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外文翻译学号：12010084073姓名：吴旭指导教师：于清泉结构设计摘要:结构设计是选择材料和成员类型,大小和配置用一个安全的和有用的方式来承担荷载。一般来说，结构设计意味着静止的物体，如建筑物和桥梁，或对象可能移动的工程，但有一个刚性的形状，如船体和飞机框架。设备与零部件计划将彼此关系(联系)通常是分配给机械区域。关键词:结构设计、结构分析、结构方案、项目要求。结构设计结构设计所涉及的工程至少五个不同的阶段：项目要求，材料，结构方案，分析和设计。不寻常的结构或材料的六相，检测，应该包括在内。这些阶段不进行严格的进展,因为不同的材料可以在不同的方案,最有效的测试可能会导致改变设计,最后达成的设计往往是首先设计一个粗略的估计,然后遍历多个周期的分析和设计。通常情况下，几种可供选择的设计将证明是相当接近的成本，强度和耐用性。结构工程师、所有者或者终端用户然后会做根据其他考虑做出一种选择。项目要求。在开始设计之前,结构工程师必须确定可接受的性能标准。专业结构,这可能是直接给定,当支持一块已知的机械,或起重机已知的能力。对于传统的建筑，在市，县，或者，国家一级通过建筑物代码为活荷载的最低设计要求（住户及家具，雪屋顶，依此类推）。工程师将计算出设计期间的恒载（结构和已知永久性设备）。对于结构是可维修的或有用的，变形，也必须保持在限制之内，因为它有可能为安全的结构是不舒服的“反弹”非常紧偏转限制在载体上设置机械中，由于光束下垂会引起传动轴弯曲，轴承烧坏，部分错位，和桥式起重机停滞。凹陷小于跨度的限制/1000（梁长度的1/1000）的情况并不少见。在传统的建筑，横梁支撑的天花板往往跨度/360的凹陷限制，以避免抹灰开裂，或跨度/240，以避免乘客的关注（保持视觉感知有限）。梁的刚度也会影响地板“反弹力”，它可以是恼人的，如果不加以控制。此外，横向偏转，摇摆，或高大建筑物的漂移往往是持有在大约身高/500（建筑物高度的1/500），以尽量减少在大风天楼上住户运动不适的可能性。会员规模的限制往往对结构设计产生重大影响。例如,某些类型的桥可能是不可接受的,因为在间隙不足的河流流量,或过度的高度危害飞机。在建筑设计中，顶棚高度和地板到地板的高度影响楼板骨架的选择。壁厚和列的大小和间距也可能会影响各种框架方案的适用性。材料的选择。技术进步已经创建了许多新颖的材料，如碳纤维和硼纤维增强复合材料，它具有优异的强度，刚度，强度，重量特性。然而，由于成本高，需要困难或不寻常的制造技术的，它们被用来仅在非常有限的，专门的应用程序。玻璃纤维增强复合材料，如玻璃纤维是比较常见的，但仅限于轻载应用程序。在结构设计中使用的主要材料是较为平淡的，其中包括钢，铝，钢筋混凝土，木材和砖石。结构方案。在实际的结构，各种力量是由结构构件，包括拉伸，压缩，弯曲（弯曲），剪，扭（扭）经历。然而，选择的结构计划将影响哪些力量最频繁发生，并且这将影响材料选择的过程。张力是抵抗施加载荷的最有效方式，因为整个构件横截面一致，满容量和屈曲不是问题。任何正规计划还必须包括锚地张力成员。在吊桥，例如，定住通常是巨型的负荷量在主要缆绳的末端。为了避免在移动或变化的负载几何形状不良变化，张力方案也通常需要加劲梁或桁架。压缩负载是下一个最有效的方法。完整的构件的横截面被使用，但必须设计成能避免屈曲，要么通过使构件矮壮或通过添加辅助支撑。