结构与设计-课件

1ppt课件结构设计简介结构设计基本概念结构设计大赛的设计原则及学生作品评价内力应力三铰拱的内力分析强度、刚度、稳定性二力杆的内力分析结构设计的几个典型案例桁架的内力分析简支梁的内力分析2ppt课件强度、刚度

在外力作用下，物体产生了形状和大小的改变。当超过了物体的能力极限时，就会产生材料的破坏或物体的变形过大而不能继续使用。1、强度：材料或构件抵抗抗破坏的能力。2、刚度：材料或构件抵抗变形的能力。3ppt课件稳定性

稳定性是指构件保持其原有平衡状态的能力。

承受压力作用的杆件，当压力超过一定限度时就会发生弯曲失稳现象。

由于构件失稳后將丧失继续承受原设计载荷的能力，其后果往往是很严重的。因此在设计受压构件时，必须保证其有足够的稳定性。4ppt课件

桁架稳定性（StabilityofTrusses）例如学生作品5ppt课件6ppt课件7ppt课件8ppt课件结构的形状三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所有材料最少。钻石有令人难以置信的强度，就是因为它的分子结构为四面体，每个四面体都有四个角、四个面和六条边，每一个面都是三角形。恐龙，身长约20m，身高4—8m，体重达30—40t。这么一个庞然大物要走动觅食，生存下去，四肢必须承受相当大的负荷。专家们发现，恐龙巨大的身躯、长颈和粗长尾巴的重心在腰部，整个身体的上部犹如一座拱桥。9ppt课件罗浮宫10ppt课件影响结构稳定性的主要因素：

结构的形状重心位置的高低结构与地面接触所形成的支撑面的大小11ppt课件内力物体由于外因而变形时，在物体内各质点之间会附加一种相互作用的力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置，这种内部附加力称为内力。12ppt课件

1、轴拉（压）：杆件变形的基本形式2、剪切：3、扭转：4、弯曲：13ppt课件四种变形对应的4种内力14ppt课件例

一等直杆及受力情况如图（a）所示，试作杆的轴力图。如何调整外力，使杆上轴力分布得比较合理。解：1）求AB段轴力1–1截面：2–2截面：截面法求内力图15ppt课件3–3截面：（4）、按作轴力图的规则，作出轴力图，16ppt课件17ppt课件画该梁内力图

8KN18ppt课件简支梁受集中作用如图示，作此梁的剪力图和弯矩图。解：1.求约束反力2.列剪力方程和弯矩方程

（0<x<a）AC段：19ppt课件CB段：(a<x<l)(0≤x≤l)3.作剪力图和弯矩图20ppt课件主桁架纵梁横梁21ppt课件22ppt课件23ppt课件例一阶梯形直杆受力如图所示，已知横截面面积为试求最危险截面。解：计算轴力画轴力图利用截面法可求得阶梯杆各段的轴力为F1=50kN,F2=-30kN,F3=10kN,F4=-20kN。轴力图。应力24ppt课件（2）、计算机各段的正应力AB段：BC段：CD段：DE段：25ppt课件应力截面某一点单位面积上的内力称为应力。应力会随着外力的增加而增长应力的单位是帕斯卡，简称为帕，符号为“Pa”1kPa=103Pa、1MPa=106Pa、1GPa=109Pa1MPa=106N/m2=106N/106mm2=1N/mm226ppt课件花杆支柱A=π*15*15/4=177σ＝30/177=0.17MPa正应力σ＝F／A

。剪应力27ppt课件123S平面554433221128ppt课件29ppt课件

一、定义：通常杆轴线为曲线，在竖向荷载作用下，支座产生水平反力的结构。二、特点：（1）弯矩比相应简支梁小，水平推力存在的原因。（2）用料省、自重轻、跨度大。（3）可用抗压性能强的砖石材料。（4）构造复杂，施工费用高。三铰拱的组成及受力特征30ppt课件三、拱的种类：四、拱各部分的名称：两铰拱

无铰拱

三铰拱带拉杆的三铰拱带吊杆的三铰拱拉杆

吊杆

花篮螺丝31ppt课件五、拱与曲梁的区别拱结构CAHBBHAVAVBP曲梁结构

PBAHA=0VAVA三铰拱的内力计算一、拱的内力计算原理仍然是截面法。二、拱通常受压力，所以计算拱时，规定轴力以受压为正。

三、实际计算时常将拱与相应简支梁对比，通过公式完成计算。这些公式为绘制拱的影响线提供了方便。32ppt课件四、三铰拱计算公式的建立xKKABHA0=0P1VA0VB0P2C简支梁计算简图

