结构力学龙驭球 老师PPT学习教案

1、会计学1结构力学龙驭球结构力学龙驭球 老师老师几种题型：几种题型： 一、判断题一、判断题 二、单选题二、单选题 三、填空题三、填空题 四、简算题四、简算题 五、计算题五、计算题 第1页/共67页31、去掉二元体，将体系化简单，然后再分析。、去掉二元体，将体系化简单，然后再分析。2、如上部体系于基础用满足要求三个约束相联可去掉基础、如上部体系于基础用满足要求三个约束相联可去掉基础， 只分析上部体系。只分析上部体系。3、当体系杆件数较多时，将刚片选得分散些，用链杆（即虚、当体系杆件数较多时，将刚片选得分散些，用链杆（即虚 铰）相连，而不用单铰相连。铰）相连，而不用单铰相连。4、由一基本刚片开始，逐

2、步增加二元体，扩大刚片的范围，将体系归结为两个刚片或三个刚片相连，再用规则判定。、由一基本刚片开始，逐步增加二元体，扩大刚片的范围，将体系归结为两个刚片或三个刚片相连，再用规则判定。5、由基础开始逐件组装。、由基础开始逐件组装。6、刚片的等效代换：在不改变刚片与周围的连结方式的前、刚片的等效代换：在不改变刚片与周围的连结方式的前 提下，可以改变它的大小、形状及内部组成。即用一个提下，可以改变它的大小、形状及内部组成。即用一个 等效（与外部连结等效）刚片代替它。等效（与外部连结等效）刚片代替它。第二章第二章 平面体系的机动分析平面体系的机动分析几种常用的分析途径几种常用的分析途径第2页/共67页

3、ABCDEFGH (,)(, )(, ) 无多余约束的几何不变体系无多余约束的几何不变体系无多余约束的几何不变体系无多余约束的几何不变体系瞬变体系瞬变体系(, )(, )(, )第3页/共67页 有一个多余约束的有一个多余约束的几何不变体系几何不变体系(, )(,)(,)(,)(, )(, )(, )(,)(,)瞬变体系瞬变体系第4页/共67页无多余约束的几何无多余约束的几何不变体系变体系不变体系变体系第5页/共67页 轴力轴力= =截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和。剪力剪力= =截面一边的所有外力沿轴法向投影代数和，如外力绕截面形心顺时针转截面一边的所

4、有外力沿轴法向投影代数和，如外力绕截面形心顺时针转动，投影取正否则取负。动，投影取正否则取负。弯矩弯矩= =截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。弯矩及外力矩产生相同的受拉截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。弯矩及外力矩产生相同的受拉边。边。首先求出两杆端弯矩，连一虚线，首先求出两杆端弯矩，连一虚线，然后以该虚线为基线，然后以该虚线为基线，叠加上简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图。叠加上简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图。一、截面内力算式一、截面内力算式三、内力图形状特征三、内力图形状特征1 1、在自由端、铰支座、铰结点处，无集中力偶作用，截、在自由端、铰支座、铰结点处，无集中力偶作用，截面

5、弯矩等于零，有集中力偶作用，截面弯矩等于集中力偶的值。面弯矩等于零，有集中力偶作用，截面弯矩等于集中力偶的值。第三章第三章 静定梁和静定刚架静定梁和静定刚架二、叠加法绘制弯矩图二、叠加法绘制弯矩图第6页/共67页4.4.无何载区段无何载区段 5.5.均布荷载区段均布荷载区段 6.6.集中力作用处集中力作用处平行轴线斜直线 FS=0区段M图 平行于轴线FS图图 M图图备注备注二次抛物线凸向即q指向FS=0处，M达到极值发生突变P出现尖点尖点指向即P的指向7.7.集中力偶作用处集中力偶作用处无变化 发生突变两直线平行m 3 3、具有定向连结的杆端剪力等于零，如无横向荷载作用，、具有定向连结的杆端剪

6、力等于零，如无横向荷载作用，该端弯矩为零。该端弯矩为零。2 2、刚结点上各杆端弯矩及集中力偶应满足结点的力矩平、刚结点上各杆端弯矩及集中力偶应满足结点的力矩平衡。两杆相交刚结点无衡。两杆相交刚结点无m作用时，两杆端弯矩等值，同侧受拉。作用时，两杆端弯矩等值，同侧受拉。第7页/共67页1 1、悬臂型刚架：（、悬臂型刚架：（不求反力，由自由端左起）不求反力，由自由端左起）2kN/m5kN10kN4m2m2m3616M（kN.m)2kN/m2kN5kN2m2m3m3kN.m41033M（kN.m)第8页/共67页2、简支刚架、简支刚架：（只需求出与杆端垂直的反力，由支座作起）：（只需求出与杆端垂直的

