梁和大梁:它们是如何失败的

在萨尔瓦多安科纳

从结构上讲,梁和大梁非常相似。它们是水平结构元素,旨在捕捉一个施加的荷载,并将荷载横向转移到柱或墙,进而将荷载向下转移到地面。消防员的主要区别在于他们是如何失败的,更重要的是,失败的后续结果。188金博网网址多少梁是已知的最古老的结构元素;多年来,它们呈现出不同的形式和设计类型。你不可能在没有休息的情况下对每一种光束的类型和设计都进行分析。让我们关注最常见的材料,它们是如何承受负载的,对负载的反应,以及失败。

梁向垂直于力与反力点(支撑点)的方向传递力。大梁是指支撑其他梁的任何材料的梁。考虑一下放在楼板梁上的荷载。梁承受荷载,将其横向旋转,分割,然后将其传递到各反作用点。当横梁受到载荷时,它会偏转或向下弯曲。初始荷载为梁自身自重,施加于梁上的荷载为叠加荷载。(1)挠度使梁顶缩短,使梁顶受压。梁的底部伸长,因此处于拉伸状态。光束长度不改变的线是中性轴或平面。沿着这条线,材料做的工作最少,材料可以最安全地移除。这就是为什么我们经常看到工程产品,如桁架,I-joist,或C-joist取代产品的质量沿中性轴几何形状。

梁、梁的破坏说明
(1)

一个简单的梁由两个反作用点支撑。连续梁由三个或更多的反力点支撑。走进一家“大盒子”商店看看。你会看到一个由多根柱子支撑的大梁。这是一个连续的光束。一根悬臂梁在一端被支撑,但在那一端被刚性地固定在某个位置,就像你在阳台上看到的那样。格栅是一系列紧密间隔的梁设计来支持一个特别重的负载。翘板梁是一种梁,其中钢板夹在两个结构木材元件之间。

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我们看到的最常见的梁是由木头、钢或复合材料构成的。组合梁使用混凝土和钢,木材和钢,或工程木材,如胶层压木材(胶合板,或粘合剂和木材)。

木梁取决于它们的质量和深度。梁的深度或高度决定了结构强度。梁越深,它能承受的负荷就越大。例如,取一个2x4x8,并将其设置在其高度水平的两个点上,你很可能会毫不妥协地站在上面。如果你把同样的2x4x8放在它的宽度上,偏转和折中几乎是肯定的。木材易受火灾、腐烂、虫蛀、水蚀、干腐和超载的影响。我们经常看到木梁或有横向裂缝的大梁,干燥的木材肯定会随着时间的推移受到影响。对于外行人来说,这些结构构件是承载着荷载的,是无关紧要的;然而,对消防队员来说,如果受到火灾袭击,这可能意味着过早失败。

受潮腐烂通常发生在承重墙、基础墙附近或浴室、厨房等水源以下。随着时间的推移,这可能会削弱木材,并导致这些点的失效或与地板覆盖层断开。昆虫的伤害是看不见的。当叠加荷载、活荷载或冲击荷载(如消防员在上面工作的荷载)施加时,下面的横梁可能会倒塌。

木梁——无论是LVL、组合梁、结构复合木材,还是拼板梁——肯定需要更长的时间烧穿,但如果梁不正确地安装在柱子或墙壁上,则容易失效。倒塌可能会发生,如果一根柱子失败,使大梁超载,或在情况下,如翻板大梁,没有保护的钢可以加热,膨胀,弯曲,并拉开连接。如果你问一位来自火灾易发地区的消防员,如果森林里两年没有降雨,他们会有多担心,他们可能会把下巴从地板上抬起来。为什么我们已经习惯了对建筑内的结构木材有信心,在某些情况下,50年以上没有被雨淋过,火灾会消耗这些木材更快,因为它失去了所有的水分,增加负荷,干腐等....你明白了!

用作梁和大梁的钢当然不是新东西。钢可以加工成特定的尺寸和深度,与木材不同的是,它可以在冷却后恢复强度。它也有不同的强度重量比和弹性。然而,它也有其局限性。它易受火灾损伤、腐蚀、高压力下的屈曲和应力开裂。钢梁的破坏通常有四种方式:剪切破坏、弯曲破坏、压缩破坏和拉伸破坏。剪切破坏发生在连接之间,即梁到柱,梁到梁。例如,当火灾袭击一个更细的钢梁时,就会发生弯曲破坏,导致它弯曲并从座位上移位,就像我们看到的钢筋托梁桁架在火灾袭击下弯曲并从梁上掉下来。压缩失效导致钢构件松动并从其反应点掉落。否则,随后在火攻击的加热过程中,支撑物之间的压缩将在另一个远端反应点产生负反应,造成墙或柱子上的侧向荷载。 Tensile failures occur when the steel member has reached its yield or failure point at the section with the least cross section area, i.e. the web or the bottom chord of a truss. This can cause the member to crack or pull the lower member from its connections.

钢筋混凝土等复合材料可能会剥落,使冷拔的钢构件暴露在火灾中,从而导致拉伸失效。这种情况也可能发生在连续倒塌对梁造成后续冲击载荷的情况下。在长时间暴露在火灾中后,胶合木很容易在指关节处释放或弯曲,因为火灾会消耗这种材料。

一般来说,梁的破坏比梁的破坏更严重。梁的破坏会导致整体的倒塌,而梁的破坏通常会导致局部的倒塌。当消防队员在受火灾影响的建筑物内进行工作时,我们必须分析结构构件,如大梁和横梁,以确保我们没有通过严重损坏的结构构件。同样值得注意的是,并不是所有的光束失效都是由火灾引起的。如前所述,随着时间的推移,材料本身会变得脆弱,而火只会加剧不可避免的失败。

萨尔安科纳

萨尔瓦多安科纳是拿骚县(纽约)消防学院的副消防教官;西福德(纽约)消防部门的成员;贝尔莫(纽约)消防部门的前队长和训练官;和纽约皇后区的急救主管他拥有拿索社区学院的消防科学学士学位,并在约翰·杰伊刑事司法学院(John Jay College of Criminal Justice)攻读应急服务管理本科课程。安科纳是Facebook上的建筑页面“布兰尼根之子”并获得2019年FDIC国际霍尼韦尔杜邦奖学金。

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