结构位移比的调整
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浅 谈 结 构 位 移 比 的 调 整
赵 兵/中国建筑科学研究院 张 权/北京城建七建设工程有限公司
1 前言
结构位移比是控制结构扭转效应的重要指标，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）[1]（简称《抗震
规范》）和
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[2]（简称《混凝土高规》）对位移比的控制都有明确的规定。
控制结构扭转效应的另一个重要指标是周期比。依笔者的经验，当结构周期比满足要求时，结构的位移比也会得到很大的改善，但改善并不等于满足要求，在有些情况下，周期比已经控制得很好了，但有些个别层的位移比仍不满足要求，这就需要进行微调。如何在对结构本身不产生重大影响的情况下，通过局部调整使个别层的位移比满足要求是讨论的主要内容。 We learn we go
2 工程实例
某高层框筒结构，地下5层，地上37层，其中地上层1~8存在较大面积的裙房。出地面建筑总高度为162m ，结构抗震基本设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g ，Ⅱ类场地，设计时考虑偶然偏心和双向地震作用。结构的三维轴测图、层9平面和首层平面分别如图1所示。其中首层柱1，2，3的截面尺寸
为700×700，轴○
1其他柱子的截面尺寸为1000×1000，柱4，5，6的截面尺寸为1500×1500，梁1，2的截面尺寸为500×750。
根据《混凝土高规》表4.2.2-2可知，该工程属于B 级高度钢筋混凝土高层建筑。采用SATWE 软件计算的结果显示，其第一扭转周期与第一平动周期之比为T t /T 1=2.9538/4.3544=0.678<0.85，满足要求。通过查看位移文件可知，在正y 向偶然偏心作用下，首层层位移比和层间位移比均为1.43>1.4，不满足要求，因此需要对原设计方案进行局部调整。 3 计算结果分析
在进行方案调整前，首先要做好分析工作，切忌盲目调整。
3.1 明确力的作用方向，判断计算结果的合理性 首层位移比不满足要求是在正y 向偶然偏心作用下产生的，因此首先要明确在SATWE 软件中，偶然偏心的作用方向是如何规定的以及正y 向偶然偏心作用在什么位置。根据《混凝土高规》3.3.3条规定，计算地震
作用时，应考虑偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。将此规定结合《SATWE 用户手册及技术条件》[3]中关于偶然偏心的相关说明，画出偶然偏心的作用方向见图2。
结构三维轴测图 层9结构平面
首层结构平面及剪力墙增加位置示意
图1 结构示意图
由图2可知，工程正y 向偶然偏心作用方向是结构质心沿x 正向向右偏移5%，地震力作用方向沿正y 向向上。查在该力作用下楼层最大位移节点号为3044，为图
1柱1所在位置，因此
计算结果是合理的。
图2 偶然偏心作用图
3.2 结合规范，量化最大和最小位移比的控制范围
根据《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条文说明中所提供的计算公式可知
()k U U U =+min max max 2 （1）
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式中k 为结构的位移比。将k =1.4带入式（1）得U max /U min =7/3。也就是说，如果能将最大和最小位移比控制在2.33以内，就能够满足规范要求。为此，在SATWE 计算中选择“位移详细输出”方式，找到首层节点最大位移和最小位移所在位置和具体数值，由位移文件可知，节点最大位移如前所述，最小位移为图1中柱4，其相应的U max /U min =4.192/1.654=2.534。若假定通过方案调整后U min 变化很小或基本不变，则U max 应等小于1.654×（7/3）=3.859mm ，方案调整后该节点位移减小（4.192-3.859）/4.192=7.94%。 4 设计方案的调整
设想一下，如果仅考虑采用增加侧向刚度的方法调整位移比，那么在最大位移减小的同时，最小位移也会跟着减小，因此应考虑方案调整后最大节点位移减小幅度应在10%左右。
4.1 方案调整1——增加最大位移处构件刚度，减小最小位移处构件刚度
依据经验，要想使最大节点位移减小10%，光靠增加柱1的刚度是远远不够的，需要加强柱1周边范围构件的整体刚度以限制最大位移，达到减小最大和最小位移差的目的。如果在减小最大位移的同时增加最小位移，则更会使位移比朝着有利的方向发展。
针对该工程，将柱1，2，3的截面尺寸由700×700改为1400×1400，将梁1，2的截面尺寸由500×750调整为500×1000，同时将柱4，5，6的截面尺寸由1500×1500减小到1000×1000，其相应的位移比为3.823/1.670=1.392，T t /T 1=2.9445/ 4.4129=0.667<0.85，位移比与周期比均满足要求。
这种方法虽然能够使位移比满足要求，但由于柱子的截面减小，有可能使其承载力不够。比如方案修改后，柱4，5，6的轴压比不满足要求。因此这种方法只适用于结构顶部几层承载力要求不高，而位移比又不够的情况。对于结构底部几层位移比不够的情况一般不考虑这种方法。
4.2 方案调整2——局部加剪力墙
在图1所示“增加剪力墙”的位置增加一道剪力墙，墙厚度为250mm ，同时修改柱1，2，3的截面尺寸为1100×1100，相应的位移比为3.824/1.643=1.398，T t /T 1=2.9312/4.3549=0.673<0.85，位移比与周期比均满足要求。
对于该工程，增加剪力墙的方式有很多，这里所
加位置在柱1的端部，也可以沿轴○
1在每根柱子的两边都加一小段剪力墙，这样的效果会更好。
4.3 方案调整3——增加框架部分侧向刚度
如果建筑不允许布置剪力墙，还可以通过增加轴
○
1框架部分侧向刚度的方法对方案进行调整。将该工程轴○
1上所有的框架柱和柱2的截面尺寸均调整为1100×1100，同时将轴○
1上的框架梁和梁2的截面尺寸由500×750调整为500×1000，其相应的位移比为3.754/1.642=1.391，T t /T 1=2.9373/4.3551=0.674<0.85，位移比与周期比均满足要求。 5 结语
结构位移比的调整有很多种方法，在方案调整中，应用哪种方法比较好要根据工程情况而定。文中第一种方法适用于位移比不满足出现在结构上部的情况；第二种方法适用于允许在最大位移处增加剪力墙的情况；第三种方法则适用于可加大结构构件截面尺寸来解决位移比不满足要求的情况。需要强调的是，在着手进行方案调整前，花点时间做好分析工作，往往会取得事半功倍的效果。
参 考 文 献
[1] GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，2001. [2] JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出版社 [3] 中国建筑科学研究PKPM CAD 工程部. 多层及高层建筑结构空间
有限元分析和设计软件 SATWE 用户手册及技术条件[M]. 2005.
