10種梁的優缺點

梁是大多數建築工作中非常重要的一部分。它們是那些結構元件,其主要目的是承受施加在其軸線上的任何橫向力。梁主要通過彎曲來轉移力。當荷載加在梁上時,反力發生在梁上的支撐點上。作用在梁上的所有力結合起來產生彎矩和剪切力,從而使梁承受撓度、應變和內應力。

梁是土木工程中最常用的描述建築結構元素的詞;然而,其他結構係統和機械係統也擁有梁,使其承受橫向荷載。這些係統包括機器框架、飛機部件、汽車和汽車框架。

根據它們提供的支撐類型、截麵(剖麵)的形狀、材料的類型、長度和平衡條件,可以對梁進行分類。

簡支梁

簡支梁

顧名思義,簡支梁是非常簡單的結構元素,它們的兩端都靠在一個支撐上;然而,它們可以自由旋轉。它們很容易分析。一端裝有滾柱支架,另一端裝有固定支架。它可以承受所有的彎曲和剪切,這取決於它所設計的承載量。

使用簡支梁有幾個好處。首先,它們安裝起來簡單快捷。簡支梁不需要與其他支架進行任何複雜的連接。與連續梁相比,這種梁向中心支撐轉移的荷載更少;相反,它們將大部分負載轉移到末端支架上,這對於某些情況是有益的。

固定梁

固定梁又稱內置梁;它們兩端都有支撐物來抵抗旋轉。由於它們的末端是固定的,它們提供旋轉、水平和垂直的阻力,由它們從每一端的轉動慣量維持。

固定梁的主要優點是它們在各個方向上都能抵抗位移。它們在轉動慣量中也很有用。固定梁在計算不確定梁的支撐力矩時很有用,比如連續梁。使用固定梁,由於更少的下垂力矩,撓度更小。固定梁的一些缺點包括難以維持電場的兩端和溫度變化引起的應力的增加。

懸臂梁

當一根梁的一端是自由的,而另一端允許是自由的,它被稱為懸臂梁。懸臂梁的工作原理是將梁上的荷載分配回梁的支撐點,在支撐點處,它受到剪切應力和力矩的擠壓。懸臂梁在建造懸臂橋、凸窗和陽台時非常有用。懸臂梁的一些優點包括它們非常容易建造。隻需將支撐固定在一端,因為這種類型的梁不需要將支撐固定在另一端。

這些梁比簡支梁跨度更大,因為使用懸臂梁時,可以在懸臂臂上增加一根額外的梁。它相對容易維持地麵運動和熱膨脹,因為一個懸臂梁簡單地依靠在手臂上。由於它們的深度,它們也可以非常堅硬。這些梁產生負彎矩,這可以幫助反對正彎矩產生在結構的其他部分。懸臂梁的一些缺點包括它們通常產生較大的彎矩。它們的大撓度也限製了懸臂梁的可能尺寸。

連續梁

沿著一個連續的梁的長度,你會發現兩個以上的支撐分布在整個梁。這種類型的梁本質上是一種不確定結構;其不確定性的程度取決於梁上的跨數。因此,它具有不確定結構優於確定結構的所有優點。

連續梁的一些優點包括與簡支梁相比,它經曆更少的最大正彎矩。與簡支梁相比,這種梁具有更小的最大撓度。用這種梁,你可以有一個更長的距離或跨度之間的支持。這與簡支梁不同。由於撓度和最大彎曲應力減小,它允許構件具有較小的彎曲剛度和較小的總深度。用延性材料(如鋼)製成的連續梁允許彎矩的重新分配,從而利用可用的儲備強度。

盡管有這些優點,一般的不確定結構(包括連續梁)有時會被忽略,而有利於確定結構,例如,簡支梁,由於一些缺點,如溫度的變化和支架的沉降,以及連續梁中的其他因素,會給梁帶來應力。

盡管其缺點,連續梁的優點是眾多的,並明顯超過缺點。因此,連續梁在大多數建築中通常是首選的,你會經常在應用中看到它們。

鋼筋混凝土梁

鋼筋混凝土梁

正如它的名字所暗示的,鋼筋混凝土梁是由鋼筋和混凝土設計而成。有時,你會發現這些梁隱藏在鋼筋混凝土板中。這就是它們被稱為隱藏光束的原因。使用鋼筋混凝土梁的一些好處是它們堅固、低維護、有彈性和耐用。它們為結構提供額外的強度,有很長的使用壽命,並且眾所周知是防火的。鋼筋混凝土梁的一個缺點是,當鋼筋混凝土發生收縮時,裂縫開始發展,結構失去強度。

鋼梁

鋼梁

鋼梁是由鋼製成的,可以在許多類型的應用中找到。它們因用途廣泛而廣受歡迎,可以用於諸如豪宅或摩天大樓等大型建築的建造。因為它們是鋼做的,所以可以相信它們能承受很重的負荷。它們有各種各樣的大小和形狀,因此人們可以根據正在建造的結構的要求很容易地選擇。它們普遍用於房屋框架和屋頂,以保護建築物免受惡劣的大氣條件的影響。

