关于构件尺度的概念

工程设计中我们习惯使用比例尺，按比例的概念在头脑中印象很深刻。但这个比例只在某个范围内有效，否则会出错。



现在设想一个问题：如果想把埃菲尔铁塔按一固定的比例放大，还能建造成功吗？



答案是否定的。



可是为什么呢？



举一个例子来加深对结构尺度影响的概念。考虑一简支梁在自重作用下的情况，若将此梁各个方向（高、宽和跨度）的尺寸放大10倍，再比较一下两根梁的内力和变形。



结果是：梁放大10倍后截面剪力增大到1000倍，而抗剪能力只增大为100倍；截面弯矩增大10000倍，而抗弯承载力只增大1000倍。



请各位朋友思考这些结果如何计算的。



这意味着 必须将材料强度提高10倍，才能满足承载力要求，但要将材料强度提高10倍，谈何容易！如果不改变材料品种，简直是不可能的任务！另外，挠度方面矛盾更为突出，梁放大10倍后，挠度将达100倍，刚度明显不够。可见，再结构设计中截面高度的选择必须考虑结构尺度的影响，对于跨度较大的梁截面应偏高一些。教材和规范上给出的梁高和梁跨比例只在常用的跨度范围内才适用，超过这个范围就不对了。



结构尺度的变化将改变结构内部作用效应和抗力的比例，从而改变结构的受力状态，这一点设计者必须注意。可见，随着结构尺度的变化，重要的是选择与其适应的合理的结构形式。