（上接13页） 同时还可以加大框架梁的延性，更有利
于强柱弱梁结构设计构想的实现。
3）合理控制框架梁梁端底部钢筋进入框架柱的数量，是确保强柱弱梁实现的重要措施之一，应引起结构设计人员的高度重视。
4）现浇楼板的实际配筋影响着强柱弱梁的实现，对其影响程度量化一直困扰着结构设计，建议应加大相应的科研力度，近期内可采取近似方法予以考虑。
5）控制梁端的实际配筋量在合适的范围内，以符合程序设定的实配钢筋与计算钢筋的比例关系。
6）强柱弱梁的计算及设计方法尚需在工程实践中不断补充完善。
参考文献
[1] GB50011—2001建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，2001. [2] JGJ3—2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出版社. [3] GB50010—2002混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，2002. [4] CECS51:93钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程[S].
北京：中国计划出版社，1994.
[5] 朱炳寅. 建筑结构设计规范应用图解手册[M]. 北京：中国建筑工业
出版社，2005.
[6] 唐九如. 钢筋混凝土框架节点抗震[M].东南大学出版社，1989.
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结构力学位移法整理.
同济大学朱慈勉结构力学第7章位移法习题答案 7-1 试确定图示结构的位移法基本未知量数目，并绘出基本结构。 (a) (b) (c) 1个角位移3个角位移，1个线位移4个角位移，3个线位移 (d) (e) (f) 3个角位移，1个线位移2个线位移3个角位移，2个线位移 (g) (h) (i) 一个角位移，一个线位移一个角位移，一个线位移三个角位移，一个线位移
7-5 试用位移法计算图示结构，并绘出其内力图。 (a) 解：（1）确定基本未知量和基本结构 有一个角位移未知量，基本结构见图。 Z 1M 图 2 13 ql p M 图 （2）位移法典型方程 11110 p r Z R += （3）确定系数并解方程 i ql Z ql iZ ql R i r p 240 3 1831 ,82 12 12 111= =-∴-== （4）画M 图 M 图 l l l q
(b) 解：（1）确定基本未知量 1个角位移未知量，各弯矩图如下 1Z =1M 图 3 EI p M 图 （2）位移法典型方程 1111 0p r Z R += （3）确定系数并解方程 1115 ,352 p r EI R = =- 1 53502E I Z -= 114Z EI = （4）画M 图 () KN m M ?图 4m 4m 4m
解：（1）确定基本未知量 一个线位移未知量，各种M 图如下 1M 图 243 EI 243 EI 1243 EI p M 图 F R （2）位移法典型方程 11110 p r Z R +=（3）确定系数并解方程 1114 ,243 p p r EI R F = =- 14 0243 p EIZ F -= 12434Z EI = （4）画M 图 94 M 图 6m 6m F P 4
结构力学习题集——静定结构位移计算
第三章 静定结构的位移计算 一、判断题： 1、虚位移原理等价于变形谐调条件，可用于求体系的位移。 2、按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。 3、在非荷载因素(支座移动、温度变化、材料收缩等)作用下，静定结构不产生内力，但会有位移且位移只与杆件相对刚度有关。 4、求图示梁铰C 左侧截面的转角时，其虚拟状态应取： A. ; ; B. D. C. M =1 5、功的互等、位移互等、反力互等和位移反力互等的四个定理仅适用于线性变形体系。 6、已知M p 、M k 图，用图乘法求位移的结果为：()/()ωω1122y y EI +。 M k M p 2 1 y 1 y 2 * * ωω ( a ) M =1 7、图a 、b 两种状态中，粱的转角?与竖向位移δ间的关系为：δ=? 。 8、图示桁架各杆E A 相同，结点A 和结点B 的竖向位移均为零。 A a a 9、图示桁架各杆EA =常数，由于荷载P 是反对称性质的，故结点B 的竖向位移等于零。 二、计算题： 10、求图示结构铰A 两侧截面的相对转角?A ，EI = 常数。 q l l l /2 11、求图示静定梁D 端的竖向位移 ?DV 。 EI = 常数 ，a = 2m 。
a a a 10kN/m 12、求图示结构E 点的竖向位移。 EI = 常数 。 l l l l /3 2 /3 /3 q 13、图示结构，EI=常数 ，M =?90kN m , P = 30kN 。求D 点的竖向位移。 P 3m 3m 3m 14、求图示刚架B 端的竖向位移。 q 15、求图示刚架结点C 的转角和水平位移，EI = 常数 。 q 16、求图示刚架中Ｄ点的竖向位移。EI ＝ 常数 。 l l l/2 17、求图示刚架横梁中Ｄ点的竖向位移。 EI ＝ 常数 。
静定结构的位移计算
第4章 静定结构的位移计算 4.1 结构位移的概念 4.1.1 结构位移 结构都是由变形材料制成的，当结构受到外部因素的作用时，它将产生变形和伴随而来的位移。变形是指形状的改变，位移是指某点位置或某截面位置和方位的移动。 如图4.1(a)所示刚架,在荷载作用下发生如虚线所示的变形，使截面A 的形心从A 点移动到了A ′点，线段AA ′称为A 点的线位移，记为A ?，它也可以用水平线位移Ax ?和竖向线位移Ay ?两个分量来表示如图4.1(b)。同时截面A 还转动了一个角度，称为截面A 的角位移，用A ?表示。又如图4.2所示刚架，在荷载作用下发生虚线所示变形，截面A 发生了A ?角位移。同时截面B 发生了B ?的角位移，这两个截面的方向相反的角位移之和称为截面A 、B 的相对角位移，即B A AB ???+=。同理，C 、D 两点的水平线位移分别为 C ?如 D ?，这两个指向相反的水平位移之和称为C 、D 两点的水平相对线位移，既D C CD ?+?=?。 除上述位移之外，静定结构由于支座沉降等因素作用，亦可使结构或杆件产生位移，但结构的各杆件并不产生内力，也不产生变形，故把这种位移称为刚体位移。 一般情况下，结构的线位移、角位移或者相对位移，与结构原来的几何尺寸相比都是极其微小的。 图4.1 图4.2
