 由構件x處截面的力矩平衡，得到方程，可進行數學推導，求得尤拉臨界荷載值。令，則 顯然平衡方程即為二階常係數非齊次線性方程的求解。齊次方程求解 令，便可解得，故通解為 方程的特解求解 有，其中為一次多項式，由於0不是特徵方程的根，可令，代入方程得 則，於是可得方程的全解為 邊界條件 所以 ...
第四章分子結構
競賽要求 路易斯結構式 電子式 價層電子對互斥模型對簡單分子 包括離子 幾何構型的 雜化軌道理論對簡單分子 包括離子 幾何構型的解釋。共價鍵。鍵長 鍵角 鍵能。鍵和 鍵。離域 鍵。共軛 離域 的一般概念。等電子體的一般概念。分子軌道基本概念。定域鍵鍵級。分子軌道理論對氧分子 氮分子 一氧化碳分子 一...