7、反力，由支座作起）ll/2l/2P2PlP P P P PPlPl/22kN/m2kN.m2m2m2m2m0 0 0 0 0 04426M（kN.m)M（kN.m)80kN80kN80kN80kN80kN20kN/m4m4m200kN.m120160第9页/共67页3、三铰刚架：、三铰刚架：（关键是（关键是 求出水平反力求出水平反力)XAXBYAYB2lqa2qACBll83qlXA=4qlYA-=02422lXqlqlMAC=-=025. 022lYqlqlMAB=+-=ACB3ql/83ql/8YAYB3ql2/43ql2/4ql2/4第10页/共67页M(kN.m)4、主从结构绘制弯矩图

8、、主从结构绘制弯矩图（利用（利用M图的形状特征，自由端、铰支图的形状特征，自由端、铰支座、铰结点及定向连结的受力特座、铰结点及定向连结的受力特性，常可不求或少求反力）性，常可不求或少求反力）2kN2m2m2m2m2m2m4kN8kN.m4kN448448kN.m8kN.m4kN.m4kN.m8kN2m2m2m2m8kN8kN8kN8kN10kN4m10kN.m2kN/m3216102111M(kN.m)第11页/共67页3m2m3m2m16kN/m15kN.m24kN151048M（kN.m)184m4m4m2m2m2m20kN20kN30kN/m15kN/m30kN4020606030M（k

9、N.m)第12页/共67页q判断下列结构弯矩图形状是否正确，错的请改正。判断下列结构弯矩图形状是否正确，错的请改正。ll0ql2/8ql2/8第13页/共67页PPPPP第14页/共67页第四章第四章 静定拱静定拱 在竖向荷载作用下，产生水平推力。在竖向荷载作用下，产生水平推力。 优点：优点：水平推力的存在使拱截面弯矩减小，轴力增大；水平推力的存在使拱截面弯矩减小，轴力增大； 截面应力分布较梁均匀。节省材料，自重轻能跨越大跨截面应力分布较梁均匀。节省材料，自重轻能跨越大跨 度；截面一般只有压应力，宜采用耐压不耐拉的材料砖、度；截面一般只有压应力，宜采用耐压不耐拉的材料砖、 石、混凝土。使用空间

10、大。石、混凝土。使用空间大。 缺点：缺点：施工不便；增大了基础的材料用量。施工不便；增大了基础的材料用量。二、反力计算公式：二、反力计算公式： 注：注：1）该组公式仅用于：两底铰在同一水平线上且承受竖向荷载。）该组公式仅用于：两底铰在同一水平线上且承受竖向荷载。 2）三铰拱的反力与跨度、矢高（即三铰的位置）有关，）三铰拱的反力与跨度、矢高（即三铰的位置）有关，而与拱轴线的形状无关；水平推力与矢高成反比。而与拱轴线的形状无关；水平推力与矢高成反比。一、三铰拱的主要受力特点：一、三铰拱的主要受力特点：第15页/共67页注：注：1、该组公式仅用于两底铰、该组公式仅用于两底铰 在同一水平线上在同一水平

11、线上,且承受且承受 竖向荷载；竖向荷载； 2、仍有、仍有 Q=dM/ds 即剪力等零处弯矩达极值；即剪力等零处弯矩达极值； 3、 M、Q、N图均不再为直线。图均不再为直线。 4、集中力作用处、集中力作用处Q图将发生突变。图将发生突变。 5、集中力偶作用处、集中力偶作用处M图将发生突变。图将发生突变。三、内力计算公式：三、内力计算公式： 四、三铰拱的合理轴线四、三铰拱的合理轴线 在给定荷载作用下使拱内各截面在给定荷载作用下使拱内各截面弯矩剪力等于零弯矩剪力等于零, ,只有轴力只有轴力的拱轴线。合理拱轴线方程为：的拱轴线。合理拱轴线方程为： 2、合理拱轴线与相应的简支梁的弯矩图形状相似，对应竖、合

12、理拱轴线与相应的简支梁的弯矩图形状相似，对应竖 标成比例标成比例.注：注：1、对应已知荷载的合理拱轴线方程、对应已知荷载的合理拱轴线方程, 随随f 的不同而有多条，不是唯一的。的不同而有多条，不是唯一的。第16页/共67页一、桁架的基本假定：一、桁架的基本假定：1）结点都是光滑的铰结点；）结点都是光滑的铰结点； 2）各杆都是直杆且通过铰）各杆都是直杆且通过铰 的中心；的中心； 3）荷载和支座反力都）荷载和支座反力都 用在结点上。用在结点上。二、结点法：二、结点法：取单结点为分离体，得一平面汇交力系，有两个取单结点为分离体，得一平面汇交力系，有两个 独立的平衡方程。独立的平衡方程。三、截面法：三