引起结构产生位移的主要因素有：荷载作用、温度改变、支座移动及杆件几何尺寸制造误差和材料收缩变形等。 4.1.2 结构位移计算的目的 1. 验算结构的刚度 结构在荷载作用下如果变形太大，即使不破坏也不能正常使用。既结构设计时，要计算结构的位移，控制结构不能发生过大的变形。让结构位移不超过允许的限值，这一计算过程称为刚度验算。 2. 解算超静定 计算超静定结构的的反力和内力时，由于静力平衡方程数目不够，需建立位移条件的补充方程，所以必须计算结构的位移。 3. 保证施工 在结构的施工过程中，也常常需要知道结构的位移，以确保施工安全和拼装就位。 4. 研究振动和稳定 在结构的动力计算和稳定计算中，也需要计算结构的位移。 可见，结构的位移计算在工程上是具有重要意义的。 4.1.3 位移计算的有关假设 在求结构的位移时，为使计算简化，常采用如下假定： (1) 结构的材料服从胡克定律，既应力应变成线性关系。 (2) 结构的变形很小，不致影响荷载的作用。在建立平衡方程时，仍然用结构原有几何尺寸进行计算；由于变形微小，应力应变与位移成线性关系。 (3) 结构各部分之间为理想联结，不需要考虑摩擦阻力等影响。 对于实际的大多数工程结构，按照上述假定计算的结果具有足够的精确度。满足上述条件的理想化的体系，其位移与荷载之间为线性关系，常称为线性变形系。当荷载全部去掉后，位移即全部消失。对于此种体系，计算其位移可以应用叠加原理。 位移与荷载之间呈非线性关系的体系称为非线性变形体系。线性变形体系和非线性变形体系统称为变形体系。本书只讨论线性变形体系的位移计算。 4.2 变形体系的虚功原理 4.2.1 虚功和刚体系虚功原理 实功：若力在自身引起的位移上做功，所做的功称为实功。 虚功：若力在彼此无关的位移上做功，所做的功称为虚功。 虚功有两种情况：其一，在做功的力与位移中，有一个是虚设的，所做的功是虚功；
建筑力学常见问题解答5静定结构位移计算
建筑力学常见问题解答 5 静定结构位移计算 1.为什么要计算结构的位移？ 答：结构位移计算的目的有两个。一个目的是验算结构的刚度。在结构设计中，除了应该满足结构的强度要求外，还应该满足结构的刚度要求，即结构的变形不得超过规范规定的容许值(如屋盖和楼盖梁的挠度容许值为梁跨度的1/200～1/400，而吊车梁的挠度容许值规定为梁跨度的1/600)。另一个目的是为超静定结构的内力计算做准备。因为在超静定结构计算中，不仅要考虑结构的平衡条件，还必须满足结构的变形协调条件。 2. 产生位移的主要因素有哪些? 答：产生位移的主要因素有下列三种： (1)荷载作用；(2)温度变化和材料的热胀冷缩；(3)支座沉降和制造误差。 3.结构位移有哪两类？ 答：结构变形时，结构上某点产生的移动或某个截面产生的移动或转动，称为结构的位移。 结构的位移可分为两类：一类是线位移，指结构上某点沿直线方向移动的距离。另一类是角位移，指结构上某点截面转动的角度。 4. 线性变形体系的应用条件是什么？ 答：线性变形体系的应用条件是： (1) 材料处于弹性阶段，应力与应变成正比关系； (2) 结构变形微小，不影响力的作用。
线性变形体系也称为线性弹性体系，它的应用条件也是叠加原理的应用条件，所以，对线性变形体系的计算，可以应用叠加原理。 5.应怎样理解虚功中作功的力和位移的对应关系？ 答：功包含了两个要素——力和位移。 当做功的力与相应于力的位移彼此独立无关时，就把这种功称为虚功。在虚功中，力与位移是彼此独立无关的两个因素。不仅可以把位移状态看作是虚设的，也可以把力状态看作是虚设的，它们各有不同的应用。 6. 何谓虚功原理？ 答：变形体虚功原理表明：第一状态的外力在第二状态的位移上所做的外力虚功，等于第一状态上的内力在第二状态上的变形上所做的内力虚功。即外力虚功W12=内力虚功W/12 7.何谓广义力？何谓广义位移？ 答：如果一组力经历相应的位移作功。即一组力可以用一个符号F表示，相应的位移也可用一个符号Δ表示，这种扩大了的力和位移分别称为广义力和广义位移。 8.何谓单位荷载法？ 答：利用虚功原理建立结构在荷载作用下的位移计算公式时，首先要确定力状态和位移状态。 由于实际荷载作用下结构产生位移和变形，所以是位移状态，也可以称为实际状态。 为用虚功原理，还必须建立力状态。由于力状态和位移状态除了结构形式
结构的位移计算和刚度校核
第6章 结构位移计算和刚度校核 到上节课为止，我们把五种静定杆件结构的计算问题全讨论过了。我们知道内力计算问题属强度问题→是结力讨论的首要任务。 讲第一章时，结力的第二大任务：刚度问题，而要解决…，首先应该… 杆件结构位移计算 （结构变形+刚度位移） → { 刚度校核 截面设计 确定P max 又是超静定结构计算的基础（双重作用）。另外本章主要讨论各种杆件结构的位移 计算问题。 结构位移计算的依据是虚功原理，所以本章先讨论刚体、变形体的虚功原理，然后推导出杆件结构位移计算的一般公式，再讨论各种具体结构的位移计算。 §6-1概述 一、 结构的位移 画图：梁、刚架、桁架 （内力N 、Q 、M ——拉伸、剪切、弯曲） 截面C 线位移：C ? 角位移：C ? 结点的线位移： 两点（截面）相对线位移： 杆件的角位移： AB ? 两截面相对角位移： 两杆件相对角位移： 1、位移定义：由于结构变形或其它原因使结构各点的位置产生（相对）移动（线位移），使杆件横截面产生（相对）转动（角位移）。 截面C 线位移：C ?。一般 分解 成水平、垂直两方向： CH ?、CV ? 角位移：C ?
