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摘 要：本文主要阐述了在建筑结构基础与识图课程教学中，从结构设计的角度研究探讨工程中常见的受弯构件如何提高弯曲强度。
关键词：建筑结构；梁弯曲；强度；措施
建筑结构基础与识图课程是建筑工程专业及相关专业的一门职业基础课程，该课程以工程力学为基础，以结构设计理论为指导，从理论研究和图纸识图角度讲述建筑结构及基础。本文基于建筑结构基础与识图课程理论，以工程中受弯构件为研究对象，探讨在荷载作用下发生弯曲变形的梁，为提高其弯曲变形强度所采取的措施。
一、合理调整梁的受力情况，降低最大弯矩值
要降低梁上的最大弯矩值，可从以下两方面入手。
1. 合理布置结构支承
（1）合理布置结构支承即支座，调整支座间距离，降低最大弯矩值。工程中常见的均布荷载作用下的简支梁支座位于梁的两端，其跨中的最大弯矩值为Mmax=■ql2，可见最大弯矩与计算跨度的平方成正比，此时跨度增大，荷载将迅速增大，不利于承载。
如调整支座相互靠近距端部距离为a，这样不仅由于梁跨度的减小降低了最大弯矩值，而且外伸臂上作用的荷载产生的负弯矩也能进一步减小梁跨中的弯矩值。外伸梁跨中的最大正弯矩值为Mmax=■ql（l-4a），最大负弯矩为Mmax=■qa2。
如果取=0.15l，则最大正弯矩Mmax为ql2/20，只相当于原来简支梁的2/5。如果取=0.2l，最大正弯矩Mmax为ql2/40，只是原来简支梁的1/5。因此，当梁长度不变时，在满足使用要求的情况下，按外伸梁布置支座时，梁跨中截面最大正弯矩成倍减小，这将节约材料，大大降低结构自重。
（2）增加多余約束，降低最大弯矩。若条件不允许，不能将简支梁变为外伸梁，可将简支梁A、B的两支座变为固定支座即增加多余约束，或者在跨中增加一支座，三次超静定梁最大正弯矩值为Mmax=■ql2，最大负弯矩为Mmax=■ql2。与简支梁相比，此时跨中最大正弯矩降低为原来的1/3。
在施工中，为支撑加大跨度的模板，亦可在跨中增加支撑，以此降低模板内力，提高模板的承载力。
2. 合理布置荷载
合理布置荷载也可以降低最大弯矩值。集中荷载作用在简支梁跨中时，其最大弯矩值为Mmax=■l。若在梁上增加一个附梁，则主梁上的最大弯矩值将降低为Mmax=■。故对于大跨度结构。为满足承载力需求，可增加附梁或附属结构，如桥梁，通过增加附梁来提高承载力。
此外，若将荷载布置在靠近支座处，也可较大地降低最大弯矩值。
二、合理设计梁截面
由？滓max=■可知，正应力与截面的面积及形状有关。一方面，梁的截面面积与梁的用料量及自重有关，面积越小就越经济；另一方面，梁的抗弯截面系数与弯曲正应力成反比，从强度角度看，抗弯截面系数越大就越有利。分析截面形状是否合理，就是在相同的截面面积情况下，比较它们的抗弯截面系数，抗弯截面系数越大越合理。
矩形截面的抗弯截面系数为W2=■=■h，可见，在截面面积A保持不变的情况下，在满足梁稳定的范围内，高度h越大，Wz也越大，其抗弯能力就越强。
圆形截面的抗弯截面系数为W2=■=■D。如果圆形截面的面积与边长等于b的正方形截面的面积相等，有D=■b，则圆形截面的抗弯截面系数等于W2=■（■b）≈■b3比正方形的抗弯截面系数b3 / 6小。故从充分利用材料的强度、减轻结构自重的角度来说，梁的截面不宜设计成圆形截面。
从以上讨论可看到，在截面面积相同的情况下，矩形截面比正方形截面合理，正方形截面比圆形截面合理。如果做成同样面积的工字形、槽形等薄壁截面，其抗弯截面系数又将增大很多，更趋合理。抗弯截面系数的数值与截面的高度及面积（或材料）的分布有关，高度值越大，面积分布越远离中性轴，Wz就越大。矩形截面面积基本均衡分布在中性轴两侧，而工字形截面大部分面积分布在远离中性轴的上、下翼缘处，所以它的抗弯截面系数Wz比矩形截面的大很多。
因此，在结构设计、施工中可根据以上措施合理调整荷载分布或调整支座，以最大程度发挥材料的强度，减轻结构自重，降低成本。
基金项目：吉林省职业教育与成人教育教学改革研究课题“基于四位一体的‘建筑结构基础与识图教学’改革实践研究”（项目编号：2016ZCY188）。
