结构力学：位移计算的目的

在工程设计和施工中，结构的位移计算很重要。概括地说，计算位移的目的有以下四个方面。

1.验算结构的刚度

在设计结构时，对结构的强度、刚度均有要求。结构刚度的大小是以其变形或位移来量度的，因此，为了验算结构的刚度，需要计算结构的位移。例如，在设计电动吊车梁时（图6-2），为了保证吊车能正常行驶，对吊车梁允许的最大挠度有限制，吊车梁的挠度限值为梁计算跨度的1/600。

图6-2

2.为制作、架设结构提供位移计算的基础

在跨度较大的结构中，有时为了避免产生显著的下垂现象，可预先将结构做成与其挠度反向的弯曲，这种做法在工程上称为建筑起拱，简称为起拱。例如，图6-3（a）所示屋架，在屋盖自重作用下，下弦各结点将产生虚线所示的挠度。为了减小屋架在使用阶段下弦各结点的竖向位移，制作时通常将各竖杆的实际下料长度做得比设计长度短些，如图6-3（b）所示的建筑起拱。

图6-3

3.为建筑结构施工监控提供位移计算的基础(www.xing528.com)

为了保证成桥线形满足设计要求，对悬浇过程中的主梁挠度进行跟踪监测与控制，为施工提供立模标高，并通过合理设置预拱度来控制梁体线形。

为了保证超高层建筑主体结构在竣工时刻的结构位形满足设计位形的容差要求，对工程结构全过程的数值模拟变形分析及施工预调值的实施与监测十分必要。

4.为极端荷载作用下结构设计提供位移计算的基础

在强烈地震、台风、爆炸冲击荷载作用下，建筑结构常常会发生严重破坏。结构破坏与结构的位移指标有着直接的关系，我国《建筑结构抗震设计规范》规定：混凝土框架弹性层间位移角限值为1/550，抗倒塌层间位移角限值为1/50。

5.为分析超静定结构打基础

在弹性范围内解算超静定结构时，除了考虑静力平衡条件外，还需要建立变形协调条件，而变形协调条件的建立必须要计算结构的位移。图6-4所示的超静定梁，共有五个支座反力待求，但能够应用的独立的静力平衡条件只有三个，尚需补充两个位移条件，即沿X1，X2方向的位移为零。

图6-4