13、、截面法：取含两个或两个以上结点的部分为分离体，得一取含两个或两个以上结点的部分为分离体，得一 平面任意力系，有三个独立的平衡方程。平面任意力系，有三个独立的平衡方程。四、特殊结点的力学特性四、特殊结点的力学特性 ： N1=0N2=0N2=N1N3=0N1N1 N2=N1N3 N4N4=N3N2 N3N1=N2N1=0N2=PP第五章第五章 静定平面桁架静定平面桁架第17页/共67页五、对称结构在对称荷载作用下五、对称结构在对称荷载作用下对称轴上的对称轴上的K型结点无外力作用时，型结点无外力作用时， 其两斜杆轴力为零。其两斜杆轴力为零。与对称轴垂直贯穿的杆轴力为零。与对称轴垂直贯穿的杆轴力为零

14、。（注意：（注意：4、5、仅用于桁架结点）、仅用于桁架结点）六、对称结构在反对称荷载作用下六、对称结构在反对称荷载作用下与对称轴重合的杆轴力为零。与对称轴重合的杆轴力为零。20kN4m4m4m4m4m202020220220-2020PP4a4aP2-PPPPPPP2-PPP第18页/共67页方法：用截出来的部分桁架的平衡条件，求轴力。方法：用截出来的部分桁架的平衡条件，求轴力。 力矩法：除所求杆外，其余各杆都相交于一点。力矩法：除所求杆外，其余各杆都相交于一点。 投影法：除所求杆外，其余各杆都平行。投影法：除所求杆外，其余各杆都平行。特点：只有三个平衡方程，一次最多能求三个未知数。特点：只有

15、三个平衡方程，一次最多能求三个未知数。例例 求指定杆轴力求指定杆轴力FPa/4a/4a/4a/4a/4a/4a/413FP /4解解1 求支反力求支反力2 求轴力求轴力t3FP /4FN1-截面截面N1P034tFFF= -第19页/共67页 FPFPFPFPFPFP第20页/共67页第六章第六章 结构位移计算结构位移计算1、计算结构位移主要目的、计算结构位移主要目的b）温度改变和材料胀缩）温度改变和材料胀缩c）支座沉降和制造误差）支座沉降和制造误差a）荷载作用）荷载作用2、产生位移的原因主要有三种、产生位移的原因主要有三种 a）验算结构的刚度；）验算结构的刚度；b）为超静定结构的内力分析打基

16、础。）为超静定结构的内力分析打基础。 3、变形体系的虚功原理、变形体系的虚功原理: dsFdMduFcFFSNkRk+=+变形体虚功原理：变形体虚功原理：各微段内力在应变上所作的内虚功总和各微段内力在应变上所作的内虚功总和W Wv v，等于荷载在位移上以及支座反力在支座位移上所作的外虚功总和等于荷载在位移上以及支座反力在支座位移上所作的外虚功总和W W。第21页/共67页注：注：1) 既适用于静定结构，也适用于超静定结构既适用于静定结构，也适用于超静定结构; 2) 既适用于弹性材料，也适用于非弹性材料既适用于弹性材料，也适用于非弹性材料; 3) 产生位移的原因可以是各种因素产生位移的原因可以是

17、各种因素; 4) 既考虑了弯曲变形也考虑了剪切变形和轴向变形对位移的影响；既考虑了弯曲变形也考虑了剪切变形和轴向变形对位移的影响； 5) 右边四项乘积，当力与变形的方向一致时，乘积取正。右边四项乘积，当力与变形的方向一致时，乘积取正。4 4、结构位移计算的一般公式、结构位移计算的一般公式5 5、弹性体系荷载作用下的位移计算、弹性体系荷载作用下的位移计算 1）EI、EA、GA分别是杆件截面的抗弯、抗拉、抗剪刚度；分别是杆件截面的抗弯、抗拉、抗剪刚度； k是一个与截面形状有关的系数，对于矩形截面、圆形是一个与截面形状有关的系数，对于矩形截面、圆形 截面，截面，k分别等于分别等于1.2和和10/9。