作者简介：赵静，辽宁人，双师，任教于辽源职业技术学院，研究方向：建筑工程。
关键词：建筑结构；梁弯曲；强度；措施
建筑结构基础与识图课程是建筑工程专业及相关专业的一门职业基础课程，该课程以工程力学为基础，以结构设计理论为指导，从理论研究和图纸识图角度讲述建筑结构及基础。本文基于建筑结构基础与识图课程理论，以工程中受弯构件为研究对象，探讨在荷载作用下发生弯曲变形的梁，为提高其弯曲变形强度所采取的措施。
一、合理调整梁的受力情况，降低最大弯矩值
要降低梁上的最大弯矩值，可从以下两方面入手。
1. 合理布置结构支承
（1）合理布置结构支承即支座，调整支座间距离，降低最大弯矩值。工程中常见的均布荷载作用下的简支梁支座位于梁的两端，其跨中的最大弯矩值为Mmax=■ql2，可见最大弯矩与计算跨度的平方成正比，此时跨度增大，荷载将迅速增大，不利于承载。
如调整支座相互靠近距端部距离为a，这样不仅由于梁跨度的减小降低了最大弯矩值，而且外伸臂上作用的荷载产生的负弯矩也能进一步减小梁跨中的弯矩值。外伸梁跨中的最大正弯矩值为Mmax=■ql（l-4a），最大负弯矩为Mmax=■qa2。
如果取=0.15l，则最大正弯矩Mmax为ql2/20，只相当于原来简支梁的2/5。如果取=0.2l，最大正弯矩Mmax为ql2/40，只是原来简支梁的1/5。因此，当梁长度不变时，在满足使用要求的情况下，按外伸梁布置支座时，梁跨中截面最大正弯矩成倍减小，这将节约材料，大大降低结构自重。
（2）增加多余約束，降低最大弯矩。若条件不允许，不能将简支梁变为外伸梁，可将简支梁A、B的两支座变为固定支座即增加多余约束，或者在跨中增加一支座，三次超静定梁最大正弯矩值为Mmax=■ql2，最大负弯矩为Mmax=■ql2。与简支梁相比，此时跨中最大正弯矩降低为原来的1/3。
在施工中，为支撑加大跨度的模板，亦可在跨中增加支撑，以此降低模板内力，提高模板的承载力。
2. 合理布置荷载
合理布置荷载也可以降低最大弯矩值。集中荷载作用在简支梁跨中时，其最大弯矩值为Mmax=■l。若在梁上增加一个附梁，则主梁上的最大弯矩值将降低为Mmax=■。故对于大跨度结构。为满足承载力需求，可增加附梁或附属结构，如桥梁，通过增加附梁来提高承载力。
此外，若将荷载布置在靠近支座处，也可较大地降低最大弯矩值。
二、合理设计梁截面
由？滓max=■可知，正应力与截面的面积及形状有关。一方面，梁的截面面积与梁的用料量及自重有关，面积越小就越经济；另一方面，梁的抗弯截面系数与弯曲正应力成反比，从强度角度看，抗弯截面系数越大就越有利。分析截面形状是否合理，就是在相同的截面面积情况下，比较它们的抗弯截面系数，抗弯截面系数越大越合理。
矩形截面的抗弯截面系数为W2=■=■h，可见，在截面面积A保持不变的情况下，在满足梁稳定的范围内，高度h越大，Wz也越大，其抗弯能力就越强。
圆形截面的抗弯截面系数为W2=■=■D。如果圆形截面的面积与边长等于b的正方形截面的面积相等，有D=■b，则圆形截面的抗弯截面系数等于W2=■（■b）≈■b3比正方形的抗弯截面系数b3 / 6小。故从充分利用材料的强度、减轻结构自重的角度来说，梁的截面不宜设计成圆形截面。
从以上讨论可看到，在截面面积相同的情况下，矩形截面比正方形截面合理，正方形截面比圆形截面合理。如果做成同样面积的工字形、槽形等薄壁截面，其抗弯截面系数又将增大很多，更趋合理。抗弯截面系数的数值与截面的高度及面积（或材料）的分布有关，高度值越大，面积分布越远离中性轴，Wz就越大。矩形截面面积基本均衡分布在中性轴两侧，而工字形截面大部分面积分布在远离中性轴的上、下翼缘处，所以它的抗弯截面系数Wz比矩形截面的大很多。
因此，在结构设计、施工中可根据以上措施合理调整荷载分布或调整支座，以最大程度发挥材料的强度，减轻结构自重，降低成本。
基金项目：吉林省职业教育与成人教育教学改革研究课题“基于四位一体的‘建筑结构基础与识图教学’改革实践研究”（项目编号：2016ZCY188）。
作者简介：赵静，辽宁人，双师，任教于辽源职业技术学院，研究方向：建筑工程。