工程实际中用到的力学知识

　　随着人类的进步与发展，人们逐渐从建筑结构和实践中总结经验，发展成力学理论与方法。这些理论和方法又反过来应用于工程中的各个领域当中。建筑结构的发展与力学是息息相关的。可以说，没有可靠的力学和结构分析就没有安全的建筑结构。特别是对于现代的高层、超高层、特殊结构的建筑物、构筑物而言，力学、结构分析就尤其重要。建筑物，特别是大型建筑物具有不可逆性，一旦其结构出现问题，其后果是不可估量的。

　　如何结合实际情况，选择合理的建筑知识及结构布局，让建筑物的造价控制在合理的范围内，达到结构的安全、耐久、适用。以满足人们生产、生活的正常需要。如何归纳和总结工程实际中所用到的力学知识，并把它们提炼出来，归纳总结实施教学于课堂就是本文需要讨论的问题。

　　首先，从一个工程实例来说明工程实际中用到的力学知识。卸料平台方案设计中涉及到的力学计算、悬挂式卸料平台的计算参照简支梁的计算进行。平台水平钢梁（主梁）的悬挑长度 3.5m，悬挑水平钢梁间距（平台宽度）2.7m。次梁采用 18 号工字钢，主梁采用 18 号工字钢，次梁间距 2.00m。容许承载力均布荷载 2.00KN/m2，最大堆放材料荷载10.00KN。

　　1、 次梁的计算

　　次梁选择 18 号工字钢，长 2.7m，间距 2m。

　　1.1 荷载计算

　　面板自重标准值为 0.30KN/m2，则 Q1=0.30×2.00=0.60KN/m最大容许均布荷载为 2.00KN/m2，则 Q2=2.00×2.00=4.00KN/m
　　工字钢自重荷载 Q3=0.24KN/m
　　则静荷载计算值 q=1.2×（Q1+Q2+Q3）=1.2×（0.60+4.00+0.24）=5.80KN/m
　　活荷载计算值 P=1.4×10.00=14.00KN

　　1.2 内力计算

　　内力按照集中荷载 P 与均布荷载 q 作用下的简支梁计算，计算简图如下。

　　2、 主梁的计算

　　主梁选择 18 号工字钢，间距 2.70m。

　　2.1 荷载计算

　　栏杆自重标准值 Q1=0.14KN/m，工字钢自重荷载Q2=0.24KN/m则荷载计算值 q=1.2×（Q1+ Q2）=1.2×（0.14+ 0.24）=0.45KN/m各次梁集中荷载取次梁支座力，经计算分别为P1=1.2×（0.30+2.00）×1.00×2.70/2+1.2×0.24×2.70/2=4.11KN。

　　P2=1.2×（0.30+2.00）×2.00×2.70/2+1.2×0.24×2.70/2+14.00/2=14.84KN。

　　2.2 内力计算

　　卸料平台的主梁按照集中荷载 P 和均布荷载 q 作用下的简支梁计算。

　　经过简支梁的计算得到：

　　①A 支座处的支座反力为 RA=10.47KN（钢丝绳位置支撑反力）。

　　②均布荷载下最大弯矩值：Mmax1=1/8×ql2=1/8×0.45×3.52=0.689KN·m集中荷载下最大弯矩值：Mmax2=3/3.5×14.84=12.72KN·m则最大弯矩：Mmax=Mmax1+Mmax2=0.689+12.72=13.409KN·m2.3 抗弯强度计算

　　3、 钢丝拉绳计算

　　钢丝拉绳的轴力 Ru 在竖直方向的分力与 A 支座的支座反力相等，即 Rc=Rusinθ=RA=10.47KN则 Ru=10.47/sin49.5°=13.77KN

　　3.1 选择 6 ×19 钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径 15mm。

　　3.2 钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

　　所以选用 1 根 15mm 钢丝绳满足要求。

　　从上述实例我们能得到如下结论：

　　①结构计算简图的简化

　　第一，结构的简化。
　　第二，结点的简化。
　　第三，支座的简化。
　　第四，荷载的简化。

　　②结构内力的求解及内力图的画法

　　建筑结构的内力主要包括：轴向拉力和压力、剪切力、扭矩、弯矩。其中弯剪最常见，也是最重要的内力形式。

　　③如何应用结构内力的计算结果

　　第一，弯矩包络图配置钢筋。
　　第二，由计算得到的内力最大值，选择截面尺寸。
　　第三，由已知的材料特性，确定其最大受力能力。

　　4、 结论

　　要求学生弄懂最基本的力学原理，然后明白建筑结构如何转化为力学模型，用基本力学原理计算结构受力，最终解决实际工程问题。

　　参考文献：
　　[1]赵爱民.建筑力学[M].武汉理工大学出版社，2004.
　　[2]梁春光.建筑力学[M].武汉理工大学出版社，2004.
　　[3]周任，徐广舒.建筑力学[M].机械工业出版社，2012.