18、dsFdMduFcFSNRk+-=NNPPKF FMMdsdsEIEA= +SSPRiiF FdsFCGA-第22页/共67页MFFSN,5 5）桁架）桁架6 6）桁梁混合结构）桁梁混合结构 用于梁式杆用于梁式杆用于桁架杆用于桁架杆7 7）拱）拱 通常只考虑弯曲变形的影响精度就够了；仅在通常只考虑弯曲变形的影响精度就够了；仅在 扁平拱中计算水平位移或压力线与拱轴线比较接近时扁平拱中计算水平位移或压力线与拱轴线比较接近时 才考虑轴向变形对位移的影响，即才考虑轴向变形对位移的影响，即3） 公式右边各项分别表示轴向变形、剪切变形、弯曲公式右边各项分别表示轴向变形、剪切变形、弯曲 变形对位移的影响。变

19、形对位移的影响。4）梁和刚架的位移主要是弯矩引起的）梁和刚架的位移主要是弯矩引起的=2） FNP、FSP、MP实际荷载引起的内力，是产生位移的原因；实际荷载引起的内力，是产生位移的原因； 虚设单位荷载引起的内力是虚设单位荷载引起的内力是第23页/共67页8 8）虚拟力状态）虚拟力状态：在拟求位移处沿着拟求位移的方向，虚设相应在拟求位移处沿着拟求位移的方向，虚设相应的广义单位荷载。的广义单位荷载。P=1m=1m=1m=1P=1P=1l1/l1/lAB求A点的水平位移求A截面的转角求AB两截面的相对转角求AB两点的相对位移求AB两点连线的转角第24页/共67页6 6、 图乘法图乘法 =PEIydx

20、EIMMCAw表示对各杆和各杆段分别图乘而后相加。表示对各杆和各杆段分别图乘而后相加。图乘法的应用条件：图乘法的应用条件：几种常见图形的面积和形心的位置：几种常见图形的面积和形心的位置： a）EI=常数；常数；b）直杆；）直杆；c）两个弯矩图）两个弯矩图 至少有一个是直线。至少有一个是直线。取在直线图形中，对应另一图形的形心处。取在直线图形中，对应另一图形的形心处。当图乘法的适用条件不满足时的处理当图乘法的适用条件不满足时的处理方法：方法：a）曲杆或）曲杆或 EI=EI（x）时，只能用积）时，只能用积分法求位移；分法求位移；b）当）当EI 分段为常数或分段为常数或M、MP均非直线时，应分段图乘

21、再叠加。均非直线时，应分段图乘再叠加。面积面积与竖标与竖标yc在杆的同侧，在杆的同侧， yc 取正号，否则取负号。取正号，否则取负号。竖标竖标yc第25页/共67页7 7 静定结构由于温度改变而产生的位移计算静定结构由于温度改变而产生的位移计算 1） 该公式仅适用于静定结构。并假定温度改变沿截面高度按线性变化。该公式仅适用于静定结构。并假定温度改变沿截面高度按线性变化。 2）正负规定：）正负规定： it=MNhttwawa08 8 静定结构由于支座移动而产生的位移计算静定结构由于支座移动而产生的位移计算 1）该公式仅适用于静定结构。）该公式仅适用于静定结构。 2）正负规定：）正负规定： 9 9

22、 互等定理互等定理适用条件：弹性体系（小变形，适用条件：弹性体系（小变形，=E）内容内容 W12= W212112dd=r12=r21-=cFRKcr12= -21第26页/共67页第七章第七章 力力 法法一、一、 超静定结构次数的确定超静定结构次数的确定结构的超静定次数多余约束的个数超静定次数的确定方法：撤除多余约束使原结构变成静定结构。2 2、撤去一个铰支座或去掉一个单铰等于去掉二个约束、撤去一个铰支座或去掉一个单铰等于去掉二个约束3、撤去一个固定支座或切断一根连续杆等于去掉三个约束、撤去一个固定支座或切断一根连续杆等于去掉三个约束4、将一个固定支座改为铰支座或将刚结点改为单铰等于去掉一个

23、约束、将一个固定支座改为铰支座或将刚结点改为单铰等于去掉一个约束框架结构：框架结构：32=-nfhr n 超静定次数；超静定次数； f 封闭框格数；封闭框格数； h 单铰个数。单铰个数。 r 支座链杆数。支座链杆数。第27页/共67页二、多次超静定结构的计算二、多次超静定结构的计算ABqX1B基本体系 X2X1X2=1=1X2211P12222P11X112X21P021X122X22P011X1含义:基本体系在多余未知力和荷载共同作用下，产生的多余未 知力方向上的位移应等于原结构相应的位移。 主系数主系数ii表示基本体系由表示基本体系由Xi=1产生的产生的Xi方向上的位移方向上的位移 付系数

