梁 (结构)

✍ dations ◷ 2025-11-04 16:47:02 #结构力学,结构构件,静力学,固体力学

梁是一种在荷载作用下主要发生弯曲变形的水平结构构件。跨度与外力组合,称为弯矩。

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。

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。

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)、空心截面结构(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。

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。

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、挠度法(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。

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。

相关

  • 灵长类灵长目(学名:Primates)是哺乳纲的一个目,在生物分类学上,可以再细分原猴及简鼻亚目(包括人)。灵长目的始祖住在热带雨林的树上,许多灵长目的特征表现了其适应三维立体环境的能力,大部
  • 支气管扩张症支气管扩张(英语:Bronchiectasis)指的是肺脏中支气管永久性的扩张。患者的常见症状包括有痰的慢性咳嗽,其他还有呼吸困难、咳血与胸痛等,有些患者同时也有喘鸣与杵状指(英语:nail c
  • 纪年纪年,或称纪元,是指历法中的年份命名体系,例如格里历(公历)所使用的基督纪年(公元),中国农历使用的干支纪年等。世界各地曾存在过各种不同的纪年方法,其中一些至今仍在使用。古希腊的
  • 陪睡陪睡,字面上的意思是陪伴入眠,但在俗语中,特指单方或双方借由一夜情或性伙伴关系达成其特定目的或利益之手段。虽然陪睡一般被认为是一种不正当且不道德之手段,但由于该行为并非
  • 奥蒂省坐标:10°21′26″N 0°28′16″E / 10.35722°N 0.47111°E / 10.35722; 0.47111奥蒂省(法语:Préfecture de l'Oti),是多哥的30个省份之一,位于该国北部,由草原区负责管辖,首府设
  • 短吻海豚短吻海豚(),又名伊豚或伊河豚,是一种散布在孟加拉湾及东南亚海岸及河流的海豚。短吻海豚最初是由理查·欧文(Richard Owen)于1866年根据一个标本而描述的,这个标本是于1852年在印度
  • 地海故事集《地海故事集》()是美国作家娥苏拉·勒瑰恩于2001年发表的奇幻短篇集,本书为“地海传说”第五部,由五篇有关地海世界的短篇故事与一篇地海世界简介集结而成。这五篇故事中,有的发
  • 摩加迪沙主教座堂摩加迪沙主教座堂(意大利语:Cattedrale di Mogadiscio)是索马里首都摩加迪沙的一所天主教主教座堂,在受到战火破坏前曾经是天主教摩加迪沙教区的座堂。教区在2013年宣布要重修座
  • 坎卜斯根据流传在阿尔卑斯山地区的民间传说,坎卜斯(德语:Krampus)是圣尼古拉的随从。在圣诞节期间,圣尼古拉会给乖小孩礼物及糖果,而坎卜斯会去处罚那些不乖的小孩。当坎卜斯发现某个特
  • 伊莱·科恩伊莱·科恩(希伯来语:.mw-parser-output .script-hebrew,.mw-parser-output .script-Hebr{font-size:1.15em;font-family:"Ezra SIL","Ezra SIL SR","Keter Aram Tsova","Taam