2、位移的分类：6种 绝对位移：点（截面）线位移——分解成水平、垂直两方向 截面角位移： 杆件角位移： 相对位移：两点（截面）相对线位移——沿连线方向 两截面相对角位移： 两杆件相对角位移： 统称为： 广义位移：角、线位移；相对、绝对位移 Δki：k：产生位移的方向；i：引起位移原因。如ΔA P、Δat、ΔA C 广义力：集中力、力偶、分布荷载，也可以是上述各种力的综合 二、引起位移的原因 1、荷载作用：（荷载→内力→变形→位移） 2、温度改变：静定结构，温度改变，→0应力非0应变→结构变形 （材料胀缩引起的位移性质同） 3、支座移动；(无应力，无应变，但几何位置发生变化) {刚体位移（制造误差同） 变形位移 三、计算位移的目的 1）刚度验算：最大挠度的限制 （框架结构弹性层间位移限值1/450） 2）为超静定结构的弹性分析打下基础 3）预先知道变形后的位置，以便作出一定的施工措施： （起重机吊梁、板）（屋架安装）（建筑起拱）（屋窗、门、过梁）（结构要求高，精密）四、计算位移的有关假定（简化计算） 1）弹性假设 2）小变形假设 建立平衡、应变与位移、位移与荷载成线性关系 3）理想约束（联结，不考虑阻力摩擦） 变形体系{ 线性变形体系（线弹性体系） 荷载和位移呈线性关系，且荷载全撤除后位移将全部消 失，无残余变形，（可用位移叠加原理） 非线形变形体系 （分段线形叠加） 4）位移叠加原理（类似内力、反力叠加）
结构力学：自测题4 结构位移计算
结构力学自测题4（第六章） 结构位移计算 姓名 学号 一、是 非 题（将 判 断 结 果 填 入 括 弧 ：以 O 表 示 正 确 ，以 X 表 示 错 误 ） 1、用 图 乘 法 可 求 得 各 种 结 构 在 荷 载 作 用 下 的 位 移 。( ) 2、图 示 简 支 梁 ，当 P 11= ，P 20= 时 ，1 点 的 挠 度 为 0.01653l EI / ，2 点 挠 度 为 0.0773l EI /。当 P 10=，P 21= 时 ，则 1 点 的 挠 度 为 0.0213 l EI / 。 （ ） l 3、已 知 图 a 所 示 刚 架 的 M P 图 如 图 b ，各 杆EI = 常 数，则 结 点 B 的 水 平 位 移 为：?BH = [ 1 /（EI ）]×[20×4×(1/2)×4 + (1/3)×4×48×(3/4)×4]=352/(EI ) （ 。（ ） (kN m) ( a ) ( b ) 4、在 非 荷 载 因 素 ( 支 座 移 动 ， 温 度 变 化 , 材 料 收 缩 等 ) 作 用 下 ， 静 定 结 构 不 产 生 内 力 ， 但 会 有 位 移 ， 且 位 移 只 与 杆 件 相 对 刚 度 有 关 。 （ ） 5、图 示 为 刚 架 的 虚 设 力 系 ， 按 此 力 系 及 位 移 计 算 公 式 可 求 出 杆 A C 的 转 角 。 （ ） C 1 P 6、图 示 梁 的 跨 中 挠 度 为 零 。 （ ） 7、图 示 梁 A B 在 所 示 荷 载 作 用 下 的 M 图 面 积 为 ql 33 。 （ ） l A l /2 8、图 示 桁 架 结 点 C 水 平 位 移 不 等 于 零 。 （ ） 9、图 示 对 称 桁 架 各 杆 E A 相 同 ， 结 点 A 和 结 点 B 的 竖 向 位 移 均 为 零 。 （ ） 10、图 示 桁 架 中 ， 结 点 C 与 结 点 D 的 竖 向 位 移 相 等 。 （ ） 二、选 择 题（ 将 选 中 答 案 的 字 母 填 入 括 弧 内 ） 1、图 示 结 构 A 截 面 转 角（设 顺 时 针 为 正）为 ： A .22Pa EI / ; B .-Pa EI 2 / ; C .542 Pa EI /() ; D .-542 Pa EI /() 。 （ ） a a 2、图 a 所 示 结 构 的 M P 图 示 于 图 b , B 点 水 平 位 移 ()→ 为 ： A . 5244ql EI ; B . 25484 ql EI ; C . 4854ql EI ; D . 16324 ql EI 。 （ ） l 2 ql /ql 2 3、图 示 刚 架 l a >>0 , B 点 的 水 平 位 移 是 ： A . 不 定 ， 方 向 取 决 于 a 的 大 小； B . 向 左 ； C . 等 于 零 ； D . 向 右 。（ ） 4、图 示 静 定 多 跨 粱 ， 当 EI 2 增 大 时 ， D 点 挠 度 ： A . 不 定 ， 取 决 于 EI EI 12；B . 减 小 ； C . 不 变 ； D . 增 大 。 （ ） 5、图 示 刚 架 中 杆 长 l ， EI 相 同 ，A 点 的 水 平 位 移 为: A. ()2302M l EI /→; B. ()M l EI 02 3/→; C. ()2302M l EI /←; D. ()02 3M l EI /←。 （ ） l M A 6、图 示 为 结 构 在 荷 载 作 用 下 的 M P 图 ， 各 杆 EI =常 数 ，支 座 B 截 面 处 的 转 角 为： A. 16/(EI ) ( 顺 时 针 ); B. 0; C. 8/(EI ) ( 顺 时 针 ); D. 18/(EI ) ( 顺 时 针 )。 （ ） 12kN.m B 7、图 示 桁 架 各 杆 EA =常 数 ， 则 结 点K 的 水 平 位 移 （ → ） 等 于 ： A. 2( 1+2 )Pa / (EA ) ; B. ( 4Pa ) / (EA ) ;
静定结构的位移计算
静定结构的位移计算
第4章 静定结构的位移计算 4.1 结构位移的概念 4.1.1 结构位移 结构都是由变形材料制成的，当结构受到外部因素的作用时，它将产生变形和伴随而来的位移。变形是指形状的改变，位移是指某点位置或某截面位置和方位的移动。 如图 4.1(a)所示刚架,在荷载作用下发生如虚线所示的变形，使截面A 的形心从A 点移动到了A ′点，线段AA ′称为A 点的线位移，记为A ?，它也可以用水平线位移Ax ?和竖向线位移Ay ?两个分量来表示如图4.1(b)。同时截面A 还转动了一个角度，称为截面A 的角位移，用A ?表示。又如图4.2所示刚架，在荷载作用下发生虚线所示变形，截面A 发生了A ?角位移。同时截面B 发生了B ?的角位移，这两个截面的方向相反的角位移之和称为截面A 、B 的相对角位移，即B A AB ???+=。同理，C 、D 两点的水平线位移分别为C ?如D ?，这两个指向相反的水平位移之和称为 C 、 D 两点的水平相对线位移，既D C CD ?+?=?。 除上述位移之外，静定结构由于支座沉降
第4章静定结构的位移计算70 等因素作用，亦可使结构或杆件产生位移，但结构的各杆件并不产生内力，也不产生变形，故把这种位移称为刚体位移。 一般情况下，结构的线位移、角位移或者相对位移，与结构原来的几何尺寸相比都是极其微小的。 4.1 图