24、付系数ij表示基本体系由表示基本体系由Xj =1产生的产生的Xi方向上的位移方向上的位移 自由项自由项iP表示基本体系由荷载产生的表示基本体系由荷载产生的Xi方向上的位移方向上的位移第28页/共67页 对于对于n次超静定结有次超静定结有n个多余未知力个多余未知力X1、 X2、 Xn，力法基本体系与原，力法基本体系与原结构等价的条件是结构等价的条件是n个位移条件，个位移条件，1=0、 2=0、 n=0，将它们展开，将它们展开 11X1+ 12X2+ 1nXn+ 1P=021X1+ 22X2+ 2nXn+ 2P=0n1X1+ n2X2+ nnXn+ nP=0或：或：i=ijXj+ iP=0 i，j

25、=1，2，n力法计算步骤可归纳如下：力法计算步骤可归纳如下：1）确定超静定次数，选取力法基本体系；）确定超静定次数，选取力法基本体系；2）按照位移条件，列出力法典型方程；）按照位移条件，列出力法典型方程；3）画单位弯矩图、荷载弯矩图，求系数和自由项；）画单位弯矩图、荷载弯矩图，求系数和自由项；4）解方程，求多余未知力；）解方程，求多余未知力；5）按）按 M=MiXi+MP 叠加最后弯矩图。叠加最后弯矩图。 计算刚架的位移时，只考虑弯曲的影响。但高层建筑的柱要考虑轴力影响，计算刚架的位移时，只考虑弯曲的影响。但高层建筑的柱要考虑轴力影响，短而粗的杆要考虑剪力影响。短而粗的杆要考虑剪力影响。第29

26、页/共67页对称荷载：只产生对称的内力和位移。对称轴截面上具有弯矩对称荷载：只产生对称的内力和位移。对称轴截面上具有弯矩和轴力，没有剪力；只有竖向位移，没有转角和水平线位移。和轴力，没有剪力；只有竖向位移，没有转角和水平线位移。（1）奇数跨对称刚架）奇数跨对称刚架FPFPFPFPFP反对称荷载：只产生反对称的内力和位移。对称轴截面上只有反对称荷载：只产生反对称的内力和位移。对称轴截面上只有 剪力，没有弯矩和轴力；没有竖向位移，可有转角和剪力，没有弯矩和轴力；没有竖向位移，可有转角和 水平线位移。水平线位移。FP三、对称性的利用第30页/共67页（2）偶数跨对称刚架）偶数跨对称刚架对称荷载对称荷

27、载:若忽略杆件的轴向变形，在对称轴上的刚结点处将若忽略杆件的轴向变形，在对称轴上的刚结点处将 不产生任何位移，在刚结点处横梁杆端有弯矩、轴力不产生任何位移，在刚结点处横梁杆端有弯矩、轴力 和剪力的存在。和剪力的存在。反对称荷载反对称荷载:FPFPFPFPFPEI2FPEI第31页/共67页四、超静定结构计算的校核四、超静定结构计算的校核1.1.平衡条件校核平衡条件校核 取结构的整体或任何部分为隔离体，其受力应满足平衡条件。 （1）弯矩图：通常检查刚结点处是否满足M=0的平衡条件。（2）剪力图和轴力图： 可取结点、杆件或结构的某一部分为隔离体，检查是否满足 FX=0和 FY=0的平衡条件。2.2

28、.位移条件校核位移条件校核 检查各多余联系处的位移是否与已知的实际位移相符。对于刚架，可取基本结构的单位弯矩图与原结构的最后弯矩图相乘，看所得位移是否与原结构的已知位移相符。第32页/共67页五、超静定结构的位移计算五、超静定结构的位移计算计算超静定结构位移的步骤： （1）解算超静定结构，求出最后内力，此为实际状态； （2）任选一种基本结构，加上单位力求出虚拟状态的内力； （3）按位移计算公式或图乘法计算所求位移。六、温度变化时超静定结构的计算六、温度变化时超静定结构的计算七、支座位移时超静定结构的计算七、支座位移时超静定结构的计算第33页/共67页八、八、 超静定结构的特性超静定结构的特性超

29、静定结构与静定结构对比，具有以下一些重要特性： 1.由于存在多余联系，当结构受到荷载外其他因素影响，如温度变化、支座移动时结构将产生内力。 2.超静定结构的内力仅由平衡条件不能全部确定，必须考虑变形条件，因此内力与杆件的刚度有关。 3.超静定结构的多余联系被破坏后，仍能维持几何不变，故有较强的防御能力。 4.超静定结构由于存在多余联系，一般地说要比相应的静定结构刚度大些，内力分布也均匀些。第34页/共67页在不考虑轴向变形的前提下，超静定结构在结点集中力作用下在不考虑轴向变形的前提下，超静定结构在结点集中力作用下有时无弯矩、无剪力，只产生轴力。有时无弯矩、无剪力，只产生轴力。常见的无弯矩状态有