1、支座反力计算（4-1）（4-2）KAHBBHBHBHAVAVBP1fll1l2a2a1b2b1P2l1yKxKxyφK三铰拱计算简图

C33ppt课件xKKABHA0=0P1VA0VB0P2C2、弯矩计算KAHBBHBHBHAVAVBP1fP2yKxKxyφKa2a1b2b1（4-2）HAQKNKMKP1VAAKVA0P1MK0QK0（4-3）3、剪力计算4、轴力计算（4-4）34ppt课件二力杆的内力分析受二力作用而处于平衡的杆件或构件称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。

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桁架结构（trussstructure）主桁架纵梁

横梁桁架内力分析36ppt课件经抽象简化后，杆轴交于一点，且“只受结点荷载作用的直杆、铰结体系”的工程结构.特性：只有轴力，而没有弯矩和剪力。轴力又称为主内力（primaryinternalforces）。上弦杆下弦杆竖杆斜杆跨度桁高

弦杆腹杆节间d37ppt课件次内力的影响举例实际结构中由于结点并非是理想铰，同时还将产生弯矩、剪力，但这两种内力相对于轴力的影响是很小的，故称为次内力（secondaryinternalforces）。38ppt课件杆号起点号终点号桁架轴力刚架轴力

124-35.000-34.966246-60.000-59.973368-75.000-74.9774810-80.000-79.9775130.0000.03263535.00035.00575760.00059.99787975.00074.991

39ppt课件桁架结构的分类：一、根据维数分类

1.平面（二维）桁架（planetruss）

——所有组成桁架的杆件以及荷载的作用线都在同一平面内40ppt课件2.空间（三维）桁架（spacetruss）——组成桁架的杆件不都在同一平面内41ppt课件二、按外型分类1.平行弦桁架2.三角形桁架3.抛物线桁架4.梯形桁架42ppt课件简单桁架（simpletruss）联合桁架（combinedtruss）复杂桁架（complicatedtruss）三、按几何组成分类43ppt课件1.梁式桁架四、按受力特点分类：2.拱式桁架竖向荷载下将产生水平反力44ppt课件结点法（nodalanalysismethod）

以只有一个结点的隔离体为研究对象，用汇交力系的平衡方程求解各杆内力的方法例1.求以下桁架各杆的内力45ppt课件-3334.81919046ppt课件-3334.819190-33-847ppt课件-3334.8-33-819190-8kN37.5-5.448ppt课件-3334.8-33-837.5-5.419190-5.4-8-33-3334.849ppt课件结构设计功能人的个性化需要寿命安全美观……稳定性强度成本结构设计大赛的设计原则及学生作品评价50ppt课件确定优秀作品的原则：结构受力合理，明确简洁；造型优美；(放在承载力之前)承载能力大；布置具有一定的新意。51ppt课件52ppt课件①发现和明确问题；②制定设计方案；③制作模型与原型；④测试、评估及优化；⑤产品的使用和维护。设计的设计过程一般过程与基本原则53ppt课件主要用来承受拉力和压力54ppt课件

根据往年的经验，一般来说，拱桥的承载能力是最大的，从受力角度来说也是较为合理的，能充分发挥材料的抗压强度，另外，从造型的角度来说，拱桥也是最为优美的。因此，理论上应该从拱桥或接近于拱桥的作品中定性地确定较优作品。55ppt课件但是拱桥造型多样，还需从下述角度考虑较优的拱桥形式：

1、横向稳定性好；防止整体失稳和局部失稳2、矢跨比合理；1/5~1/83、共轴接近悬链线；4、承载能力用料比高；5、造型具有一定的新意。56ppt课件承载能力大，受压上弦杆较多，杆件不易失稳受力合理，明确简洁；横向稳定性好；矢跨比合理；注意造型的美观及脚节点的牢固性。57ppt课件承载能力大，受力合理，明确简洁；矢高太大，不符合桥梁的设计理念。58ppt课件承载能力较大，受力合理，明确简洁；矢跨比合理；可减少系杆，增加一榀桁架，有多余材料可在中间高度处在增加一道水平拉杆；通车的地方去掉斜向系杆59ppt课件承载能力大更像屋架违反了比赛规则60ppt课件造型优美，符合桥梁设计的审美观结构受力合理，明确简洁；横向稳定性好；矢跨比合理；承载能力不是最好；第一个图下弦杆受拉弯，第二个图系杆偏多。行车通道不应该被系杆阻挡61ppt课件整体性不好，拱太单薄了，容易失稳62ppt课件谢谢！63ppt课件世界最长的桥是庞恰特雷恩湖2号桥，全长38.42公路，位于美国路易斯安那州