文档介绍：结构设计中的力学和构造基本原理
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力学分析中需要考虑的三种条件
1、平衡条件：遵守经典物理世界运动基 本原理, 牛顿三大运动定律
2、物理条件： 本构关系（应力应变等）
3、几何条件：几何构成结构的几何可变性分析，一般会用到几何拓扑学，该学科是专门研究物体几何构成的学科。
5、四角锥网架的几何可变性问题；钢结构屋盖系统中的屋盖、支撑、系杆、檩条设置的目的就是为了构成一个在空间上几何不变的屋盖体系。
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变形协调
1、是组成结构的各部分保持整体、不发生局部撕裂、断裂、倒塌等非连续性损坏必须遵守的条件。在有限元(在连接节点处是连续的，在节点之间是用形函数来协调)分析中的形函数。直接影响着分析的精度和可靠性。
2、变形连续直接影响着结构内力、应力组成构件间的分配，分配原则，以考虑边界条件、初始条件、几何条件以后的结构刚度为分配标准。（弹性地基梁、平面交叉梁系）
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结构研究和设计中的一些考虑
1、涉及松弛和蠕变现象较为敏感的材料时，必须关注加载速率、荷载持续时间。例如公路工程中的沥青混凝土、油膏受荷特性。
2、在超长、超厚或超大混凝土结构的分析和设计中，必须考虑混凝土的收缩和徐变（包括温度应力的分析和裂缝控制计算）。
3、预应力混凝土结构设计中，必须考虑高强钢材应力松弛引起的预应力损失。
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4、混凝土结构正常使用极限状态验算中，必须考虑材料收缩和徐变对构件刚度和裂缝的影响。 在温度应力计算中，也必须考虑材料收缩、徐变及蠕变的影响。
5、流体的运动粘性系数很小，故而日常生活中的流体对结构的荷载作用，主要表现为法向应力作用。（切向剪力几乎可以忽略不计）
6、流体静压力各向大小相同。而动压力则变化较为复杂，一般地，, 而负压力系数则没有上限。。
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解决科学问题的两个方面
1、建立正确的数学模型。（主要依赖于对结构平衡条件、物理条件、几何条件、边界条件的考虑）
2、正确求解根据数学模型得到的控制方程组。（主要依赖于数学工具的合理利用、数值离散技术对几何条件、物理条件、变形协调的考虑、算法）
国内传统教育存在的问题：过分强调控制方程组的求解过程，而忽视了从工程实践中发现和建立合理数学模型能力的培养。
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1、不可压缩流体，数学方程为椭圆型的
可压缩流体接亚音速区域时，方程为抛物线型的，而高超音速区域的数学方程是双曲线型的。
2、数学工具在工程分析中具有重要作用，是工程分析研究中的生产工具。
举例：美国阿波罗登月工程中钝体前沿流场中的数学问题。
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事物的相对性
世界上，除了一些为实践所证实的客观规律外，没有绝对的东西，我们的认知所表述的东西都是相对的。我们的判断都是在比较中存在的。
例如：
结构设计中的强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件；节点约束（节点刚接、半刚接和铰接、边界条件影响、所受荷载大小）等；
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设计计算与构造
1、设计计算与构造是并重的，只有两者的合理结合才可保证结构的适用性、安全性、耐久性。
2、构造设计必须考虑材料、强度、边界条件、几何条件、施工可行性等因素。
3、结构预定功能的实现，部分通过设计计算保证，部分通过构造保证。
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斜截面承载力的保证
1、斜截面破坏的三种型式：
A、斜拉破坏——（构造控制最小配筋率）
B、剪切破坏——设计计算保证
C、斜压破坏——截面限制条件（构造要求，对应的配箍率可以理解为最大配箍率）
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抗弯承载力的保证
1、正截面抗弯承载力：
通过正截面抗弯承载力计算保证。
2、斜截面抗弯承载力：
通过构造保证；例如
1) 钢筋应自强度充分利用点强度外延一段长度。
2）必须保证锚固、搭接长度要求。
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锚固、搭接的概念
1、锚固发生于构件间；搭接一般发生于同一构件内。
2、锚固长度与纵向钢筋的应力水平、截面剪力、抗震等级、混凝土标号、保护层厚度、是否有附加锚固措施等有关。
3、搭接长度与混凝土中的应力状态、搭接率、混凝土标号、抗震等级等有关。
4、考虑锚固搭接的基本原则：荷载及内力的可靠接力传递。（顶层边柱节点、折举例梁）
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构造做法与材料特性有关
1、脆性材料的边界支承条件处理（简支）。
2、钢板间焊接（平面内两向与厚度方向的性能差异）。