71 第4章静定结构的位移计算 引起结构产生位移的主要因素有：荷载作用、温度改变、支座移动及杆件几何尺寸制造误差和材料收缩变形等。 4.1.2 结构位移计算的目的 1. 验算结构的刚度 结构在荷载作用下如果变形太大，即使不破坏也不能正常使用。既结构设计时，要计算结构的位移，控制结构不能发生过大的变形。让结构位移不超过允许的限值，这一计算过程称为刚度验算。 2. 解算超静定 计算超静定结构的的反力和内力时，由于静力平衡方程数目不够，需建立位移条件的补充方程，所以必须计算结构的位移。 3. 保证施工 在结构的施工过程中，也常常需要知道结构的位移，以确保施工安全和拼装就位。 4. 研究振动和稳定 在结构的动力计算和稳定计算中，也需要计算结构的位移。 可见，结构的位移计算在工程上是具有重
结构力学位移法题及答案
超静定结构计算——位移法 一、判断题: 1、判断下列结构用位移法计算时基本未知量的数目。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) EI EI EI EI 2EI EI EI EI EA EA a b EI= EI=EI= 24442 2、位移法求解结构内力时如果P M 图为零,则自由项1P R 一定为零。 3、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 4、位移法的基本结构可以就是静定的,也可以就是超静定的。 5、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 二、计算题: 12、用位移法计算图示结构并作M 图,横梁刚度EA →∞,两柱线刚度 i 相同。 2 13、用位移法计算图示结构并作M 图。E I =常数。 l l l /2l /2
14、求对应的荷载集度q 。图示结构横梁刚度无限大。已知柱顶的水平位移为 ()5123/()EI →。 12m 12m 8m q 15、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l l l 16、用位移法计算图示结构,求出未知量,各杆EI 相同。 4m 19、用位移法计算图示结构并作M 图。 q l l 20、用位移法计算图示结构并作M 图。各杆EI =常数,q = 20kN/m 。 23、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。
l l 2 24、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l q l 29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的EI 相同。 q q l l /2/2 32、用位移法作图示结构M 图。 E I =常数。 q q l l /2 l /2l 36、用位移法计算图示对称刚架并作M 图。各杆EI =常数。 l l
结构力学位移法题及答案
超静定结构计算——位移法 一、判断题： 1、判断下列结构用位移法计算时基本未知量的数目。 （1） （2） （3） （4） （5） （6） EI EI EI EI 2EI EI EI EI EA EA a b EI= EI=EI= 24442 2、位移法求解结构内力时如果P M 图为零，则自由项1P R 一定为零。 3、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 4、位移法的基本结构可以是静定的，也可以是超静定的。 5、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 二、计算题： 12、用位移法计算图示结构并作M 图，横梁刚度EA →∞，两柱线刚度 i 相同。 2 13、用位移法计算图示结构并作M 图。E I =常数。
l l l/2l/2 14、求对应的荷载集度q。图示结构横梁刚度无限大。已知柱顶的水平位移为 () 5123 /() EI→。 12m12m 8m q 15、用位移法计算图示结构并作M图。EI =常数。 l l l 16、用位移法计算图示结构，求出未知量，各杆EI相同。 4m 19、用位移法计算图示结构并作M图。 q l l
20、用位移法计算图示结构并作M 图。各杆EI =常数，q = 20kN/m 。 6m 6m 23、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l 2 24、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 q 29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的EI 相同。 q q l l /2/2 32、用位移法作图示结构M 图。 E I =常数。
q l l /2 l /2l 36、用位移法计算图示对称刚架并作M 图。各杆EI =常数。 l l 38、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 q l l l l 42、用位移法计算图示结构并作M 图。 2m 2m 43、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。
第四章 静定结构的位移计算
第四章静定结构的位移计算 一. 教学内容 理解广义力和广义位移的概念、虚功原理、单位荷载法、图乘法、互等定理。 能利用单位荷载法正确的计算结构在荷载作用及支座移动下和温度变化下 的位移。 掌握图乘法及应用条件，能用图乘法计算粱和刚架的位移；能够计算桁架的位移。 一. 教学目的 掌握各种静定结构的位移计算,为超静定结构的内力和位移计算打好基础。 二. 主要章节 第一节、概述 第二节、功和虚功原理 第三节、单位荷载法计算位移的 第四节、结构在荷载作用下的位移计算 第五节、图乘法 第六节、温度作用时静定结构的位移计算 第七节、支座移动时静定结构的位移计算 第八节、线性变形体系的互等定理 §6-9 小结 §6-10 思考与讨论 §6-11 习题 §6-12 测验 三. 学习指导 本章是静定结构与超静定结构的联结部分，一方面有相对的独立性，另一方面又是学习超静定结构的基础，因此应当有一个正确的学习态度。本章的理论基础是虚功原理，重点是单位荷载法和图乘法的应用，因此应当加强学习和练习。 四. 参考资料 《建筑力学教程》P61～80 第一节、概述
