于英建筑力學(xué)13-結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及分類

建筑力學(xué)第一章第五節(jié)結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及分類合肥鐵路工程學(xué)校機(jī)電教研室2/4/20231結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及分類溫故知新學(xué)習(xí)探究知識(shí)強(qiáng)化課堂延伸提綱挈領(lǐng)一、結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖二、荷載的分類及計(jì)算三、平面桿系結(jié)構(gòu)的分類2/4/20232本節(jié)課需要解決的問題:1、什么是結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖2、荷載的分類3、平面桿系結(jié)構(gòu)的分類學(xué)習(xí)探究2/4/20233第一章靜力學(xué)的基本概念第五節(jié)結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及分類2/4/20234一、知識(shí)回顧1、柔體約束—反力方向沿著繩子背離物體2、光滑接觸面約束—公法線及反力畫法3、圓柱鉸鏈約束—四選一4、鏈桿約束—（鏈桿和二力桿的異同）5、支座—11種表達(dá)及其反力畫法2/4/20235畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。1、不要漏畫力2/4/20236一、結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2/4/20237結(jié)構(gòu)平面桿系結(jié)構(gòu)桿件的截面尺寸遠(yuǎn)小長(zhǎng)度特點(diǎn)板殼結(jié)構(gòu)塊體結(jié)構(gòu)桿系結(jié)構(gòu)承受荷載起骨架作用的構(gòu)件或由其組成的整體概念分類一、結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2/4/20238計(jì)算簡(jiǎn)圖選擇的原則：1、盡可能符合實(shí)際——計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形性能2、盡可能簡(jiǎn)單——計(jì)算簡(jiǎn)圖要便于計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖：指對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，表現(xiàn)主要特點(diǎn)略去次要因素，用一個(gè)簡(jiǎn)化圖形來代替實(shí)際結(jié)構(gòu)，這簡(jiǎn)化圖形就稱為實(shí)際結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖。一、結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2/4/20239實(shí)際結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的過程計(jì)算簡(jiǎn)圖1結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化2桿件的簡(jiǎn)化3節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化4支座的簡(jiǎn)化5荷載的簡(jiǎn)化2/4/202310結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化31空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)2/4/202311排架結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)2/4/202312桿件的簡(jiǎn)化32——以軸線（粗實(shí)線）表示立體平面粗線當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，將引起較大誤差。如：超過長(zhǎng)度的1/4。2/4/202313桿件的簡(jiǎn)化32——以軸線（粗實(shí)線）表示柱基礎(chǔ)屋架實(shí)例1--屋架2/4/202314桿件的簡(jiǎn)化32——以軸線（粗實(shí)線）表示柱2/4/202315兩鉸剛架實(shí)例2—?jiǎng)偧軛U件的簡(jiǎn)化32——以軸線（粗實(shí)線）表示2/4/202316三鉸剛架實(shí)例3—?jiǎng)偧軛U件的簡(jiǎn)化32——以軸線（粗實(shí)線）表示2/4/202317結(jié)點(diǎn)桿件之間的連接桿件與基礎(chǔ)的連接支座桿件間連接的簡(jiǎn)化33——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化2/4/202318桿件間連接的簡(jiǎn)化33——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)的類型：⑴鉸結(jié)點(diǎn)⑵剛結(jié)點(diǎn)2/4/202319桿件間連接的簡(jiǎn)化33鉸結(jié)點(diǎn)不能相對(duì)移動(dòng)，可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)可以傳遞力，但不能傳遞彎矩——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化2/4/202320桿件間連接的簡(jiǎn)化33——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化鉸節(jié)點(diǎn)連接的桿件受到荷載作用而產(chǎn)生變形時(shí)，鉸節(jié)點(diǎn)處各桿件的夾角會(huì)發(fā)生改變，約束反力用兩對(duì)互相垂直、等大反向的力表示。C2/4/202321剛結(jié)點(diǎn)不能相對(duì)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)可以傳遞力和彎矩桿件間連接的簡(jiǎn)化33——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化2/4/202322桿件間連接的簡(jiǎn)化33——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化剛節(jié)點(diǎn)連接的桿件受到荷載作用而產(chǎn)生變形時(shí)，剛節(jié)點(diǎn)處各桿件的夾角不會(huì)發(fā)生改變，約束反力用兩對(duì)互相垂直、等大反向的力加上兩對(duì)力偶矩表示。2/4/202323桿件間連接的簡(jiǎn)化33——結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化不完全鉸節(jié)點(diǎn)部分剛節(jié)、部分鉸節(jié)的節(jié)點(diǎn)稱為半鉸或復(fù)合鉸節(jié)點(diǎn)。2/4/202324結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34可動(dòng)絞支座可以轉(zhuǎn)動(dòng)和水平左右移動(dòng)，但不能豎向上下移動(dòng)。提供垂直于支撐面的豎向約束反力——支座的簡(jiǎn)化2/4/202325可動(dòng)鉸支座Fy2/4/202326固定鉸支座可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能豎向移動(dòng)和水平移動(dòng)。