静定刚架的内力计算及内力图

静定刚架的内力计算及内力图
静定刚架的内力计算及内力图

静定刚架的内力计算及内力图(步骤)

求如图所示的刚架内力图:

q

XD

解:(1)求支座反力。

ΣΧ=0 求得XD=q α(

) ΣMA=0 求得YD=

32

q α (

) ΣY=0解得YA=

12

q α(

(2)画轴力图N N AB =-

1

2

q α(压) N AC =- q α

(压) N CD =-

32

q α(压)

求轴力可以从任一侧求,可设为正(即拉),按平衡求出为正值即为拉,负值即为压。 注:轴力图画在哪侧皆可,但一定要标出正负号。 轴力图N 如下;

q α

32

q α

(3)剪力图V

V AE =0 V EB =- q α V DC =q α V BC =

12

q α V CB =-

32

q α v cd=q α

特点:没有荷载部分为平直线,有均布荷载部分为斜直线。 剪力图V 如下

剪力图画在哪侧皆可,

(4)画弯矩图(刚架内侧受拉为正,外侧受拉为负)

区段叠加的控制点为 1 端部 2均布荷载的起止点 3其他的位置可分开求或叠加(一般在一个段内有集中力作用在均布荷载的位置上时,在集中力处分开。) 先求每根杆两端的弯矩,用虚线连接,段间空载的直接连接,有力的叠加。

M 图特点:1均布荷载:抛物线 2无荷载:直线 3集中力:与力一致的方向产生尖点

叠加大小 集中力点处:力的方向叠加

Fab l

(特别地,当α=b 时代入式子为fl 41

) 均

布荷载中点:2

8

ql

M AB =0 M BA =q α2

(左) M DC =0 M CD = q α×2α=2q α2

(右)

M BC = q α2(上) M CB

CD

受力处E l

22a 0,再用直线连接即可。

注:不管是简支梁与否,受力处的叠加都是加上M=

Fab

l

。 受均布荷载的中点处叠加的弯矩的大小是向力的方向移动M=2

8

ql 注:此处所说的简支

是两端有支撑即可。

结构力学:自测题2 静定梁、刚架内力计算

结构力学自测题2(第三章) 静定梁、刚架内力计算 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、在 静 定 刚 架 中 ,只 要 已 知 杆 件 两 端 弯 矩 和 该 杆 所 受 外 力 , 则 该 杆 内 力 分 布 就 可 完 全 确 定 。( ) 2、图 示 结 构 B 支 座 反 力 等 于 P /2 () ↑。 ( ) 3、图 示 结 构 的 支 座 反 力 是 正 确 的 。 ( ) 4、图 示 结 构 ||M C =0 。 ( ) a a 5、图 示 两 相 同 的 对 称 三 铰 刚 架,承 受 的 荷 载 不 同 , 但 二 者 的 支 座 反 力 是 相 同 的。( ) 6、图 示 结 构 M 图 的 形 状 是 正 确 的 。 ( ) M 图 二、选 择 题 ( 将 选 中 答 案 的 字 母 填 入 括 弧 内 ) 1、对 图 示 的 AB 段 , 采 用 叠 加 法 作 弯 矩 图 是 : A. 可 以 ; B. 在 一 定 条 件 下 可 以 ; C. 不 可 以 ; D. 在 一 定 条 件 下 不 可 以 。 ( ) 2、图 示 两 结 构 及 其 受 载 状 态 , 它 们 的 内 力 符 合 。 A. 弯 矩 相 同 , 剪 力 不 同 ; B. 弯 矩 相 同 , 轴 力 不 同 ; C. 弯 矩 不 同 , 剪 力 相 同 ; D. 弯 矩 不 同 , 轴 力 不 同 。 ( ) P P l l l 3、 图 示 结 构 M K ( 设 下 面 受 拉 为 正 ) 为 : A. qa 22 ; B -qa 2 2 ; C. 3qa 2 2 ; D. 2qa 2 。 ( ) 2 a 4、图 示 结 构 M DC (设 下 侧 受 拉 为 正 )为 : A. - Pa ; B. Pa ; C. -Pa ; D. Pa 2。 ( ) 三、填 充 题 ( 将 答 案 写 在 空 格 内 ) 1、在 图 示 结 构 中, 无 论 跨 度,高 度 如 何 变 化,M CB 永 远 等 于 M BC 的 倍 , 使 刚 架 侧 受 拉 。 q 2、图 示 结 构 支 座 A 转 动 ? 角 ,M AB = ________________, R C = ________________ 。 B C a a A ? 2a 2 3、对 图 示 结 构 作 内 力 分 析 时 , 应 先 计 算_________部 分 , 再 计 算____________部 分 。 4、.图 示 结 构 DB 杆 的 剪 力 Q DB = _______ 。 2m 4m 4m 5、.图 示 梁 支 座 B 处 左 侧 截 面 的 剪 力 Q B 左 =_______ 。已 知 l = 2m 。 q

