于英建筑力学13-结构的计算简图及分类

建筑力学第一章第五节结构的计算简图及分类合肥铁路工程学校机电教研室11/3/20231结构的计算简图及分类温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领一、结构的计算简图二、荷载的分类及计算三、平面杆系结构的分类11/3/20232本节课需要解决的问题:1、什么是结构计算简图2、荷载的分类3、平面杆系结构的分类学习探究11/3/20233第一章静力学的基本概念第五节结构的计算简图及分类11/3/20234一、知识回顾1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体2、光滑接触面约束—公法线及反力画法3、圆柱铰链约束—四选一4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）5、支座—11种表达及其反力画法11/3/20235画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。1、不要漏画力11/3/20236一、结构的计算简图11/3/20237结构平面杆系结构杆件的截面尺寸远小长度特点板壳结构块体结构杆系结构承受荷载起骨架作用的构件或由其组成的整体概念分类一、结构的计算简图11/3/20238计算简图选择的原则：1、尽可能符合实际——计算简图应能反映实际结构的主要受力和变形性能2、尽可能简单——计算简图要便于计算计算简图：指对实际结构进行简化，表现主要特点略去次要因素，用一个简化图形来代替实际结构，这简化图形就称为实际结构的计算简图。一、结构的计算简图11/3/20239实际结构简化的过程计算简图1结构体系的简化2杆件的简化3节点的简化4支座的简化5荷载的简化11/3/202310结构体系的简化31空间结构平面结构框架结构11/3/202311排架结构空间结构平面结构11/3/202312杆件的简化32——以轴线（粗实线）表示立体平面粗线当截面尺寸增大时，将引起较大误差。如：超过长度的1/4。11/3/202313杆件的简化32——以轴线（粗实线）表示柱基础屋架实例1--屋架11/3/202314杆件的简化32——以轴线（粗实线）表示柱11/3/202315两铰刚架实例2—刚架杆件的简化32——以轴线（粗实线）表示11/3/202316三铰刚架实例3—刚架杆件的简化32——以轴线（粗实线）表示11/3/202317结点杆件之间的连接杆件与基础的连接支座杆件间连接的简化33——结点的简化11/3/202318杆件间连接的简化33——结点的简化节点的类型：⑴铰结点⑵刚结点11/3/202319杆件间连接的简化33铰结点不能相对移动，可以相对转动可以传递力，但不能传递弯矩——结点的简化11/3/202320杆件间连接的简化33——结点的简化铰节点连接的杆件受到荷载作用而产生变形时，铰节点处各杆件的夹角会发生改变，约束反力用两对互相垂直、等大反向的力表示。C11/3/202321刚结点不能相对移动和转动可以传递力和弯矩杆件间连接的简化33——结点的简化11/3/202322杆件间连接的简化33——结点的简化刚节点连接的杆件受到荷载作用而产生变形时，刚节点处各杆件的夹角不会发生改变，约束反力用两对互相垂直、等大反向的力加上两对力偶矩表示。11/3/202323杆件间连接的简化33——结点的简化不完全铰节点部分刚节、部分铰节的节点称为半铰或复合铰节点。11/3/202324结构与基础间连接的简化34可动绞支座可以转动和水平左右移动，但不能竖向上下移动。提供垂直于支撑面的竖向约束反力——支座的简化11/3/202325可动铰支座Fy11/3/202326固定铰支座可以转动，但不能竖向移动和水平移动。提供竖向和水平约束反力。固定铰支座11/3/202327固定端支座不能竖向移动、水平移动和转动。提供竖向、水平约束反力和约束力矩11/3/202328预制钢筋混凝土柱插入杯形基础的两种施工方法11/3/202329结构与基础间连接的简化34——支座的简化在杯口四周填入沥青麻丝，柱端可发生微小转动，则可简化为固定铰支座。11/3/202330结构与基础间连接的简化34——支座的简化当杯口四周用细石混凝土填实、地基较好且基础较大时，可简化为固定支座。11/3/202331结构与基础间连接的简化34——支座的简化一根两端支承在墙上的钢筋混凝土梁，受到均布荷载的作用，对这样一个最简单的结构，如果要严格按实际情况去计算，是很困难的。