土木工程专业英语翻译.doc

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1、Lesson1Definition（定义）受压构件是仅受轴向压力作用的构件，即：荷载是沿纵轴加在其截面形心上的，其应力可表示为…，式中，假定fa在整个截面上均匀分布。然而，现实中从来都不可能达到这种理想状态，因为荷载的一些偏心是不可避免的。这将导致弯曲，但通常认为它是次要的，如果理论工况是足够近似的，就可将其忽略。但这并非总是可行的，如有计算出的弯矩存在时，这种情形将在梁柱理论中加以考虑。在建筑物和桥梁中最常见的受压构件就是柱，其主要功能就是支承竖向荷载。在许多情况下，它们也需要抵抗弯曲，在此情况下，将它们称为梁柱。受压构件也存在于桁架和支撑系统中。ColumnTheory（柱理论）考虑如图1

2、.1.a所示的长柱，如果慢慢增加轴向荷载P，它最终将达到一个足够大的值使该柱变得不稳定(失稳)，如图中虚线所示。这时认为构件已经屈曲，相应的荷载称为临界屈曲荷载。如果该构件更粗短些，如图1.1b所示，则需要更大的荷载才能使其屈曲。对特别粗短的构件，破坏可能是由受压屈服引起而非由屈曲引起。对这些短柱以及更细长的柱，在其屈曲前，在其长度方向上任意点处横截面上的压应力P/A都是均匀的。我们将会看到，屈曲发生时的荷载是长细程度的函数，非常细长的构件的屈曲荷载将会很低。如果构件如此细长（随后将会给出细长程度的精确定义）以致即将屈曲时的应力低于比例极限—即，构件仍是弹性的，临界屈曲荷载如下式给出：(1.1

3、)式中E为材料弹性模量，I为关于截面副主轴的惯性矩，L为支座间的距离。要使方程1.1成立，构件必须是弹性的，且其两端必须能自由转动，但不能侧向移动。此著名公式是瑞士数学家欧拉于1975年提出的。因此有时将临界荷载称为欧拉荷载或欧拉临界荷载。欧拉公式的有效性（正确性）已由许多试验充分证实。方程1.1可方便地写为(1.1a)式中A为截面面积，r为关于屈曲轴的回转半径，L/r为长细比，它是对受压构件细长程度的一种度量，该值越大，构件越细长。如果将屈曲荷载除以截面面积，便可得到以下屈曲应力：(1.2)这便是绕相应于r的轴发生屈曲时的压应力。.18由于一旦荷载达到式1.1之值，柱将在与最大长细比对应的主

4、轴方向变得不稳定（失稳），通常该轴是惯性矩较小的轴。因此，应在方程1.1和1.2中采用截面的最小惯性矩和最小回转半径。早期的研究者很快发现对短柱或不太细长的受压构件，欧拉公式并不能给出可靠的结果，这是因为这种构件的长细比较小，从而产生较高的屈曲应力。如果屈曲发生时的应力大于材料的比例极限，应力应变关系就不再是线性的，也不能再用弹性模量E。这一困难最初由FriedrichEngesser所克服，他在1889年将可变的切线模量用于方程1.1.对于如图1.2所示的应力应变曲线(的材料)，当应力超过比例极限时，E并非常数，当应力处于Fpl和Fy之间时，将切线模量定义为应力应变曲线的切线的斜率，如果屈曲

5、时的压应力在此范围时，可以证明(1.3)除公式中将E代之以Et外，上式与欧拉公式完全相同。EffectiveLength（计算长度）欧拉和切线模量方程都是基于如下假定：1.柱完全竖直，无初始弯曲。2.荷载是轴向加载，无偏心。3.柱在两端铰结。前两(假定)条件意味着在屈曲前无弯矩存在。A如前所述，可能偶然会存在一些弯矩，但在大多数情况下都可被忽略。然而，铰结要求是一个严重的局限，必须对其它支撑条件作出规定。铰结条件要求约束构件两端不发生侧移，但并不约束转动。由于实际上不可能构造无摩擦铰连接，即使这种支撑条件最多也只能是非常近似。显然，所有柱必须在轴向自由变形。为了考虑其它边界条件，将临界荷载写为

6、如下形式or(1.4)式中KL为计算长度，K称为计算长度系数，各种情况下的K值可借助于AISC（美国钢结构学会规范的条文说明加以确定。18Lesson2IntroductiontoStructuraldesign建筑结构设计，不论是钢结构还是钢筋混凝土结构，都需要确定其支承结构的整体比例和尺寸以及各构件的截面尺寸。在大多数情况下，功能设计，包括楼层层数和楼层平面的确定，将要由建筑师来完成，因而结构工程师必须在此约束条件下工作。在理想状态下，工程师和建筑师将在整个设计过程中协同工作从而高效地完成设计工作。然而，事实上，设计过程可概括如下：建筑师确定建筑物的外观，工程师必须确保其不会倒塌。尽管这样

7、说过分简单，但它明确了工程师的第一个主要任务，即，确保安全。其它要考虑的因素包括适用性（就外观和挠曲而言其工作性能如何）。经济的结构要求对材料和人工的有效使用，尽管这通常都能通过要求最少材料来取得，但通过采用稍多的材料，但能使建筑物更简单和更容易建造常常会实现节约的目的。Loads作用在结构物上的各种力称为荷载，它们属于一两种广义类型，恒载和活载。恒载是那些永久荷载，包括结构自身的重量，有时也称为