门式刚架计算模板

一、设计资料 某单层工业厂房,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度24m ,长度48m ,柱距6m ,檐口标高11m ,屋面坡度1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板,内填充保温层,考虑经济、制造和安装方便,檩条和墙梁 均采用冷弯薄壁卷边C 型钢,钢材采用Q345钢,2 /310mm N f =,2/180mm N f v =,基础混凝土标号C30,2 /3.14mm N f c =,焊条采用E50型。刚架平面布置图,屋面檩条布置图,柱间支撑布置草图, 钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。 刚架平面布置图 屋面檩条布置图

柱间支撑布置草图 计算模型及风荷载体形系数 二、荷载计算 2.1 计算模型的选取 取一榀刚架进行分析,柱脚采用铰接,刚架梁和柱采用等截面设计。 2.2 荷载取值计算: (1) 屋盖永久荷载标准值 彩色钢板 0.40 2kN m 保温层 0.60 2kN m 檩条 0.08 2kN m 钢架梁自重 0.15 2kN m 合计 1.23 2 kN m (2) 屋面活载和雪载 0.30 2 /KN m 。

(3) 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2 /KN m (4) 风荷载标准值 基本风压:m kN /525.050.005.10=?=ω。根据地面粗糙度类别为B 类,查得风荷载高度变化系数:当高度小于10m 时,按10m 高度处的数值采用,z μ=1.0。风荷载体型系数s μ:迎风柱及屋面分别为+0.25和-1.0,背风面柱及屋面分别为-0.55和-0.65。 2.3 各部分作用的荷载标准值计算 (1) 屋面荷载: 标 准 值: m kN /42.7cos 1 623.1=??θ 柱身恒载: m kN /00.3650.0=? (2) 屋面活载 屋面活载雪载m kN /81.1cos 1 630.0=? ?θ (3) 风荷载 以左吹风为例计算,右吹风同理计算,根据公式0ωμμωs z k =计算,z μ查表m h 10≤,取1.0,s μ取值如图1.2所示。(地面粗糙度B 类) 迎风面 侧面2 /131.050.005.10.125.0m kN k =???=ω,m kN q /79.06131.01=?= 屋顶2 /525.050.005.10.100.1m kN k -=???-=ω,m kN q /15.36525.02-=?-=

【免费下载】静定刚架的内力计算及内力图

静定刚架的内力计算及内力图(步骤)求如图所示的刚架内力图: XD 解:(1)求支座反力。 ΣΧ=0求得XD=qα()ΣMA=0求得YD=qα()ΣY=0解得 3 2 YA=qα() 1 2 (2)画轴力图N N AB=-qα(压)N AC=- qα(压) N CD=-qα(压) 1 2 3 2 求轴力可以从任一侧求,可设为正(即拉),按平衡求出为正值即为拉,负值即为压。 注:轴力图画在哪侧皆可,但一定要标出正负号。轴力图N如下; qα - --

qα32 (3)剪力图V V AE =0 V EB =- qα V DC =qα V BC =qα V CB =-qα v cd=qα1232特点:没有荷载部分为平直线,有均布荷载部分为斜直线。 剪力图V 如下(4)画弯矩图(刚架内侧受拉为正,外侧受拉为负)区段叠加的控制点为 1 端部 2均布荷载的起止点 3其他的位置可分开求或叠加(一般在一个段内有集中力作用在均布荷载的位置上时,在集中力处分开。)先求每根杆两端的弯矩,用虚线连接,段间空载的直接连接,有力的叠加。M 图特点:1均布荷载:抛物线 2无荷载:直线 3集中力:与力一致的方向产生尖点叠加大小 集中力点处:力的方向叠加 (特别地,当α=b 时代入式子为) Fab l fl 41均布荷载中点:2 8 ql M AB =0 M BA =qα2(左) M DC =0 M CD = qα×2α=2qα2(右) M BC = qα2(上) M 对全部高中