因为梁两端所受到的反力沿墙宽的分布情况十分复杂，反力无法确定。11/3/202332结构与基础间连接的简化34——支座的简化如何选择比较符合实际的计算简图，先要分析梁的变形情况。因为梁支承在砖墙上，其两端均不可能产生垂直向下的移动，但在梁受压时，弯曲变形导致两端能够产生微小转动；整个梁不可能在水平方向移动，但在温度变化时，梁端能够产生热胀冷缩。11/3/202333结构与基础间连接的简化34——支座的简化梁的支座作如下处理：通常在一端墙宽的中点设置固定铰支座，在另一端墙宽的中点设置可动铰支座，用梁的轴线代替梁，就得到了简支梁的计算简图。↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓q11/3/202334结构与基础间连接的简化34——支座的简化这个计算简图反映了：梁的两端不可能产生垂直向下移动但可转动的特点；左端的固定铰支座限制了梁在水平方向的整体移动；右端的可动铰支座允许梁在水平方向的温度变形。这样的简化既反映了梁的实际工作性能及变形特点，又便于计算。这就是所谓的简支梁。↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓q11/3/202335荷载的简化35体积力表面力——自重等——风、雪荷载等简化为作用于轴线上的集中荷载或均布荷载荷载：作用在结构或构件上的主动力。如重力、风压力、雪压力等。作用面积不大：按集中荷载考虑；作用面积较大：按分布荷载考虑。11/3/202336↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l结构的计算简图举例11/3/202337二、荷载的分类及计算11/3/202338荷载：指主动作用于结构上的外力.广义荷载：其他使结构产生内力或变形的因素，如温度变化、基础沉陷、材料收缩等。二、荷载的分类及计算荷载可以根据不同的特征进行分类11/3/202339依据荷载作用时间的久暂31恒载：长期作用在结构上的不变荷载，如结构的自重或土压力。活载：在建筑物施工和使用期间可能存在的可变荷载，如楼面荷载、屋面荷载、雪载和风载等。二、荷载的分类及计算11/3/202340依据荷载作用时间的久暂31结构的自重计算公式二、荷载的分类及计算自重=重力密度（N/m3）×体积（m3）11/3/202341楼面活荷载楼面活荷载应依据《建筑结构荷载规范》进行设计，如教室规定为2.0KN/m2

。11/3/202342依据在结构上的分布情况32集中荷载：当荷载的作用范围很小，此时可以认为荷载全部集中作用在一点上，即称之为集中荷载，如汽车轮压。单位：N或KN。分布荷载：满布在结构某一表面上的荷载，又分为均布荷载和非均布荷载。如楼面荷载、雪载等。二、荷载的分类及计算11/3/202343依据在结构上的分布情况32分布荷载：满布在结构某一表面上的荷载，又分为均布荷载和非均布荷载。如楼面荷载、雪载等。二、荷载的分类及计算分布荷载按照形态又分为以下3种：①体分布荷载；②面分布荷载；③线分布荷载。11/3/202344吊车梁上的荷载吊车梁牛腿吊车轮11/3/202345依据荷载的作用性质33静力荷载：数量、方向和位置不随时间变化或变化极为缓慢，不使结构产生显著的加速度。如自重和其他恒载。动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时段内突然作用或消失的荷载，使结构产生显著的加速度，要考虑惯性力的影响，如冲击荷载、地震力等。11/3/202346三、平面杆系结构的分类11/3/202347——平面杆系按结构的计算简图分类受弯构件其轴线通常为直线可以是单跨的或多跨的梁3111/3/202348梁3111/3/202349刚架32由直杆组成，各杆主要受弯曲变形。其结点通常为刚结点。11/3/202350刚架3211/3/202351拱33轴线为曲线,以压缩变形为主。力学特点是在竖向荷载作用下有水平支座反力11/3/202352桁架34由直杆组成，三角形单元。所有结点都为铰结点11/3/202353桁架3411/3/202354组合结构35是桁架和梁或刚架组合一起形成的结构11/3/202355阅读：课本图1-22组合式吊车梁结构简图的形成依据11/3/202356例：一钢筋混凝土屋架1