30、以下三种：常见的无弯矩状态有以下三种： 1）一对等值反向的集中力沿）一对等值反向的集中力沿 一直杆轴线作用，只有该杆有轴力。一直杆轴线作用，只有该杆有轴力。PM=0 2）一集中力沿）一集中力沿 一柱轴一柱轴作用，只有该柱有轴力。作用，只有该柱有轴力。PM=0M=0 3）无结点线位移的结构，）无结点线位移的结构，受结点集中力作用，只有轴力。受结点集中力作用，只有轴力。MP=0MP=0 1P=0 110X1= 1P/11=0M=M1X1+MP=0PPPPP九、无弯矩状态的判定：九、无弯矩状态的判定：第35页/共67页第八章第八章 位移法位移法一一. .位移法的基本未知量位移法的基本未知量位移法基位

31、移法基本未知量本未知量结点转角结点转角数目数目独立结点线位移独立结点线位移数目数目= =刚结点的数目刚结点的数目= =铰结体系的自由度铰结体系的自由度注意：注意：铰化法判断结点独立线位移数目不适合具有平行于杆轴线的可动铰支座和定向支座的刚架。第36页/共67页三三. .位移法的计算超静定结构步骤位移法的计算超静定结构步骤 (1) 确定结构的基本未知量的数目，并引入附加联系而得到基本结构。 (2) 令各附加联系发生与原结构相同的结点位移，根据基本结构在荷载等外因和各结点位移共同作用下，各附加联系上的反力矩或反力均应等于零的条件，建立位移法的基本方程。 (3) 绘出基本结构在各单位结点位移作用下的

32、弯矩图和荷载作用下的弯矩图，由平衡条件求出各系数和自由项。 (4) 计算典型方程，求出作为基本未知量的各结点位移。 (5) 按叠加法绘制最后弯矩图。 二二. .载常数、形常数载常数、形常数第37页/共67页(1)(1)力矩分配法：力矩分配法：适于连续梁与无侧移刚架。适于连续梁与无侧移刚架。(2)(2)无剪力分配法：无剪力分配法：(3)(3)剪力分配法：剪力分配法：适于梁为刚性杆，竖柱为弹性杆的框架结构。适于梁为刚性杆，竖柱为弹性杆的框架结构。一、各种渐近法适用条件一、各种渐近法适用条件第九章 渐近法二、力矩分配法二、力矩分配法转动刚度转动刚度传递系数传递系数分配系数分配系数不平衡力矩：不平衡力

33、矩：各固端弯矩所不能平衡的差额。各固端弯矩所不能平衡的差额。有结点集中力偶时，结点不平衡力矩有结点集中力偶时，结点不平衡力矩=固端弯矩之和结点集中固端弯矩之和结点集中 力偶力偶(顺时针为正顺时针为正)刚架中除了无侧移杆外，其余杆件全是剪力静定杆。刚架中除了无侧移杆外，其余杆件全是剪力静定杆。第38页/共67页（1）求分配系数和固端弯矩；）求分配系数和固端弯矩；（2）将会交于结点的固端弯矩之和）将会交于结点的固端弯矩之和(不平衡力矩不平衡力矩)按分配系数，按分配系数，反号反号分配给每一个杆端。分配给每一个杆端。（3）各杆按各自的传递系数向远端传递。）各杆按各自的传递系数向远端传递。（4）将固端弯

34、矩和分配（或传递的弯矩）相加，得杆端最后弯矩。）将固端弯矩和分配（或传递的弯矩）相加，得杆端最后弯矩。力矩分配法求解步骤：力矩分配法求解步骤：第39页/共67页 1 1）单结点力矩分配法得到精确解；多结点力矩分配法得到渐近解。）单结点力矩分配法得到精确解；多结点力矩分配法得到渐近解。 2 2）首先从结点不平衡力矩绝对值较大的结点开始。）首先从结点不平衡力矩绝对值较大的结点开始。 3 3）结点不平衡力矩要变号分配。）结点不平衡力矩要变号分配。 4 4）结点不平衡力矩的计算：）结点不平衡力矩的计算：结点不平衡力矩结点不平衡力矩（第一轮第一结点）（第一轮第一结点）固端弯矩之和固端弯矩之和（第一轮第二

