土木工程力學(xué)12結(jié)構(gòu)的計算簡圖及分類

12024/11/5結(jié)構(gòu)的計算簡圖及分類溫故知新學(xué)習(xí)探究知識強(qiáng)化課堂延伸提綱挈領(lǐng)一、結(jié)構(gòu)的計算簡圖二、荷載的分類及計算三、平面桿系結(jié)構(gòu)的分類22024/11/5本節(jié)課需要解決的問題:1、什么是結(jié)構(gòu)計算簡圖2、荷載的分類3、平面桿系結(jié)構(gòu)的分類學(xué)習(xí)探究32024/11/5第一章靜力學(xué)的基本概念補充知識結(jié)構(gòu)的計算簡圖及分類42024/11/5一、知識回顧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52024/11/52

受力圖

畫受力圖的步驟①選研究對象，畫脫離體圖；②首先畫上主動力；③明確研究對象所受周圍的約束，根據(jù)約束類型，然后再畫約束力；④檢查是否含有二力桿，如果有首先分析二力桿;必要時用二力平衡公理、三力平衡匯交定理確定某些約束力的指向。62024/11/5一、結(jié)構(gòu)的計算簡圖72024/11/5結(jié)構(gòu)平面桿系結(jié)構(gòu)桿件的截面尺寸遠(yuǎn)小長度特點板殼結(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)的計算簡圖建筑結(jié)構(gòu)82024/11/5計算簡圖選擇的原則：1、盡可能符合實際——計算簡圖應(yīng)能反映實際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形性能2、盡可能簡單——計算簡圖要便于計算計算簡圖：指對實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，表現(xiàn)主要特點略去次要因素，用一個簡化圖形來代替實際結(jié)構(gòu)，這簡化圖形就稱為實際結(jié)構(gòu)的計算簡圖。一、結(jié)構(gòu)的計算簡圖92024/11/5實際結(jié)構(gòu)簡化的過程計算簡圖1結(jié)構(gòu)體系的簡化2桿件的簡化3節(jié)點的簡化4支座的簡化5荷載的簡化102024/11/5結(jié)構(gòu)體系的簡化31空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)112024/11/5排架結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)122024/11/5桿件的簡化32——以軸線（粗實線）表示立體平面粗線當(dāng)截面尺寸增大時，將引起較大誤差。如：超過長度的1/4。132024/11/5桿件的簡化32——以軸線（粗實線）表示柱基礎(chǔ)屋架實例1--屋架142024/11/5桿件的簡化32——以軸線（粗實線）表示柱152024/11/5兩鉸剛架實例2—剛架桿件的簡化32——以軸線（粗實線）表示162024/11/5三鉸剛架實例3—剛架桿件的簡化32——以軸線（粗實線）表示172024/11/5節(jié)點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化33——節(jié)點的簡化182024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化節(jié)點的類型：⑴鉸節(jié)點⑵剛節(jié)點192024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化鉸節(jié)點實例上圖的木屋架通過預(yù)埋在柱子或墻內(nèi)的螺栓與柱或墻相連接，屋架與柱不能發(fā)生相對位移，但仍然有可能發(fā)生微小的相對轉(zhuǎn)動，故常把這種節(jié)點簡化為鉸節(jié)點。202024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化鉸節(jié)點實例上圖的鋼筋混凝土屋架，其端部與柱頂都有事先預(yù)埋的鋼板，吊裝就位后，把鋼板焊在一起。屋架與柱不能發(fā)生相對位移，但仍然有可能發(fā)生微小的相對轉(zhuǎn)動，故常把這種節(jié)點簡化為鉸節(jié)點。212024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化剛節(jié)點實例上圖(a)所示為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架頂層節(jié)點的構(gòu)造。因梁與柱在節(jié)點處，是用混凝土現(xiàn)澆成整體，且配置適量鋼筋，故在節(jié)點處，梁與柱既不能相對移動又不能相對轉(zhuǎn)動，此時便把該節(jié)點簡化為剛節(jié)點，如圖(b)所示。222024/11/5桿件間連接的簡化33鉸節(jié)點不能相對移動，可以相對轉(zhuǎn)動可以傳遞力，但不能傳遞彎矩——節(jié)點的簡化232024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化鉸節(jié)點連接的桿件受到荷載作用而產(chǎn)生變形時，鉸節(jié)點處各桿件的夾角會發(fā)生改變，約束反力用兩對互相垂直、等大反向的力表示。C242024/11/5剛節(jié)點不能相對移動和轉(zhuǎn)動可以傳遞力和彎矩桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化252024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化剛節(jié)點連接的桿件受到荷載作用而產(chǎn)生變形時，剛節(jié)點處各桿件的夾角不會發(fā)生改變，約束反力用兩對互相垂直、等大反向的力加上兩對力偶矩表示。262024/11/5桿件間連接的簡化33——節(jié)點的簡化不完全鉸節(jié)點部分剛節(jié)、部分鉸節(jié)的節(jié)點稱為半鉸或復(fù)合鉸節(jié)點。272024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34可動絞支座可以轉(zhuǎn)動和水平左右移動，但不能豎向上下移動。