各類房屋都有自己的特點(diǎn),一個(gè)初學(xué)者對(duì)于一般常見(jiàn)的房屋結(jié)構(gòu)及其計(jì)算原理,我認(rèn)為首先要掌握兩大特點(diǎn):
1、一般的工業(yè)與民用房屋的上部結(jié)構(gòu)可以看成是由許多桿件連接起來(lái)的(這里暫且撇開(kāi)薄殼、板、網(wǎng)結(jié)構(gòu)),尤如小朋友搭積木那樣。大家只要留神觀察一下未完工的工業(yè)廠房,對(duì)這點(diǎn)就可明白了。
2、不包括房屋在內(nèi)的各種建筑結(jié)構(gòu)是不動(dòng)的、不能動(dòng)的,即使不得已時(shí),也只允許有非常非常微小的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。
第一個(gè)特點(diǎn)告訴我們,我們常見(jiàn)到的許多房屋屬于桿件體系,所有荷載是由各種桿件(如述檁條、桁架梁、柱等)承擔(dān)的,由上至下最終傳到地基。至于居住房屋常見(jiàn)的磚混結(jié)構(gòu),只不過(guò)是用承重墻來(lái)代替柱子的功能而已。同時(shí)它還告訴我們,為什么我們?cè)谟?jì)算時(shí)可以用簡(jiǎn)單的直線條來(lái)代替真實(shí)的粗壯的梁、柱和桁條。并且我們總是將本來(lái)是立體的房屋,簡(jiǎn)化為平面來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算,因?yàn)檫@樣就可以大大簡(jiǎn)化了計(jì)算工作量和許多困難,對(duì)于桿件體系在精度上的要求可以得到保證。此外,這也是我們?cè)诟鏖T(mén)結(jié)構(gòu)課中,總是先從單個(gè)基本構(gòu)件(梁、柱等)設(shè)計(jì)入手的重要依據(jù)。
第二個(gè)特點(diǎn)告訴我們必須牢記和掌握力的平衡問(wèn)題。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)而言,不論是單個(gè)構(gòu)件或是整個(gè)結(jié)構(gòu)物,都始終處于平衡狀態(tài)。因此,在本專業(yè)不論是在三大力學(xué)課中還是各門(mén)結(jié)構(gòu)課中,廣泛地使用了X=0,Y=0,M=0,三大平衡方程,它們的物理意義是:所有力在X軸方向投影的代數(shù)和等于零;所有力對(duì)任意一點(diǎn)的力矩之和等于零。三者都是等于零,就是說(shuō)沒(méi)有任何的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),桿件或整個(gè)結(jié)構(gòu)保持平衡狀態(tài),否則就不平衡,不平衡就要發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),這是我們禁忌的,也是不允許的。再就單個(gè)桿件來(lái)說(shuō),如果外力超過(guò)了它本身的內(nèi)力(抗力),這就發(fā)生了不平衡,那就會(huì)導(dǎo)致桿件的失穩(wěn)或破壞。平衡問(wèn)題,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)講至關(guān)重要,必須牢記和掌握。
前面講過(guò),三門(mén)力學(xué)課是建筑結(jié)構(gòu)課的理論基礎(chǔ)。必須努力學(xué)習(xí)。三門(mén)力學(xué)彼此聯(lián)系,又各有分工。
理論力學(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的學(xué)科,即研究在力的作用下,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化,而平衡是其中的特殊形式,但對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)而言卻又最為重要。理論力學(xué)一般分為靜力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩大部分,靜力學(xué)就是研究物體在力作用下的平衡規(guī)律。至于運(yùn)動(dòng)學(xué)則是研究物體的運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律的,運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)以后學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)抗震很有用處。
材料力學(xué)的主要內(nèi)容是研究桿狀構(gòu)件在拉壓、剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)等作用下桿件的內(nèi)力和位移的問(wèn)題,材料力學(xué)與理論力學(xué)的主要區(qū)別在于理論力學(xué)只講力和力作用下的運(yùn)動(dòng)(包括平衡),不涉及物體的強(qiáng)度和應(yīng)力問(wèn)題,而材料力學(xué)則主要研究了桿件的強(qiáng)度問(wèn)題,因此,有的外文書(shū)直名為“材料強(qiáng)度學(xué)”。
至于各門(mén)結(jié)構(gòu)課,則是在數(shù)學(xué)力學(xué)的基礎(chǔ)上,聯(lián)系到實(shí)際材料和真實(shí)構(gòu)造以及加工制造等問(wèn)題,進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算和設(shè)計(jì)。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由復(fù)合材料(混凝土和鋼筋)組成的結(jié)構(gòu)物,在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛,因此它是工民建專業(yè)的主要課程。磚石結(jié)構(gòu)是研究由磚或石砌成砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論問(wèn)題的,在當(dāng)前民用建筑中有很大的實(shí)用意義。到于鋼結(jié)構(gòu),由于鋼材質(zhì)地均勻,故最符合力學(xué)的分析計(jì)算,并且鋼材強(qiáng)度高,所以鋼結(jié)構(gòu)自重輕,桿件的尺寸小,最宜建造高層建筑和大型建筑。但由于價(jià)格高,目前國(guó)內(nèi)還不能廣泛應(yīng)用。