CD 受力处E 0,再用直线连接即可。注:不管是简支梁与否,受力处的叠加都是加上M=。Fab l 受均布荷载的中点处叠加的弯矩的大小是向力的方向移动M=注:此处所说的简支28ql 是两端有支撑即可。

3静定结构的内力分析习题解答

第3章 静定结构的力分析习题解答 习题3.1 是非判断题 (1) 在使用力图特征绘制某受弯杆段的弯矩图时,必须先求出该杆段两端的端弯矩。( ) (2) 区段叠加法仅适用于弯矩图的绘制,不适用于剪力图的绘制。( ) (3) 多跨静定梁在附属部分受竖向荷载作用时,必会引起基本部分的力。( ) (4) 习题3.1(4)图所示多跨静定梁中,CDE 和EF 部分均为附属部分。( ) 习题3.1(4)图 (5) 三铰拱的水平推力不仅与三个铰的位置有关,还与拱轴线的形状有关。( ) (6) 所谓合理拱轴线,是指在任意荷载作用下都能使拱处于无弯矩状态的轴线。 ( ) (7) 改变荷载值的大小,三铰拱的合理拱轴线形状也将发生改变。 ( ) (8) 利用结点法求解桁架结构时,可从任意结点开始。 ( ) 【解】(1)正确; (2)错误; (3)正确; (4)正确;EF 为第二层次附属部分,CDE 为第一层次附属部分; (5)错误。从公式0 H /C F M f 可知,三铰拱的水平推力与拱轴线的形状无关; (6)错误。荷载发生改变时,合理拱轴线将发生变化; (7)错误。合理拱轴线与荷载大小无关; (8)错误。一般从仅包含两个未知轴力的结点开始。 习题3.2 填空 (1)习题3.2(1)图所示受荷的多跨静定梁,其定向联系C 所传递的弯矩M C 的大小为______;截面B 的弯矩大小为______,____侧受拉。 P 习题3.2(1)图 (2) 习题3.2(2)图所示风载作用下的悬臂刚架,其梁端弯矩M AB =______kN·m ,____侧受拉;左柱B 截面弯矩M B =______kN·m ,____侧受拉。 习题3.2(2)图 (3) 习题3.2(3)图所示三铰拱的水平推力F H 等于 。 习题3.2(3)图 (4) 习题3.2(4)图所示桁架中有 根零杆。 习题3.2(4)图

用位移法计算图示刚架

综合练习2 2. 绘制图示结构的弯矩图。 3a a 答: 3a a 3. 绘制图示结构的弯矩图。 q 答: A

4. 绘制图示结构的弯矩图。 答: l P 5. 绘制图示结构的弯矩图。 答: 6. 绘制图示结构的弯矩图。 l l 答: 2 2ql 四、计算题

1.用力法计算图示结构,作弯矩图。EI =常数。 l l /2l /2 解:(1) 选取基本体系 (2) 列力法方程 011111=?+=?P X δ (3) 作1M 图、P M 图 1M 图 P M 图 (4) 求系数和自由项 由图乘法计算δ11、?1P ∑?= =s 2111d EI M δEI l 343 ; ==?∑?S P P d EI M M 11EI Pl 48293 -

解方程可得 =1X 64 29P (5) 由叠加原理作M 图 (2) 列力法方程 011111=?+=?P X δ (3) 作1M 图、P M 图 A B C 4 A B C 40 1M 图(单位:m ) P M 图 (单位:m kN ?) (4) 求系数和自由项 由图乘法计算δ11、?1P

∑?==s 2111d EI M δEI 3128 ;= =?∑?S P P d EI M M 11EI 3480 解方程可得=1 X kN 75.3- (5) 由叠加原理作M 图 A B C 32.5 15 M 图(单位:m kN ?) 3. 利用对称性计算图示结构,作弯矩图。EI =常数。 2m 4m 2m 解: (1) 将荷载分成对称荷载和反对称荷载。 (2) 简化后可取半边结构如所示。

刚架结构计算参考

一、设计资料 某加工厂一厂房,该厂房为单层,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度18m ,柱高 6m ;共有12榀刚架,柱距6m ,屋面坡度1:10。刚架平面布置见图1(a),刚架形式 及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板,详 细做法见建筑专业设计文件;钢材采用Q235钢,焊条采用E43型。 112 A B 图1(a).刚架平面布置图 图1(b).刚架形式及几何尺寸 18000 6000900 二、荷载计算 (一)荷载取值计算 1.屋盖永久荷载标准值(对水平投影面) YX51-380-760型彩色压型钢板 0.15 KN/m 2