提供垂直于支撐面的豎向約束反力——支座的簡化282024/11/5可動鉸支座Fy292024/11/5固定鉸支座可以轉(zhuǎn)動，但不能豎向移動和水平移動。提供豎向和水平約束反力。固定鉸支座302024/11/5固定端支座不能豎向移動、水平移動和轉(zhuǎn)動。提供豎向、水平約束反力和約束力矩312024/11/5預(yù)制鋼筋混凝土柱插入杯形基礎(chǔ)的兩種施工方法322024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34——支座的簡化在杯口四周填入瀝青麻絲，柱端可發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，則可簡化為固定鉸支座。332024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34——支座的簡化當(dāng)杯口四周用細(xì)石混凝土填實、地基較好且基礎(chǔ)較大時，可簡化為固定支座。342024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34——支座的簡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，對這樣一個最簡單的結(jié)構(gòu)，如果要嚴(yán)格按實際情況去計算，是很困難的。因為梁兩端所受到的反力沿墻寬的分布情況十分復(fù)雜，反力無法確定。352024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34——支座的簡化如何選擇比較符合實際的計算簡圖，先要分析梁的變形情況。因為梁支承在磚墻上，其兩端均不可能產(chǎn)生垂直向下的移動，但在梁受壓時，彎曲變形導(dǎo)致兩端能夠產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動；整個梁不可能在水平方向移動，但在溫度變化時，梁端能夠產(chǎn)生熱脹冷縮。362024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34——支座的簡化梁的支座作如下簡化處理：通常在一端墻寬的中點設(shè)置固定鉸支座，在另一端墻寬的中點設(shè)置可動鉸支座，用梁的軸線代替梁，就得到了簡支梁的計算簡圖?！齫梁右端的可動鉸支座體現(xiàn)了梁在溫度變化下的熱脹冷縮，左端的固定鉸支座體現(xiàn)了梁不能在水平方向移動但卻可以在梁受壓時由于彎曲變形導(dǎo)致梁兩端能夠產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動的事實。372024/11/5結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化34——支座的簡化這個計算簡圖反映了：梁的兩端不可能產(chǎn)生垂直向下移動但可轉(zhuǎn)動的特點；左端的固定鉸支座限制了梁在水平方向的整體移動；右端的可動鉸支座允許梁在水平方向的溫度變形。這樣的簡化既反映了梁的實際工作性能及變形特點，又便于計算。這就是所謂的簡支梁?！齫382024/11/5荷載的簡化35體積力表面力——自重等——風(fēng)、雪荷載等簡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。392024/11/5↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l結(jié)構(gòu)的計算簡圖舉例402024/11/5二、荷載的分類及計算412024/11/5荷載：指主動作用于結(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、荷載的分類及計算荷載可以根據(jù)不同的特征進(jìn)行分類422024/11/5依據(jù)荷載作用時間的久暫31恒載：長期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載，如結(jié)構(gòu)的自重或土壓力?；钶d：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、荷載的分類及計算432024/11/5依據(jù)荷載作用時間的久暫31結(jié)構(gòu)的自重計算公式二、荷載的分類及計算自重=重力密度（N/m3）×體積（m3）磚的重力密度=19（KN/m3）水泥砂漿的重力密度=20（KN/m3）442024/11/5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，如教室規(guī)定為2.0KN/m2

。452024/11/5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，此時可以認(rèn)為荷載全部集中作用在一點上，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、荷載的分類及計算462024/11/5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。472024/11/5吊車梁上的荷載吊車梁牛腿吊車輪482024/11/5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。動力荷載：隨時間迅速變化或在短暫時段內(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。492024/11/5三、平面桿系結(jié)構(gòu)的分類502024/11/5——平面桿系按結(jié)構(gòu)的計算簡圖分類受彎構(gòu)件其軸線通常為直線可以是單跨的或多跨的梁31512024/11/5梁31522024/11/5剛架32由直桿組成，各桿主要受彎曲變形。其節(jié)點通常為剛節(jié)點。532024/11/5剛架32542024/11/5拱33軸線為曲線,以壓縮變形為主。力學(xué)特點是在豎向荷載作用下有水平支座反力552024/11/5桁架34由直桿組成，三角形單元。所有節(jié)點都為鉸節(jié)點562024/11/5桁架34572024/11/5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)582024/11/5思考：組合式吊車梁結(jié)構(gòu)簡圖的形成