钢筋混凝土板传力机制教学演示装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种钢筋混凝土板的传力机制教学演示装置，属于教学辅助设备【技术领域】。该钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，包括支座、短支承梁、对角梁和正交梁，所述支座由数块矩形板组成，两两矩形板以直角相接而成，每个直角边上放置短支承梁，直角的对角线上放置有对角梁，沿支座横纵轴线上放置正交梁。本实用新型通过对钢筋混凝土板传力机制的演示，可以帮助学生直观地观察钢筋混凝土板的受力特征，正确掌握钢筋混凝土结构设计原理和设计方法。
【专利说明】钢筋混凝土板传力机制教学演示装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，属于教学辅助设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土板是房屋结构中应用最为广泛的一种水平承重构件。钢筋混凝土板四边有梁或墙支承，形成四边支承钢筋混凝土板，如果板在两个方向跨度的比值大小和支承条件不同时，其传力机制和变形特点就有较大的区别。当板的长边与短边之比大于2时，板上的荷载基本上沿短边传递，当板的长边与短边之比小于或等于2时，板上的荷载将沿两个方向传递，而且板的四角有上翘的趋势，此时板的周边有整体相连的梁或有承重墙压住，不容许上翘，结果使得板边的支座反力呈不均匀分布；对于某些悬挑的雨篷板或楼梯休息平台板，有时候仅三边有梁或墙支承，形成三边支承钢筋混凝土板，由于矩形板只有三边支承，其传力机制和变形特点与四边支承板有较大的区别，板上的荷载只能向三个方向的支承边传递，而且板的两角有上翘的趋势，自由边变形最大，因此这种三边支承钢筋混凝土板的传力机制和变形特征与四边支承的有很大的不同，也是钢筋混凝土结构课程教学中的核心内容和学习难点。
[0003]在过去的教学中，由于钢筋混凝土构件的加工和制作成本高，没有设置钢筋混凝土板传力机制的演示实验，教师只能根据教科书上的部分图形对复杂的传力机制进行讲解，学生缺乏直观的感性认识，很难区别和理解不同类型的钢筋混凝土板的传力机制和变形特点，从而影响学生对钢筋混凝土结构设计原理的深入学习和正确应用。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种钢筋混凝土板的传力机制教学演示装置。通过该装置的演示，可以帮助学生直观地观察钢筋混凝土板的受力特征，正确掌握钢筋混凝土结构设计原理和设计方法，本实用新型通过以下技术方案来实现。
[0005]一种钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，包括支座1、短支承梁2、对角梁3和正交梁4，所述支座I由数块矩形板组成，两两矩形板以直角相接而成，每个直角边上放置短支承梁2，直角的对角线上放置有对角梁3，沿支座I横纵轴线上放置正交梁4。
[0006]所述短支承梁2、对角梁3、正交梁4的材质为扁钢片。
[0007]所述对角梁3与正交梁4之间的交叉点上安装荷载锤5。
[0008]所述对角梁3在直角上的搭接点安装平衡锤6。
[0009]所述荷载锤5、平衡锤6为砝码。
[0010]钢筋混凝土板传力机制教学演示装置可根据矩形板数量分制造出结构不同的钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，如当矩形板数量为4时，构成四边支承钢筋混凝土板传力机制的教学演示装置；当矩形板数量为3时，构成三边支承钢筋混凝土板传力机制的教学演示装置。
[0011]四边支承钢筋混凝土板传力机制的教学演示装置的教学演示为:(1)将荷载锤5 (砝码)安装于两根对角梁3与两根正交梁4的交叉点上，可看到正交梁4和对角梁3均向 下弯曲，且对角梁3的伸臂端在四角处向上翘起，短支承梁2也微微向下弯曲，正交梁4和 对角梁3共同承担荷载，所有的梁均只有正弯矩，因所有的梁均只有向下弯曲的形态；(2) 安装荷载锤5后，同时将四个平衡锤6分别安装于对角梁3在直角上的搭接点，可看到交叉 点上荷载锤5略有抬起，即正交梁4和对角梁3向下弯曲的程度将略有减小，与此同时对角 梁3在其支座I处将向上弯曲(反弯)，短支承梁2向下弯曲(正弯)的程度将略有加大，对 角梁3除了正弯矩作用外，在支座I区域还有负弯矩作用，因对角梁3有向下和向上弯曲的 两种弯曲形式，短支承梁2由于正弯矩增加其向下的弯曲的程度也增加了，对角梁3和短支 承梁2内的弯矩均代表了板角区域的主弯矩和主弯矩的方向，沿主弯矩方向设置钢筋是最 直接的传力方式。
[0012]四边支承钢筋混凝土板传力机制的教学演示装置的教学演示直观的让学生了解: (I)对角梁四角处为什么会翘起；(2)正弯矩和负弯矩的存在以及它们的主方向如何；(3) 钢筋混凝土板应怎样布置钢筋才是最为直接的传力方式；(4)钢筋混凝土板刚度是对角梁 四角翘起时大还是不翘起时大。
[0013]三边支承钢筋混凝土板的传力机制教学演示装置的教学演示为:(I)将荷载锤5 (砝码)安装于两根对角梁3与两根正交梁4的交叉点上，水平正交梁4因承担全部荷载锤 的重量将向下弯曲，其余的梁均不参与承担荷载锤的重量，且由于水平正交梁4挠曲作刚 体运动，对角梁3的自由端将上翘；(2)安装荷载锤5后，同时将两个平衡锤6分别安装于 对角梁3在直角上的搭接点，水平正交梁4中点上的荷载锤5将微微抬起，对角梁3将由直 向上弯曲(反弯)，短支承梁2将向下弯曲(正弯)，由于对角梁3产生了负弯矩，短支承梁2产 生了正弯矩，先前存在的水平正交梁4的正弯矩减少了，因此水平正交梁4的弯曲程度也减 少了，对角梁3和短支承梁2弯矩均代表了角部区域的主弯矩和主弯矩的方向，沿主弯矩方 向设置钢筋是最直接的传力方式。由于平衡锤6不仅使得对角梁3参与了承担荷载，而且 还成为了主要的承重构件，因其数量多且刚度大，从而揭示了角部区域平衡荷载的重要，同 时也揭示了角部区域正负主弯矩的存在和朝向。