一. 教学目的 了解位移的概念。 二. 主要内容 . 结构位移计算概述 三. 学习指导 本节是静定结构与超静定结构的联结部分，本节的关键是概念的理解，应在理解虚力原理的基础上掌握计算静结构在支座移动时的位移，因而加深单位荷载法的理解，为今后的学习打下一个良好的基础。 四. 参考资料 《建筑力学》P61 6.1.1位移的概念： 结构在荷载、温度变化、支座移动与制造误差等各种因素作用下发生变形，因而结构上个点的位置会有变动。这种位置的变动称为位移。 结构的位移通常有两种（图6-1）：截面的移动----线位移；截面的转动----角位移。 图6-1 结构位移计算的目的： (1) 验算结构的刚度，校核结构的位移是否超过允许限值，以防止构件和结构产生过大的变形而影响结构的正常使用。 (2) 为超静定结构的内力计算打下基础。因为，位移计算是计算超静定结构的一个组成部分。 6.1.2.产生位移的原因：
静定结构位移计算练习题(答案在后)
静定结构的位移计算 一、判断题： 1、虚位移原理等价于变形谐调条件，可用于求体系的位移。 2、按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。 3、在非荷载因素(支座移动、温度变化、材料收缩等)作用下，静定结构不产生内力，但会有位移且位移只与杆件相对刚度有关。 4、求图示梁铰C 左侧截面的转角时，其虚拟状态应取： A. ; ; B. D. C. M =1 5、功的互等、位移互等、反力互等和位移反力互等的四个定理仅适用于线性变形体系。 6、已知M p 、M k 图，用图乘法求位移的结果为：()/()ωω1122y y EI +。 M k M p 2 1 y 1 y 2 * * ωω ( a ) M 1 7、图a 、b 两种状态中，粱的转角?与竖向位移δ间的关系为：δ=? 。 二、计算题： 10、求图示结构铰A 两侧截面的相对转角?A ，EI = 常数。 q l l l /2 11、求图示静定梁D 端的竖向位移 ?DV 。 EI = 常数 ，a = 2m 。
a a a 10kN/m 12、求图示结构E 点的竖向位移。 EI = 常数 。 l l l /3 2 /3 /3 q 14、求图示刚架B 端的竖向位移。 15、求图示刚架结点C 的转角和水平位移，EI = 常数 。 17、求图示刚架横梁中Ｄ点的竖向位移。 EI ＝ 常数 。 18、求图示刚架中D 点的竖向位移。 E I = 常数 。 q l l l/2
19、求图示结构Ａ、Ｂ两截面的相对转角，EI＝常数。 23 l/ l/3 20、求图示结构A、B两点的相对水平位移，E I = 常数。 l l 26、求图示刚架中铰C两侧截面的相对转角。 27、求图示桁架中D点的水平位移，各杆EA 相同。 D 30、求图示结构D点的竖向位移，杆AD的截面抗弯刚度为EI，杆BC的截面抗拉（压）刚度为EA。
结构力学位移法解析
第十章位移法 §10－1 概述 位移法——以结点位移（线位移，转角）为基本未知量的方法。 基本概念：以刚架为例（图10-1） 基本思路：以角位移Z1为基本未知量 平衡条件——结点1的力矩平衡 位移法要点：一分一合 ①确定基本未知量（变形协调）基本体系－独立受力变形的杆件 ②将结构拆成杆件－杆件分析（刚度方程－位移产生内力、荷载产生内力） ③将结构杆件合成结构：整体分析——平衡条件——建立方程 §10－2 等截面直杆的转角位移方程 单跨超静定梁——由杆端位移求杆端力——转角位移方程 矩阵形式 一、端（B端）有不同支座时的刚度方程 （1）B端固定支座 （2）B端饺支座 （3）B端滑动支座 二、由荷载求固端力（3*，4，11*，12，19，20） （1）两端固定 （2）一端固定，一端简支 （3）一端固定，一端滑动（可由两端固定导出） 三、一般公式 叠加原理杆端位移与荷载共同作用 杆端弯矩：（10-1） 位移法意义（对于静定、超静定解法相同） 基本未知量－被动（由荷载等因素引起） →按主动计算——位移引起杆端力＋荷载的固端力 →结点满足平衡 正负号规则——结点转角（杆端转角） 弦转角——顺时针为正 杆端弯矩 位移法三要素： 1.基本未知量－独立的结点位移 2.基本体系－原结构附加约束，分隔成独立变力变形的杆件体系。 3.基本方程－基本体系在附加约束上的约束力（矩）与原结构一致 （平衡条件）
§10－3基本未知量的确定 角位移数＝刚结点数（不计固定端） 线位移数＝独立的结点线位移 观察 几何构造分析方法——结点包括固定支座）变铰结点 铰结体系的自由度数＝线位移数 ――即使其成为几何不变所需添加的链杆数。 §10－4典型方程及计算步骤 典型方程（10－5、6） 无侧移刚架的计算 无侧移刚架－只有未知结点角位移的刚架（包括连续梁）（△＝0） 有侧移刚架计算 有侧移刚架――除结点有位移外还有结点线位移 求解步骤： （1）确定基本未知量：Z i （按正方向设基本未知量）——基本体系， （2）作荷载、Z i = 1 —— ()()01i P i i M M ??==、图 （3）求结点约束力矩：荷载 —— 自由项R Ip ，及ΔJ = 1 —— 刚度系数 k IJ （4）建立基本方程：[k IJ ]{ Z i } + { R Ip } = {0} —— 附加约束的平衡条件 求解Z i （Δi ） (5) 叠加法作i i P Z M M M ∑+= §10－5 直接建立位移法方程 求解步骤： （1）确定基本未知量：Z i （按正方向设基本未知量）——基本体系， （2）写杆端弯矩（转角位移方程） （3）建立位移法方程—— 附加约束的平衡，求解Z i (4) 叠加法作i i P Z M M M ∑+= §10－6 对称性利用 对称结构 对称荷载作用 —— 变形对称，内力对称 （M 、N 图对称，Q 图反对称——Q 对称） 反对称荷载作用 —— 变形反对称，内力反对称 （M 、N 图反对称，Q 图对称——Q 反对称） —— 取半跨 对称结构上的任意荷载 ——对称荷载＋反对称荷载
结构力学自测题4 结构位移计算
结构力学自测题4（第六章） 结构位移计算 姓名 学号 一、是 非 题（将 判 断 结 果 填 入 括 弧 ：以 O 表 示 正 确 ，以 X 表 示 错 误 ） 1、用 图 乘 法 可 求 得 各 种 结 构 在 荷 载 作 用 下 的 位 移 。( ) 2、图 示 简 支 梁 ，当 P 11= ，P 20= 时 ，1 点 的 挠 度 为 0.01653l EI / ，2 点 挠 度 为 0.0773l EI /。当 P 10=，P 21= 时 ，则 1 点 的 挠 度 为 0.0213 l EI / 。 （ ） l 3、已 知 图 a 所 示 刚 架 的 M P 图 如 图 b ，各 杆EI = 常 数，则 结 点 B 的 水 平 位 移 为：?BH = [ 1 /（EI ）]×[20×4×(1/2)×4 + (1/3)×4×48×(3/4)×4]=352/(EI ) （ 。（ ） (kN m) ( a )( b ) 4、在 非 荷 载 因 素 ( 支 座 移 动 ， 温 度 变 化 , 材 料 收 缩 等 ) 作 用 下 ， 静 定 结 构 不 产 生 内 力 ， 但 会 有 位 移 ， 且 位 移 只 与 杆 件 相 对 刚 度 有 关 。 （ ） 5、图 示 为 刚 架 的 虚 设 力 系 ， 按 此 力 系 及 位 移 计 算 公 式 可 求 出 杆 A C 的 转 角 。 （ ） C 1 P 6、图 示 梁 的 跨 中 挠 度 为 零 。 （ ） 7、图 示 梁 A B 在 所 示 荷 载 作 用 下 的 M 图 面 积 为 ql 33 。 （ ） l A l /2 8、图 示 桁 架 结 点 C 水 平 位 移 不 等 于 零 。 （ ） 9、图 示 对 称 桁 架 各 杆 E A 相 同 ， 结 点 A 和 结 点 B 的 竖 向 位 移 均 为 零 。 （ ） 10、图 示 桁 架 中 ， 结 点 C 与 结 点 D 的 竖 向 位 移 相 等 。 （ ） 二、选 择 题（ 将 选 中 答 案 的 字 母 填 入 括 弧 内 ） 1、图 示 结 构 A 截 面 转 角（设 顺 时 针 为 正）为 ： A .22Pa EI / ; B .-Pa EI 2 / ; C .542Pa EI /() ; D .-542 Pa EI /() 。 （ ） a a A 2、图 a 所 示 结 构 的 M P 图 示 于 图 b , B 点 水 平 位 移 ()→ 为 ： A . 5244ql EI ; B . 25484 ql EI ; C . 4854ql EI ; D . 16324 ql EI 。 （ ） l 2 ql /ql 2 3、图 示 刚 架 l a >>0 , B 点 的 水 平 位 移 是 ： A . 不 定 ， 方 向 取 决 于 a 的 大 小； B . 向 左 ； C . 等 于 零 ； D . 向 右 。（ ） 4、图 示 静 定 多 跨 粱 ， 当 EI 2 增 大 时 ， D 点 挠 度 ： A . 不 定 ， 取 决 于 EI EI 12；B . 减 小 ； C . 不 变 ； D . 增 大 。 （ ） 5、图 示 刚 架 中 杆 长 l ， EI 相 同 ，A 点 的 水 平 位 移 为: A. ()2302 M l EI /→; B. ()M l EI 02 3/→; C. ()2302 M l EI /←; D. ()02 3M l EI /←。 （ ） l M A 6、图 示 为 结 构 在 荷 载 作 用 下 的 M P 图 ， 各 杆 EI =常 数 ，支 座 B 截 面 处 的 转 角 为： A. 16/(EI ) ( 顺 时 针 ); B. 0; C. 8/(EI ) ( 顺 时 针 ); D. 18/(EI ) ( 顺 时 针 )。 （ ） 4m 2m 12kN.m B 7、图 示 桁 架 各 杆 EA =常 数 ， 则 结 点K 的 水 平 位 移 （ → ） 等 于 ： A. 2( 1+2 )Pa / (EA ) ; B. ( 4Pa ) / (EA ) ; C. ( 2+2 )Pa / ( EA ) ; D. ( 3Pa ) / (EA ) 。 （ ） a a
结构力学位移法题及答案
> 超静定结构计算——位移法 一、判断题： 1、判断下列结构用位移法计算时基本未知量的数目。 （1） （2） （3） （4） （5） （6） EI EI EI EI 2EI EI EI EI EA EA a b EI= EI=EI= 24442 @ 2、位移法求解结构内力时如果P M 图为零，则自由项1P R 一定为零。 3、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 4、位移法的基本结构可以是静定的，也可以是超静定的。 5、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 二、计算题： 12、用位移法计算图示结构并作M 图，横梁刚度EA →∞，两柱线刚度 i 相同。 2 * 13、用位移法计算图示结构并作M 图。E I =常数。
l l /2l /2 14、求对应的荷载集度q 。图示结构横梁刚度无限大。已知柱顶的水平位移为 ()5123/()EI →。 12m 12m 8m q 15、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l l l — 16、用位移法计算图示结构，求出未知量，各杆EI 相同。 4m 19、用位移法计算图示结构并作M 图。 q l l
20、用位移法计算图示结构并作M 图。各杆EI =常数，q = 20kN/m 。 6m 6m | 23、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l 2 24、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 q 29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的EI 相同。 q q l l /2/2 * 32、用位移法作图示结构M 图。 E I =常数。
建筑力学基本计算4结构的位移计算
建筑力学基本计算4 结构的位移计算 1、基本概念和计算要求 在学习结构的位移计算时,应注意下列几点： 1） 位移计算的目的主要是考虑结构的刚度计算和为力法打下基础，后一个更为重要。 2） 虚功原理是位移计算的基础，在学习时，着重要考虑由虚功原理得出的位移求解公式及其每一项的物理意义。 3） 在用单位荷载法计算位移时，关键是虚设单位力（广义力）的位置、方向和性质都必须与所求位移一一对应。 2、基本计算方法 结构位移的计算方法主要有积分法和图乘法两种： 1） 积分法：在用积分法计算结构位移的时候，着重考虑梁和刚架的位移计算，所以位移计算公式为∑??=?ds EI M M P k ，从而，只需要分段建立弯矩方程，就可以利用积分公 式求出位移。 2） 图乘法：对于利用图乘法求结构的位移这是一个最重要也是最常用的方法。最后公式为 ∑?=?EI y C ω，从而，需要分别画出荷载作用下的M P 图和虚设单位荷载作用下的M 图，就可以利用图乘公式求位移。 3、计算步骤和常用方法 考试要求一般为求解常见荷载作用下梁和刚架的位移，积分法作为基础，而图乘法是最常用的方法和手段。计算过程中要注意： 1） 图乘法的三个适用条件，只要有一条不满足，就不能使用图法。 2） 在使用图乘法的基本公式时，要理解图乘法是以一个弯矩图的面积ω乘以其形心所对应的另一个直线弯矩图上的竖标y C ，再除以EI 。特别注意竖标y C 必须从直线弯矩图上取得。 3） 要学会能正确灵活使用图乘的公式，首先要熟练掌握图乘法的计算步骤，包括支座反力的计算、弯矩图的绘制、基本图形的面积和形心、图乘时的正负号取舍等等；其次要灵活运用图乘法的技巧（即图乘法中图形叠加概念的灵活运用）。 4） 学会掌握标准抛物线的判别方法，即看抛物线顶点处的切线是否与基线相平行。 5） 用图乘法计算位移时所求位移的方向须按计算结果的正负判定，当计算结果为正，说明所求位移的方向与虚设单位力的方向一致，否则相反。 4、举例 试求图（a ）所示刚架结点B 的水平位移ΔBx ，EI 为常数。 [解] 先作出M P 图和1M 图，如图（b ）、（c ）所示。M P 图为荷载单独作用下的弯矩图；1M 图为在B 点水平方向虚设单位力F P =1情况下结构的弯矩图。 由图乘法，可得 ∑++=?=?)(1332211y y y EI EI y C Bx ωωωω