35、、三（第一轮第二、三结点）结点）固端弯矩之和固端弯矩之和 加传递弯矩加传递弯矩传递弯矩传递弯矩（其它轮次各结点）（其它轮次各结点）总等于附加刚臂上的约束力矩总等于附加刚臂上的约束力矩5 5）不能同时放松相邻结点）不能同时放松相邻结点, ,但可以同时放松所有不相邻的结点，以加快但可以同时放松所有不相邻的结点，以加快收敛速度。收敛速度。多结点力矩分配法：多结点力矩分配法：第40页/共67页例题例题30kN/m100kN4mBACDi=2i=1.5i=24m3m2m第41页/共67页kNmMkNmMkNmMDAADABADACAB725321004853210060430813 . 045 . 14

36、23245 . 14 . 045 . 14232423 . 045 . 142323222222=-=-=+=+=+=-2.4 -3.6 -4.8 -3.6 -1.860 -48 72 56.4 -4.8 51.6 70.2BCDAAB AC AD0.30.40.3解解：（：（1）计算分配系数；（）计算分配系数；（2）计算固端弯矩；）计算固端弯矩；（3）进行力矩的分配与传递；（）进行力矩的分配与传递；（4 ）计算最后的弯矩）计算最后的弯矩第42页/共67页一、影响线的定义：一、影响线的定义：当当P=1在结构上移动时，用来表示某一量值在结构上移动时，用来表示某一量值Z变化规律的图形，称为该量值变

37、化规律的图形，称为该量值Z的影响线。的影响线。在在Z的影响线中，横标表示的是的影响线中，横标表示的是P=1的作用位置；的作用位置； 竖标表示的是单位荷载作用在不同位置时产生量值竖标表示的是单位荷载作用在不同位置时产生量值Z的值。的值。 如在如在RB影响线中的竖标影响线中的竖标yD表示的是：表示的是： 当当P=1移动到移动到 点时，产生的点时，产生的 支座反力。支座反力。Z的影响线与量值的影响线与量值Z相差一个力的量纲。所以反力、剪力、相差一个力的量纲。所以反力、剪力、 轴力轴力 的影响线无的影响线无 量纲，而弯矩影响线的量纲是长度。量纲，而弯矩影响线的量纲是长度。DB第十章第十章 影响线及其应

38、用影响线及其应用第43页/共67页 二、单跨静定梁的影响线特点二、单跨静定梁的影响线特点:反力影响线是一条直线；反力影响线是一条直线；剪力影响线是两条平行线；剪力影响线是两条平行线；弯矩影响线是两条直线组弯矩影响线是两条直线组成的折线。成的折线。a/Lb/L+FSC.I.Lab/LMC.I.L1FB.I.L1FA.I.LRB.BCabxP=1LRAA第44页/共67页三、伸臂梁影响线的绘制方法三、伸臂梁影响线的绘制方法:（1）欲作伸臂梁的欲作伸臂梁的反力及支座间的截反力及支座间的截面内力影响线，可面内力影响线，可先作简支梁的影响先作简支梁的影响线，然后向伸臂上线，然后向伸臂上延伸。延伸。（2）

39、伸臂上截伸臂上截面内力影响线在该面内力影响线在该截面以外的伸臂段截面以外的伸臂段上才有非零值。上才有非零值。balabF=1xlABBFAFCab1l2lll1ll21lalb1lal2lbl1影响线SCF影响线CM第45页/共67页xABBFAFl1l2ldK伸臂部分截面内力的影响线伸臂部分截面内力的影响线F=1DEd影响线KM1影响线SKF第46页/共67页四、机动法绘制影响线的方法四、机动法绘制影响线的方法1、机动法作某量值Z的影响线，就是作单位移动荷载F=1作作用时的竖向位移图；2 2、机动法作影响线的步骤： 1）撤除与Z相应的约束，代以未知力。 2）使体系沿Z的正方向发生虚位移，作出

40、荷载作用点的竖 向虚位移图，即Z的影响线轮廓。 3）再令该量值处虚位移Z=1，定出影响线竖标的值。 4）基线以上为正的影响线,基线以下为负的影响线。3、对于间接荷载作用下用机动法分析时，P应该是纵梁的位移图。（因为荷载是在纵梁上移动的）第47页/共67页a a a a aA D B CRA的影响线的影响线MD的影响线a a a a aA D B CRA的影响线的影响线MD的影响线10.50.50.5+-+-0.50.50.51-+-2a2a2a2a. .AI L R. .LBI LQ. .DI L M定向节点定向节点左右两边杆件左右两边杆件变形前后变形前后第48页/共67页五、多跨静定梁任一反