這里要特別提一下地基基礎(chǔ)問(wèn)題,因?yàn)樗窃O(shè)在地面以下的結(jié)構(gòu)物,承擔(dān)所有上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載,故稱為下部結(jié)構(gòu)。由于它周圍的介質(zhì)是土壤,故先要學(xué)習(xí)土力學(xué)。很多人只注意看得見(jiàn)的上部結(jié)構(gòu),不重視下部結(jié)構(gòu),要知在房屋建筑中,地基基礎(chǔ)是很費(fèi)工和費(fèi)錢(qián)的,一般民間建筑,基礎(chǔ)資金要占到20%,到于高層建筑和大型建筑所占比例更高,對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求也更高,所以這門(mén)課與其他結(jié)構(gòu)課一樣,非常重要。
四、講求學(xué)習(xí)法
對(duì)于學(xué)習(xí)方法,古往今來(lái)不知有多少名人、學(xué)者講了多少哲理和具體的方法。誠(chéng)然,這些來(lái)自前人的成功經(jīng)驗(yàn)值得我們今天學(xué)習(xí)和借鑒,但也應(yīng)該結(jié)合我們所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)以及各人的自身特點(diǎn)來(lái)靈活應(yīng)用。因此,結(jié)合工民建專業(yè)自學(xué)考試的這個(gè)特點(diǎn),提出以下的參考意見(jiàn)。
1、要緊緊圍繞教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱進(jìn)行學(xué)習(xí)。建筑結(jié)構(gòu)工程內(nèi)容極為深廣,即使是某門(mén)課的某一部分,國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)資料也浩如瀚海。因此對(duì)于一個(gè)初學(xué)者來(lái)說(shuō),首要的是掌握最主要的基本知識(shí),這就要根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和各課大綱循序漸進(jìn)。教學(xué)計(jì)劃規(guī)定了這個(gè)專業(yè)的必修課程,而教學(xué)大綱規(guī)定了這個(gè)專業(yè)的必修課程,而教學(xué)大綱則規(guī)定了每門(mén)課必須學(xué)習(xí)和掌握的主要內(nèi)容。當(dāng)然,計(jì)劃中的15門(mén)課,并不能包括建筑結(jié)構(gòu)的全部領(lǐng)域,況且科學(xué)在不斷發(fā)展,新的學(xué)科層出不窮,因此教學(xué)計(jì)劃給出的是根據(jù)我國(guó)當(dāng)前實(shí)際,對(duì)自學(xué)考試的基本要求,掌握了這些基本要求,進(jìn)一步深造也是可以的。
2、反復(fù)學(xué)習(xí),處理好局部與整體。我們認(rèn)識(shí)事物,常常是從特殊到一般,但要對(duì)事物本質(zhì)的更深入的理解,還必須要有從一般回到特殊的這一反復(fù),初學(xué)一門(mén)學(xué)科,最容易犯的毛病是常常對(duì)單個(gè)公式、計(jì)算方法的推導(dǎo)下了功夫,而忽略了它的具有普遍意義的物理概念;對(duì)個(gè)別章節(jié)弄懂了,但忽略了各個(gè)章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)。因此學(xué)到最后,往往感到學(xué)到的知識(shí)是零碎的,甚至是零亂的,缺少一個(gè)完整的、邏輯性的總概念。因此,我們?cè)趯W(xué)習(xí)的同時(shí),要反反復(fù)復(fù),既要重視對(duì)一個(gè)公式一條定理的理解,也不能忽略對(duì)整個(gè)學(xué)科乃至整個(gè)專業(yè)的了解和認(rèn)識(shí)。
3、要多做習(xí)題。搞工程的,總離不開(kāi)計(jì)算和繪圖,因此學(xué)習(xí)各門(mén)工程學(xué)科,不能滿足于看懂書(shū)本,還必須加強(qiáng)實(shí)際的運(yùn)算訓(xùn)練!皩W(xué)而不思則罔”,做習(xí)題,就是促使你思考問(wèn)題,訓(xùn)練你解決問(wèn)題的思維方法和運(yùn)算能力。
4、適量閱讀參考書(shū)。各門(mén)課都規(guī)定了教材,這自然是必讀的,但還應(yīng)適量的看些參考書(shū)。因?yàn)槊勘緯?shū)、每個(gè)作者都有自己的風(fēng)格和特色以及習(xí)慣的語(yǔ)言文字,你對(duì)教本中某些問(wèn)題可能理解不了的但看看別的書(shū),也許可能會(huì)有啟發(fā),所以適量看點(diǎn)參考書(shū),會(huì)幫助你加深理解,開(kāi)闊思路。讀參考書(shū)不一定象學(xué)習(xí)教材那樣逐章逐句地學(xué),而是可以根據(jù)你的需要有選擇的去閱讀。
5、注意實(shí)踐。提出這個(gè)問(wèn)題,可能引起同志們的意見(jiàn),因?yàn)?a class="channel_keylink" href="http://1glr.cn/xueli/zikao/" target="_blank">自學(xué)考試,根本沒(méi)有試驗(yàn)室,教學(xué)計(jì)劃也把教學(xué)實(shí)踐排在第15門(mén),平時(shí)哪有什么實(shí)踐機(jī)會(huì)。我認(rèn)為這個(gè)意見(jiàn)有點(diǎn)片面。因?yàn)樗雎粤松鐣?huì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)前的大好形勢(shì),到處的施工現(xiàn)場(chǎng),為我工民建專業(yè)創(chuàng)造了最廣闊、最方便的實(shí)踐場(chǎng)地,即使在不大的城鎮(zhèn)里,只要你留意,可以在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)見(jiàn)到從開(kāi)挖到地基到房屋結(jié)頂?shù)娜窟^(guò)程。因此你只要帶著問(wèn)題,無(wú)論是測(cè)量的、制圖的、材料的、力學(xué)的或結(jié)構(gòu)的,去細(xì)心觀察,虛心請(qǐng)教,你定能有所受益。所以,我們應(yīng)該充分利用社會(huì)上的基本建設(shè)增加我們的感性認(rèn)識(shí),學(xué)好我們的專業(yè)。
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