[0014]三边支承钢筋混凝土板的传力机制教学演示装置的教学演示直观的让学生了解:
(I)两对角梁的两角为什么会翘起；(2)为什么对角梁的平衡锤可以极大地改变传力方式 和增大受力体系的刚度；(3)为什么有正弯矩和负弯矩的存在以及它们的主方向是朝向；
(4)怎样布置钢筋才是最为直接的传力方式；(5)钢筋混凝土板刚度是在对角梁的两角翘 起时大还是不翅起时大。
[0015]本实用新型的有益效果是:通过该装置对钢筋混凝土板传力机制的演示，可以帮 助学生直观地观察钢筋混凝土板的受力特征，正确掌握钢筋混凝土结构设计原理和设计方 法。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型施加荷载锤5时四边钢筋混凝土板演示示意图；
[0017]图2是本实用新型同时施加荷载锤5和平衡锤6时四边钢筋混凝土板演示示意图；
[0018]图3是本实用新型四边钢筋混凝土板俯视示意图。
[0019]图4是本实用新型施加荷载锤5时三边支承钢筋混凝土板加传力机制演示示意 图；
[0020]图5是本实用新型同时施加荷载银5和平衡银6时二边支承钢筋混凝土板传力机 制演示示意图；
[0021 ]图6是本实用新型三边支承钢筋混凝土板的俯视示意图。
[0022]图中:1_支座，2-短支承梁，3-对角梁，4-正交梁，5-荷载锤，6-平衡锤。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图1、2、3、4、5、6和【具体实施方式】，对本实用新型作进一步说明。
[0024]实施例1
[0025]如图1、2、3所示，该钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，包括支座1、短支承梁
2、对角梁3和正交梁4，所述支座I由四块矩形板组成，两两矩形板以直角相接而成，每个直 角边上放置短支承梁2，直角的对角线上放置有对角梁3，沿支座I横纵轴线上放置正交梁 4，其中短支承梁2、对角梁3、正交梁4材质为扁钢片，荷载锤5、平衡锤6为砝码。
[0026]当四边支承钢筋混凝土板传力机制的教学演示装置做教学演示，将荷载锤5 (砝 码)安装于两根对角梁3与两根正交梁4的交叉点上，可看到正交梁4和对角梁3均向下 弯曲，且对角梁3的伸臂端在四角处向上翘起，短支承梁2也微微向下弯曲，正交梁4和对 角梁3共同承担荷载，所有的梁均只有正弯矩，因所有的梁均只有向下弯曲的形态，当同时 将四个平衡锤6 (砝码)分别安装于对角梁3在直角上的搭接点，可看到交叉点上荷载锤5 略有抬起，即正交梁4和对角梁3向下弯曲的程度将略有减小，与此同时对角梁3在其支座 I处将向上弯曲(反弯)，短支承梁2向下弯曲(正弯)的程度将略有加大，对角梁3内除了 正弯矩作用外，在支座I区域还有负弯矩作用，因对角梁3有向下和向上弯曲的两种弯曲形 式，短支承梁2由于正弯矩增加其向下的弯曲的程度也增加了。
[0027]实施例2
[0028]如图4、5、6所示，该钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，包括支座1、短支承梁
2、对角梁3和正交梁4，所述支座I由三块矩形板组成，两两矩形板以直角相接而成，每个直 角边上放置短支承梁2，直角的对角线上放置有对角梁3，沿支座I横纵轴线上放置正交梁 4，其中短支承梁2、对角梁3、正交梁4材质为扁钢片，荷载锤5、平衡锤6为砝码。
[0029]当三边支承钢筋混凝土板的传力机制教学演示装置做教学演示时，将荷载锤5 (砝 码)安装于两根对角梁3与两根正交梁4的交叉点上，由于水平正交梁4挠曲作刚体运动， 对角梁3的自由端将上翘，当同时将平衡锤6 (砝码)安装于对角梁3在直角上的搭接点， 水平正交梁4中点上的荷载锤5将微微抬起，对角梁3将由直向上弯曲(反弯)，短支承梁2 将向下弯曲(正弯)，先前存在的水平正交梁4的正弯矩减少了，因此水平正交梁4的弯曲程 度也减少了。
【权利要求】
1.一种钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，其特征在于:包括支座(I)、短支承梁(2)、对角梁(3)和正交梁(4)，所述支座(I)由数块矩形板组成，两两矩形板以直角相接而成，每个直角边上放置短支承梁(2)，直角的对角线上放置有对角梁(3)，沿支座(I)横纵轴线上放置正交梁(4)。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，其特征在于:所述短支承梁(2)、对角梁(3)、正交梁(4)的材质为扁钢片。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，其特征在于:所述对角梁(3)与正交梁(4)之间的交叉点上安装荷载锤(5)。
4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，其特征在于:所述对角梁(3)在直角上的搭接点安装平衡锤(6)。
5.根据权利要求3或4所述的钢筋混凝土板传力机制教学演示装置，其特征在于:所述荷载锤(5)、平衡锤(6)为砝码。
【文档编号】G09B23/10GK203433710SQ201320487529
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】周东华, 王鹏, 王永慧 申请人:昆明理工大学