结构力学位移法题与答案解析
超静定结构计算——位移法 一、判断题： 1、判断下列结构用位移法计算时基本未知量的数目。 （1）（2）（3） （4）（5）（6） EI EI EI EI 2EI EI EI EI EA EA a b EI= EI= EI= 2 444 2 2、位移法求解结构力时如果P M图为零，则自由项1P R一定为零。 3、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 4、位移法的基本结构可以是静定的，也可以是超静定的。 5、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 二、计算题：
12、用位移法计算图示结构并作M 图，横梁刚度EA →∞，两柱线刚度 i 相同。 2 13、用位移法计算图示结构并作M 图。E I =常数。 l l l /2l /2 14、求对应的荷载集度q 。图示结构横梁刚度无限大。已知柱顶的水平位移为 ()5123/()EI →。 12m 12m 8m q 15、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l l l
16、用位移法计算图示结构，求出未知量，各杆EI 相同。 4m 19、用位移法计算图示结构并作M 图。 q l l 20、用位移法计算图示结构并作M 图。各杆EI =常数，q = 20kN/m 。 6m 6m 23、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l 2 24、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。
l q l 29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的EI 相同。 q q l l /2/2 32、用位移法作图示结构M 图。 E I =常数。 q q l l /2 l /2l 36、用位移法计算图示对称刚架并作M 图。各杆EI =常数。 l l
4.结构位移计算
第16讲：计算结构位移的目的；功的有关概念；计算结构位移的一般公式。 要求：了解计算位移的目的及虚功原理等概念；理解计算位移的一般公式。 重点：计算结构位移的一般公式的推导 第四章结构位移计算 1、计算结构位移的目的 ⑴计算结构的位移以验算其刚度，保证使用过程中不致发生过大的位移。 ⑵为超静定结构计算打下基础。计算超静定结构时，除利用静力平衡条件外，还必须考虑结构的位移条件。 2、产生位移的原因 ⑴荷载作用；⑵温度变化和材料胀缩；⑶支座沉陷和制造误差。 3、结构位移与应变 ⑴如图4-1所示，多跨静定梁支座A有给定位移c A时，各杆只发生刚体运动，而应变等于零（支座反力和各杆内力为零）。 ⑵如图4-2所示，简支梁在荷载q作用下各点产生线位移（挠度ω），同时梁内因承受弯矩M而产生曲率κ（曲率半径R=1/κ）和应变ε（一边纤维拉伸，一边纤维压缩）。 *4、结构位移的度量 如图所示 ⑴线位移：△A ～水平分位移△Ax，竖向分位移△Ay。 ⑵角位移（转角）：θA 。 位移计算是一个几何问题，但最好的解法是虚功法。本章中先应用刚体虚功原理计算刚体体系的位移，再讨论变形体虚功原理和应用变形体虚功原理求变形体体系的位移。 §4－1 虚力原理求刚体体系的位移 对于具有理想约束的刚体体系，其虚功原理可表述如下：设体系上作用一任意的平衡力系，又设体系发生符合约束条件的无限小刚体体系位移，则主动力在位移上所作虚功总和恒等于零。 强调指出：体系上的力系与位移二者是独立无关的。因此在应用中，可以把位移看作虚设的，也可以把力系看作虚设的。虚设位移与给定力系之间应用虚功原理的形式称为虚位移原理，可利用虚设位移的几何关系求给定力系中的未知力。虚设力系与实际位移之间应用虚功原理的形式称为虚力原理，可用于求实际位移中的未知位移。 1、虚力原理 如图4-3a所示简支梁，A支座向上移动c1，现拟求B点竖向位移Δ。 为此，对如图4-3a中的位移状态应用虚功原理。这里，位移状态是给定的，力系则可根据需要来虚设。 在拟求位移Δ方向设置单位荷载，这个 ＇
结构力学-第7章 位移法
第7章位移法 一. 教学目的 掌握位移法的基本概念； 正确的判断位移法基本未知量的个数； 熟悉等截面杆件的转角位移方程； 熟练掌握用位移法计算荷载作用下的刚架的方法 了解位移法基本体系与典型方程的物理概念和解法。 二. 主要章节 §7-1 位移法的基本概念 §7-2 杆件单元的形常数和载常数—位移法的前期工作 §7-3 位移法解无侧移刚架 §7-4 位移法解有侧移刚架 §7-5 位移法的基本体系 §7-6 对称结构的计算 ＊§7-7支座位移和温度改变时的位移法分析（选学内容） §7-8小结 §7-9思考与讨论 三. 学习指导 位移法解超静定结构的基础是确定结构的基本未知量以及各个杆件的转角位移方程，它不仅可以解超静定结构，同时还可以求解静定结构，另外，要注意杆端弯矩的正负号有新规定。 四. 参考资料
《结构力学(Ⅰ)-基本教程第3版》P224～P257 第六章我们学习了力法，力法和位移法是计算超静定结构的两个基本方法，力法发展较早，位移法稍晚一些。力法把结构的多余力作为基本未知量，将超静定结构转变为将定结构，按照位移条件建立力法方程求解的；而我们今天开始学的这一章位移法则是以结构的某些位移作为未知量，先设法求出他们，在据以求出结构的内力和其他位移。由位移法的基本原理可以衍生出其他几种在工程实际中应用十分普遍的计算方法，例如力矩分配法和迭代法等。因此学习本章内容，不仅为了掌握位移法的基本原理，还未以后学习其他的计算方法打下良好的基础。此外，应用微机计算所用的直接刚度法也是由位移法而来的，所以本章的内容也是学习电算应用的一个基础。 本章讨论位移法的原理和应用位移法计算刚架，取刚架的结点位移做为基本未知量，由结点的平衡条件建立位移法方程。位移法方程有两种表现形式：①直接写平衡返程的形式（便于了解和计算）②基本体系典型方程的形式（利于与力法及后面的计算机计算为基础的矩阵位移法相对比，加深理解） §7-1位移法的基本概念 1.关于位移法的简例 为了具体的了解位移法的基本思路，我们先看一个简单的桁架的例子：课本P225。图7-1和图7-2所示。 (a)(a)