41、力或内力影响线五、多跨静定梁任一反力或内力影响线作法：作法：（2）当F1在量值本身所在的梁段上移动时，量值影响线与相应单跨静定梁的相同。（1）当F1在相对量值本身所在部分来说是基本部分的梁段上移动时，量值影响线竖标为零。（3）当F1在相对量值本身所在部分来说是附属部分的梁段上移动时，量值影响线为直线。a影响线KMF=1ABCDEFaKl第49页/共67页六、结点荷载作用下的影响线在相邻两结点之间为直线：六、结点荷载作用下的影响线在相邻两结点之间为直线：（1）首先绘直接荷载作用下的影响线；）首先绘直接荷载作用下的影响线；（2）从各结点引竖线与其相交，相邻交点连以直线。）从各结点引竖线与其相交，相

42、邻交点连以直线。七、静定桁架的影响线的特点：七、静定桁架的影响线的特点：（1）在相邻两结点之间为直线：）在相邻两结点之间为直线：（2）用力矩方程作出的影响线，其左右两直线恒交于力矩中心之下。）用力矩方程作出的影响线，其左右两直线恒交于力矩中心之下。第50页/共67页一、塑性铰的特点（与机械铰的区别）一、塑性铰的特点（与机械铰的区别） （1）普通铰不能承受弯矩，塑性铰能够承受弯矩；）普通铰不能承受弯矩，塑性铰能够承受弯矩； （2）普通铰双向转动，塑性铰单向转动；）普通铰双向转动，塑性铰单向转动； （3）卸载时机械铰不消失；当）卸载时机械铰不消失；当qqu，塑性铰消失。，塑性铰消失。 （4）普通铰

43、的位置是固定的，而塑性铰的位置是由荷载情况而变化的。）普通铰的位置是固定的，而塑性铰的位置是由荷载情况而变化的。第十一章第十一章 结构的极限荷载结构的极限荷载第51页/共67页MuMu二、求单跨超静定梁的极限荷载二、求单跨超静定梁的极限荷载方法一方法一: :平衡法平衡法 根据极限状态的弯根据极限状态的弯矩图矩图, ,求极限荷载。求极限荷载。142PuuuF lMM=+ FPuBCA6uPuMFl=FPul/4第52页/共67页 FPuMuMuMuACBMu12d方法二方法二: :机动法机动法 机构的虚位移如图所机构的虚位移如图所示，设跨中位移为示，设跨中位移为 ，则，则d1224,lldd=由

44、虚功方程：由虚功方程：12()06PuuuPuuFMMFMld+ -=第53页/共67页例：图示各跨等截面连续梁，第一、二跨正极限弯矩为例：图示各跨等截面连续梁，第一、二跨正极限弯矩为Mu，第三跨正极限弯矩为第三跨正极限弯矩为2Mu，各跨负极限弯矩为正极限，各跨负极限弯矩为正极限弯矩的弯矩的1.21.2倍，求倍，求qu。解：解：静力法静力法 ql 1.5qlql/20.75ll/2 l0.75l画出各跨单独画出各跨单独破坏时的极限破坏时的极限弯矩图。寻找弯矩图。寻找平衡关系求出平衡关系求出相应的破坏荷相应的破坏荷载。载。Mu1.2Mu1.2Mu2.4MuMu24ql28ql2Mu2916ql四

45、、四、 多跨超静定梁的极限荷载多跨超静定梁的极限荷载三、三、 比例加载时有关极限荷载的几个定理比例加载时有关极限荷载的几个定理第54页/共67页第一跨单独破坏时：第一跨单独破坏时：21126.40.64uuuMq lMMql=+=26.4uuMql=222217.6 1.28uuuMq lMMql=+=233321.596.761.521.8416uuuq lq lMlMMql=+=Mu1.2Mu1.2Mu2.4MuMu24ql28ql2Mu2916ql第二跨单独破坏时：第二跨单独破坏时：第三跨单独破坏时：第三跨单独破坏时：破坏荷载为：破坏荷载为：第55页/共67页 ql 1.5qlql/20.75ll/2 l0.75l解：解：机动法机动法 给出各跨单独破坏时的虚位移图。由虚功方程给出各跨单独破坏时的虚位移图。由虚功方程求出相应的破坏荷载。求出相应的破坏荷载。第一跨破坏：第一跨破坏：126.41.222uuulqlqlMMqMl =+= ql 1.5qlqMu第56页/共67页第二跨破坏：第二跨破坏：2217.61.21.22222uuuuqlqllMMMqMl=+=第三跨破坏：第三跨破坏：3227.633381.22.4226.7562249uuuuuMMqlqllM