與其他種類的梁一樣,鋼梁有一定的優點和缺點。它們的一些優點包括它們是可回收的,這意味著它們造成的建築垃圾最小。它們也非常耐用,具有非常高的強度重量比。這意味著他們可以承受壓力;這種特性使它們在橋梁和摩天大樓的建造中很受歡迎。它們的化學成分使它們防鏽耐腐蝕。正因為如此,它們的預期壽命比其他建築材料要高。

鋼梁的缺點是維護費用高。例如,人們必須定期給它們塗上油漆以防止腐蝕。它們也不像其他一些橫梁那樣防火。如果鋼梁受到火災的影響,火災會降低鋼梁的強度,這意味著整個結構的強度將處於危險之中。最後,由於鋼梁非常重,在施工過程中很難移動。

t形梁

t形梁

這些是整塊澆鑄的矩形梁;他們的石板被做得像一個T,因此得名。和其他類型的梁一樣,它們是承重結構,可以由金屬、木材和鋼筋混凝土製成T形。T形的頂部作為凸緣,可以抵抗壓縮力,而T形的垂直部分,也被稱為梁的腹板,可以抵抗剪應力,並提供更好的彎曲力分離。

t型梁在抵抗作用在梁上的下垂力矩方麵非常有效;這是因為梁是整體鑄造的,所以法蘭也承擔了梁上的一些壓應力。這種梁也提供了更好的淨空由於減少了梁的深度。與矩形梁相比,t型梁是大跨度的較好選擇,因為這種梁的撓度大大降低。t型梁的缺點包括,由於截麵的變化,在梁腹板和翼緣連接處的剪應力會顯著增加。這意味著,在設計過程中,t型梁必須非常小心地澆鑄,以確保兩個組件連接良好。

這類梁也容易產生裂縫;它們在抗橫向剪力方麵的能力弱是可以理解的,主要是因為樓板是剛性的(整體)。在地震多發地區,建築工人在使用t型梁時,通常會在連接處用機械加強筋加固。此外,與工字梁相比,t字梁有一個主要的缺點。t型梁的底部法蘭的缺失意味著它不能像工字梁那樣處理拉力。工程師們通常會嚐試使t型梁在結構上更有效率,方法是使用倒t型梁,然後在梁的頂部連接橋麵或樓板。這些板將作為壓縮法蘭。

焊接

焊接

工字鋼得名的原因很容易猜到。它們的形狀就像大寫字母i。你會經常在房屋或大型商業建築項目的內牆中發現這種梁。許多建築商、承包商和工程師喜歡在地下室牆壁或地基頂部使用工字梁。在這些點上,這些梁可以為建築的高層提供最佳的支撐。你還會經常在車庫裏發現它們作為電動輪式手推車的軌道或軌道,用於打開和關閉車庫門。

使用工字鋼的一個主要缺點是它不太可能彎曲或彎曲,這是由於它的結構合理的組成。基於此,設計工字梁的人可以很容易地創造出通常用豆子無法完成的巨大開放空間。工字鋼的耐受力也很受歡迎。使用工字鋼的一個主要缺點是它幾乎不能承受高溫。它們很容易受熱,當加熱時它們會彎曲和損壞,不用說,這可能會造成巨大的施工問題。防止這種彎曲和失效的一種聰明的方法是將工字鋼絕緣,以防止它受熱和彎曲。

矩形梁

矩形梁

由於矩形梁的二次彎矩麵積在兩軸上都很大,因此眾所周知,矩形梁一般都很擅長對抗雙軸和扭轉彎曲。此外,它們擁有四個平麵,在某些情況下可以改善連接細節,許多建築師認為它們在暴露時比其他梁更賞心悅目。矩形梁的一個缺點是,與通用梁相比,它們的成本效益不高,因為後者具有更有效的截麵形狀的二次彎矩麵積。

每當你聽到矩形梁的時候,你很可能也會聽到t型梁,這經常讓很多人想知道這兩種梁之間的區別。T型梁是鑄成字母T形狀的矩形梁。

梁懸

懸垂梁是指梁的一端超出了梁的支撐。梁的懸垂部分可以位於支撐的其中一個或支撐的兩端。在這類梁中,支座之間存在正彎曲運動,梁的懸垂部分存在負彎曲運動。

許多人經常問懸挑梁和懸臂梁之間的區別,因為這兩種類型的梁都有一部分掛出來。區別很簡單。懸臂梁隻在一側支撐。梁的其餘部分自由地懸掛著。另一方麵,懸挑梁由兩側支撐,但梁的某些部分仍然在一側或兩側的支撐之外自由懸掛。

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