提供豎向和水平約束反力。固定鉸支座2/4/202327固定端支座不能豎向移動(dòng)、水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。提供豎向、水平約束反力和約束力矩2/4/202328預(yù)制鋼筋混凝土柱插入杯形基礎(chǔ)的兩種施工方法2/4/202329結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34——支座的簡(jiǎn)化在杯口四周填入瀝青麻絲，柱端可發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)，則可簡(jiǎn)化為固定鉸支座。2/4/202330結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34——支座的簡(jiǎn)化當(dāng)杯口四周用細(xì)石混凝土填實(shí)、地基較好且基礎(chǔ)較大時(shí)，可簡(jiǎn)化為固定支座。2/4/202331結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34——支座的簡(jiǎn)化一根兩端支承在墻上的鋼筋混凝土梁，受到均布荷載的作用，對(duì)這樣一個(gè)最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，如果要嚴(yán)格按實(shí)際情況去計(jì)算，是很困難的。因?yàn)榱簝啥怂艿降姆戳ρ貕挼姆植记闆r十分復(fù)雜，反力無法確定。2/4/202332結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34——支座的簡(jiǎn)化如何選擇比較符合實(shí)際的計(jì)算簡(jiǎn)圖，先要分析梁的變形情況。因?yàn)榱褐С性诖u墻上，其兩端均不可能產(chǎn)生垂直向下的移動(dòng)，但在梁受壓時(shí)，彎曲變形導(dǎo)致兩端能夠產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)；整個(gè)梁不可能在水平方向移動(dòng)，但在溫度變化時(shí)，梁端能夠產(chǎn)生熱脹冷縮。2/4/202333結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34——支座的簡(jiǎn)化梁的支座作如下處理：通常在一端墻寬的中點(diǎn)設(shè)置固定鉸支座，在另一端墻寬的中點(diǎn)設(shè)置可動(dòng)鉸支座，用梁的軸線代替梁，就得到了簡(jiǎn)支梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖?！齫2/4/202334結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化34——支座的簡(jiǎn)化這個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖反映了：梁的兩端不可能產(chǎn)生垂直向下移動(dòng)但可轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)；左端的固定鉸支座限制了梁在水平方向的整體移動(dòng)；右端的可動(dòng)鉸支座允許梁在水平方向的溫度變形。這樣的簡(jiǎn)化既反映了梁的實(shí)際工作性能及變形特點(diǎn)，又便于計(jì)算。這就是所謂的簡(jiǎn)支梁?！齫2/4/202335荷載的簡(jiǎn)化35體積力表面力——自重等——風(fēng)、雪荷載等簡(jiǎn)化為作用于軸線上的集中荷載或均布荷載荷載：作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上的主動(dòng)力。如重力、風(fēng)壓力、雪壓力等。作用面積不大：按集中荷載考慮；作用面積較大：按分布荷載考慮。2/4/202336↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖舉例2/4/202337二、荷載的分類及計(jì)算2/4/202338荷載：指主動(dòng)作用于結(jié)構(gòu)上的外力.廣義荷載：其他使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的因素，如溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料收縮等。二、荷載的分類及計(jì)算荷載可以根據(jù)不同的特征進(jìn)行分類2/4/202339依據(jù)荷載作用時(shí)間的久暫31恒載：長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載，如結(jié)構(gòu)的自重或土壓力。活載：在建筑物施工和使用期間可能存在的可變荷載，如樓面荷載、屋面荷載、雪載和風(fēng)載等。二、荷載的分類及計(jì)算2/4/202340依據(jù)荷載作用時(shí)間的久暫31結(jié)構(gòu)的自重計(jì)算公式二、荷載的分類及計(jì)算自重=重力密度（N/m3）×體積（m3）2/4/202341樓面活荷載樓面活荷載應(yīng)依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，如教室規(guī)定為2.0KN/m2

。2/4/202342依據(jù)在結(jié)構(gòu)上的分布情況32集中荷載：當(dāng)荷載的作用范圍很小，此時(shí)可以認(rèn)為荷載全部集中作用在一點(diǎn)上，即稱之為集中荷載，如汽車輪壓。單位：N或KN。分布荷載：滿布在結(jié)構(gòu)某一表面上的荷載，又分為均布荷載和非均布荷載。如樓面荷載、雪載等。二、荷載的分類及計(jì)算2/4/202343依據(jù)在結(jié)構(gòu)上的分布情況32分布荷載：滿布在結(jié)構(gòu)某一表面上的荷載，又分為均布荷載和非均布荷載。如樓面荷載、雪載等。二、荷載的分類及計(jì)算分布荷載按照形態(tài)又分為以下3種：①體分布荷載；②面分布荷載；③線分布荷載。2/4/202344吊車梁上的荷載吊車梁牛腿吊車輪2/4/202345依據(jù)荷載的作用性質(zhì)33靜力荷載：數(shù)量、方向和位置不隨時(shí)間變化或變化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度。如自重和其他恒載。動(dòng)力荷載：隨時(shí)間迅速變化或在短暫時(shí)段內(nèi)突然作用或消失的荷載，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度，要考慮慣性力的影響，如沖擊荷載、地震力等。2/4/202346三、平面桿系結(jié)構(gòu)的分類2/4/202347——平面桿系按結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖分類受彎構(gòu)件其軸線通常為直線可以是單跨的或多跨的梁312/4/202348梁312/4/202349剛架32由直桿組成，各桿主要受彎曲變形。其結(jié)點(diǎn)通常為剛結(jié)點(diǎn)。2/4/202350剛架322/4/202351拱33軸線為曲線,以壓縮變形為主。力學(xué)特點(diǎn)是在豎向荷載作用下有水平支座反力2/4/202352桁架34由直桿組成，三角形單元。所有結(jié)點(diǎn)都為鉸結(jié)點(diǎn)2/4/202353桁架342/4/202354組合結(jié)構(gòu)35是桁架和梁或剛架組合一起形成的結(jié)構(gòu)2/4/202355閱讀：課本圖1-22組合式吊車梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的形成依據(jù)2/4/202356例：一鋼筋混凝土屋架1、桿