建筑结构应该怎么简化为力学模型

建筑结构应该怎么简化为力学模型

建筑结构简化成力学模型大概分为两个步骤：
第一步，分析结构的受力类型，比如如果是桁架，则受力构件为二力杆，也就是只受轴向拉压。如果是框架结构则为梁或者是柱，此类构件一般只考虑剪力与弯矩，不考虑轴向变形。梁不考虑轴力，柱则要考虑轴力。如果是楼板或者剪力墙，则是壳单元。考虑受弯矩与剪力，不考虑轴力。
第二步，对不同类型的构件进行力学模型化处理，比如二力杆，则在两端加铰接。梁或者柱则刚接，板或者剪力墙的壳单元则根据实际情况加自由、简支、固支等约束。然后用轴线或者平面在图中画出来就可以了。

在工程实践和理论研究中，
结构试验的对象大多是实际结构的模型。
对于
工程结构中的构建或结构的某一局部，如梁、柱、板、墙，有可能进行足尺的结
构试验。
但对于整体结构，
除进行结构现场静动载试验外，
受设备能力和经济条
件的限制，实验条件下的结构试验大多为缩尺比例的结构模型试验。
关键词：相似理论，静力结构模型设计，动力结构模型设计，热力结构模型设计
模型一般是指按比例制成的小物体，
它与另一个通常是更大的物体在形状上
精准的相似，模型的性能在一定程度可以代表或反映与它相似的更大物体的性
能。

模型试验的理论基础是相似理论。
仿照原型结构，
按相似理论的基本原则制
成的结构模型，
它具有原型结构的全部或部分特征。
通过实验，
得到与模型的力
学性能相关的测试数据，
根据相似理论，
可有模型实验结果推断原型结构的性能。

对于结构模型试验，
工程师和研究人员最关心的问题是结构模型试验结果在
多大程度上能够反映原型结构的性能。而模型设计是结构模型试验的关键环节。
一般情况下，结构模型设计的程序为：

（
1
）

分析实验目的和要求，选择模型基本类型。缩尺比例大的模型多
为弹性模型，
强度模型要求模型材料性能与原材料性能较为接近。

（
2
）

对研究对象进行理论分析，用分析方程或量纲分析法得到相似判
据。对于复杂结构，其力学性能常采用数值方法计算，很难得到
解析的方程式，多采用量纲分析法确定相似判据。

（
3
）

确定几何相似常数和结构模型主要部位尺寸。选择模型材料。

（
4
）

根据相似条件确定各相似常数。

（
5
）

分析相似误差，对相似常数进行必要的调整。

（
6
）

根据相似第三定理分析相似模型的单质条件，在结构模型设计阶
段，主要关注边界条件和荷载作用点等局部条件。

（
7
）

形成模型设计技术文件，包括结构模型施工图，测点布置图，加
载装置图等。

在在上述各步骤中，
对结构模型设计和试验影响最大的是结构模型尺寸的确
定。通常，模型尺寸确定后，其他因素如模型材料、模型加工方式、试验加载方
式、测点布置方案等也基本确定了。

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