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建筑力学
1.5.1.2 1.2 位移计算的目的和方法
1.2 位移计算的目的和方法

计算结构位移的一个目的首先是为了校核结构的刚度。在结构的设计中,除了要满足强度要求外,还要求结构有足够的刚度,也就是说结构在荷载或者是其他因素作用下,不能产生过大的变形。如果变形太大,说明结构没有足够的刚度,则结构即使不破坏也是不能正常使用的。例如,吊车在安置于吊车梁上的轨道上运行时,如果吊车梁的变形过大,行车轨道不平顺,就会引起较大的冲击和振动,影响吊车的正常运行。

在工程上,结构的刚度条件通常是用位移来衡量的。例如在房屋结构中,主梁的最大挠度(即竖向线位移)不能超过跨度的1/500,否则梁下的抹灰层将发生裂痕或脱落。吊车梁跨中的最大挠度不得超过梁跨度的1/500。桥梁结构的最大挠度,钢板梁不得超过跨度的1/700,钢桁梁不得超过跨度的1/900。

其次,在结构施工过程中,也常常需要知道结构的位移。例如图4-5所示的屋架,在屋盖的自重作用下,下弦杆各点将产生虚线所示的竖向位移,其中结点C的竖向位移最大。为了减少下弦杆各节点的竖向位移,制作时通常将各下弦杆的实际下料长度做得比设计长度短些,以使屋架拼装后,结点C位于C′的位置。这样在屋盖系统施工完毕后,屋架的各下弦杆能接近于原设计的水平位置,这种做法称为建筑起拱。那么想了解结点C的竖向位移及各下弦杆的实际下料长度,就必须研究屋架的变形和各结点间的位移关系。

图4-5

计算结构位移还有一个重要目的,就是为分析超静定结构打下基础。由于超静定结构的未知力的数目超过了静力平衡方程的数目,因此在计算超静定结构的内力时仅凭静力平衡条件是不够的,还需要考虑结构的变形条件,而建立变形条件时就必须计算结构的位移。

此外,在结构的动力计算和稳定性计算中,也需要考虑结构的位移条件。可见,结构的位移计算在工程中是具有重要意义的。