建筑結(jié)構(gòu)位移

第五章結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)南京大學(xué)出版社一、變形與位移⒈變形：結(jié)構(gòu)在外部因素作用下發(fā)生的形狀的變化。⒉位移：結(jié)構(gòu)上點(diǎn)的移動(dòng)和面或桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。⒊兩者之間的關(guān)系：有形變必有位移；有位移不一定有形變。5.1結(jié)構(gòu)位移△P有形變有位移有位移無(wú)形變二、位移的種類⒈線位移：⒉角位移：三、位移計(jì)算的目的(1)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的剛度，校核結(jié)構(gòu)的位移是否超過(guò)允許限值，以防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的變形而影響正常使用。(2)為超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算打基礎(chǔ)。在計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，除利用靜力平衡條件外，還需要考慮變形協(xié)調(diào)條件。(3)在結(jié)構(gòu)的制作、架設(shè)、養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，有時(shí)需要預(yù)先知道結(jié)構(gòu)的變形情況，以便采取一定的施工措施。5.2梁在彎曲時(shí)的變形與剛度校核一、梁的變形1.撓度和轉(zhuǎn)角梁任一橫截面的形心沿y軸方向的線位移CC′，稱為該截面的撓度，用f(或y）表示，并以向下為正，單位m或mm。梁任一橫截面相對(duì)于原來(lái)位置所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，稱為該截面的轉(zhuǎn)角，用θ表示，并以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正。轉(zhuǎn)角的單位用度(°)或弧度(rad)。2.梁的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算——疊加法先分別計(jì)算每種荷載單獨(dú)作用下梁的變形，然后把它們疊加起來(lái)，最后得到幾種荷載作用下梁的變形。【例】圖示簡(jiǎn)支梁，承受均布荷載Q和集中荷載P，梁的抗彎剛度為EIZ，試用疊加法求梁跨中截面的撓度FC和A截面的轉(zhuǎn)角。二、梁的剛度校核1.剛度條件剛度校核是檢查梁在荷載作用下產(chǎn)生的變形是否超過(guò)容許值。梁一般只校核撓度。2.提高梁剛度的措施（1）改善結(jié)構(gòu)形式，減小彎矩；（2）增加支承，減小跨度；（3）選用合適的材料，增加彈性模量。但因各種鋼材的彈性模量基本相同，所以為提高梁的剛度而采用高強(qiáng)度鋼材，效果并不顯著；（4）選擇合理的截面形狀，提高慣性矩，如工字形截面、空心截面等。一、虛功和虛功原理功是力對(duì)物體在一段路程上累積效應(yīng)的量度，也是傳遞和轉(zhuǎn)換能量的量度。若力在自身引起的位移上做功，所做的功稱為實(shí)功；若力在彼此無(wú)關(guān)的位移上做功，所做的功稱為虛功。虛功原理：任何一個(gè)處于平衡狀態(tài)的變形體，當(dāng)發(fā)生任意一個(gè)虛位移時(shí)，變形體所受外力在虛位移上所作虛功的總和，等于變形體的內(nèi)力在虛位移的相應(yīng)變形上所虛功的總和。5.3單位荷載法計(jì)算位移變形體虛功原理功、實(shí)功和虛功兩種狀態(tài)力狀態(tài)位移狀態(tài)FPFP/2FP/2（虛）力狀態(tài)（虛力狀態(tài)）（虛位移狀態(tài)）無(wú)關(guān)（虛）位移狀態(tài)q注意：（3）位移狀態(tài)與力狀態(tài)完全無(wú)關(guān)；（2）均為可能狀態(tài)。即位移應(yīng)滿足變形協(xié)調(diào)條件；力狀態(tài)應(yīng)滿足平衡條件。（1）屬同一體系；二、單位荷載法單位荷載法是計(jì)算構(gòu)件和結(jié)構(gòu)位移的基本方法之一，這個(gè)方法是應(yīng)用虛功原理建立的。梁或剛架以彎曲變形為主的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算公式：虛設(shè)的單位荷載一定在所求位移點(diǎn)沿所求位移方向設(shè)置，這樣虛功恰等于位移。這種計(jì)算位移的方法稱為單位荷載法。虛設(shè)單位荷載有以下幾種不同情況：

(1)欲求A點(diǎn)的水平線位移時(shí)，應(yīng)在A點(diǎn)沿水平方向加一單位集中力。(2)欲求A點(diǎn)的角位移，應(yīng)在A點(diǎn)加一單位力偶。(3)欲求A、B兩點(diǎn)的相對(duì)線位移，應(yīng)在A、B兩點(diǎn)沿AB連線方向加一對(duì)反向的單位集中力。(4)欲求A、B兩截面的相對(duì)角位移，應(yīng)在A、B兩截面處加一對(duì)反向的單位力偶。5.4圖乘法計(jì)算位移形心由圖可知：(a)代入積分公式，得到

上述積分等于一個(gè)M圖的面積ω乘以其形心處所對(duì)應(yīng)的另一個(gè)直線M圖上的豎標(biāo)yc

，再除以EI——圖乘法。應(yīng)用圖乘法代替積分運(yùn)算的條件：(1)桿件應(yīng)為等截面直桿，且EI為常數(shù)。（2）

之中至少有一者為直線圖形（或由直線段組成的折線），縱標(biāo)yc應(yīng)只能在直線圖中選取。(3)兩彎矩圖均畫在桿件受拉一側(cè)，圖乘時(shí)同側(cè)圖相乘為正，異側(cè)相乘為負(fù)值。(4)應(yīng)用圖乘法時(shí)，必須確定彎矩圖面積及形心位置，需要掌握幾種簡(jiǎn)單圖形的面積及形心位置(5)當(dāng)遇到面積和形心位置不易確定時(shí)，可將它分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單的圖形，分別與另一圖形相乘，然后把結(jié)果疊加。

(6)當(dāng)

所在圖形是折線時(shí)，或各桿段截面不相等時(shí)，均應(yīng)分段圖乘，再進(jìn)行疊加。圖乘法計(jì)算剛架在荷載作用下位移的計(jì)算步驟如下：（1）在擬求位移方向加相應(yīng)的虛設(shè)單位力；（2）繪制荷載作用下MP圖；（3）繪制單位力作用下的

圖；（4）代入圖乘法公式計(jì)算位移。

要熟練掌握梁和剛架彎矩圖的繪制以及圖乘法公式中面積、縱標(biāo)的計(jì)算?！纠?-2】試計(jì)算圖示懸臂梁，在A