圆顶和拱形建筑，拱桥及建筑框架柱是常见的方案。曲拱创造必须抵抗的侧向向外推力。这可以通过设计适当的基础,或者在发生拱巷道或地板上方,通过张力成员沿巷道的拱结束在一起,让他们蔓延。压缩成员大幅削弱当负载不应用沿轴,所以移动,变量,必须仔细考虑和不平衡负载。基于柔性方案比拉伸和压缩效率较低，由于挠曲或弯曲是由构件作用的一侧抵抗在张力而另一侧作用在压缩。弯曲方案如梁、梁、刚性框架,并时刻(弯曲)连接帧有优势不需要外部锚地或推力限制除了正常的基础,和固有的刚度和抵抗移动,变量,和不平衡负载。桁架是上述计划的一个有趣的混合体。它们的目的是通过跨接在受弯构件的方式来抵抗负荷，但采取行动，打破了负载成一系列拉伸和压缩力这是由individuallydesigned抵制紧张，并有良好的刚性和耐移动和变载荷。大量的构件之间连结和抗压构件的附加支撑，看起来有点杂乱，这就是桁架的不利处。板和壳包括圆顶，拱顶，有齿屋顶，双曲抛物面和马鞍形。这样的方案把所有的力直接作用在平板表面并且作用有巨大的剪力。尽管可能效率很高，但是这样的方案对几何有严格的限制，并且在移动，和不平衡垂直作用在表面的荷载的能力很弱。薄壳结构和硬壳结构利用加劲肋，梁之间的壳板抵抗剪力和轴向力。这样的设计在飞机机体和火箭，船体方面很普遍。它在建筑方面也是有利的。这样的设计仅仅在壳是设计的逻辑部分并且永远不会被替代和移除时才实际些。对于桥梁，短跨是很普遍受弯的梁。当跨度增加和梁高变得很大时，通常用桁架和斜拉结构。更长跨时也许用拱，要考虑基础条件和净空要求。最长的跨靠悬索方案处理，因为这可把关键性的自重降到最小并且能索连索地建造起来。对于桥，短跨靠板承担弯矩。当跨度增加时，主梁和次梁被用来承担弯曲。更长的跨要求用桁架，尤其是在工业建筑有吊车荷载时，圆顶，拱和悬索和充气屋顶被用在传统的大厅和竞技场里以获得净面积。结构分析。结构分析要求确定稳定性（静力平衡），构件承担的力和变形。它需要构件形状，大概尺寸，已知或假设的材料特性。分析包括：平衡，应力，应变和弹性模量，线形，塑性和弯曲和板截面。很多方法可以完成分析过程。最终设计。一旦结构分析完成（如果分析是正确的，只用几何方法；反之附加构件尺寸和材料假设）。最终设计可以进行，必须对照业主或政府建筑规范标准来检查变形和允许应力或极限强度。必须计算工作荷载下的安全性。一般方法是可行的，依据所使用的材料类型做出选择。纯抗拉构件检查横截面应力。特别注意螺栓孔或焊接处的应力。拉弯构件中，用应力之和与分析应力作比。受压构件中的允许应力取决于构件强度，弹性模量，长细比和支点间距离。粗短构件由材料强度决定，然而长细构件由弹性弯曲决定。梁的设计由对于最大弯曲应力和允许应力来检验，通常由材料强度控制，但是如果受压一边没有侧向支撑就会被限制。梁，柱或有弯矩的受压构件的设计必须考虑两项。首先，当构件由于承受弯矩而弯曲时，轴力会增加弯曲量，实际上，轴压放大了原始弯矩。其次，对于柱和梁的允许应力是不同的。被垂直加载到自己的长轴，如梁和梁柱，也必须进行剪切。剪切应力将发生在一个方向反对应用负载,也成直角系梁的各种元素在一起。他们与允许的抗剪应力比较。这些程序也可以用来设计桁架，它是拉伸和压缩构件的组合件。最后，挠度核对用最后的构件尺寸的项目标准。一旦分析了一份令人满意的计划并且被设计在项目标准之内，必须为制造和建筑提出信息。这是通过图中，表明所有的基本尺寸，材料，构件的尺寸，在设计中使用的预期的负载和预期的力进行连接。