50mm厚保温玻璃棉板0.05 KN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网0.02 KN/m2 檩条及支撑0.10 KN/m2 刚架斜梁自重0.15 KN/m2 悬挂设备0.20 KN/m2 合计0.67 KN/m2 2.屋面可变荷载标准值 屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为0.50 KN/m2。 雪荷载:基本雪压S0=0.45 KN/m2。对于单跨双坡屋面,屋面坡角 α=5°42′38″,μr=1.0,雪荷载标准值Sk=μr S0=0.45 KN/m2。 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN/m2,不考虑积灰荷载。 3.轻质墙面及柱自重标准值(包括柱、墙骨架等)0.50 KN/m2 4.风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002附录A的规定计算。 基本风压ω0=1.05×0.45 KN/m2,地面粗糙度类别为B类;风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用,当高度小于10m时,按10m 高度处的数值采用,μz=1.0。风荷载体型系数μs:迎风面柱及屋面分别为+0.25和-1.0,背风面柱及屋面分别为+0.55和-0.65(CECS102:2002中间区)。 5.地震作用 据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18.8.1条建议:单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。 (二)各部分作用的荷载标准值计算 屋面: 恒荷载标准值:0.50×6=3.00KN/m 活荷载标准值:0.65×6=3.00KN/m 柱荷载: 恒荷载标准值:0.45×6=2.70KN

静定结构内力计算

第二章 静定结构内力计算 一、是非题(正确的打√,错误的打×) 1、图示体系是一个静定结构。( ) 2、某刚架的弯矩图如图所示,则由此可以判断出此刚架在E 处必作用了一个水平向右的集中荷载,其大小为10kN 。( ) 30 5 M 图(KN m ×?) 3、已知某简支直梁的M 图如图(a )所示,其中AB 段为二次抛物线,BC 段为水平线,且在B 处M 图数值无突变,则其剪力图如图(b )所示。( ) (a ) (b ) 4、图示三种结构中,ABC 杆的内力是相同的。( ) (a ) (b ) (c ) 5、图(a )是从某结构中取出的一段杆AB 的隔离体受力图,则图(b )为该段杆的弯矩图,这是可能的。( )

(a ) (b) 6、图示结构的M 图的形状是正确的。( ) 7、对图示结构中的BC 段杆作弯矩图时,叠加法是不适用的。( ) 8、在图示结构中,支座A 处的竖向反力0=RA F 。 ( ) 9、图示结构中CA BA M M =。 ( )

10、图示结构中0BA CA M M ==。 ( ) 题10图 题11图 11、图示结构中AB 杆的弯矩为零。( ) 12、图示三铰拱,轴线方程为(x l x l f y ?=2 4),受均布竖向荷载q 作用,则拱内任一截面的弯矩等于零。( ) 题12图 题13图 13、图示桁架,因对称结构受反对称荷载,故AB 杆的轴力为零。( ) 14 、不受外力作用的任何结构,内力一定为零。( ) 15、对于图中所示同一结构受两种不同荷载的情况,其对应的支座反力相等,且内力图也相同。( ) (a) (b) 16、比较图a 和b 所示同一结构受两种不同的荷载可知,除CD 段弯矩不同外,其余各部分弯矩完全相同。( )

门式刚架计算书

目录 2 荷载计算 (2) 2.1荷载取值计算 (2) 2.1.1 永久荷载标准值(对水平投影面) (2) 2.1.2 可变荷载标准值 (2) 2.1.3 风荷载标准值 (2) 2.1.4 吊车资料 (2) 2.1.5 地震作用 (3) 2.2各部分作用的荷载标准值计算 (3) 3 内力计算 (5) 3.1在恒荷载作用下 (6) 3.2在活荷载作用下 (7) 3.3在风荷载作用下 (8) 3.4在吊车荷载作用下 (9) 3.5内力组合 (10) 4 刚架设计 (14) 4.1截面形式及尺寸初选 (14) 4.2构件验算 (14) 4.2.1 构件宽厚比验算 (15) 4.2.2 有效截面特性 (15) 4.2.3 刚架梁的验算 (18) 4.2.4 刚架柱验算 (19) 4.2.5 位移计算 (21) 4.3节点设计 (21) 4.3.1 梁柱节点设计 (21)

4.3.2 梁梁节点设计 (23) 4.3.3 刚接柱脚节点设计 (26) 5 吊车梁及牛腿设计 (28) 5.1吊车梁设计 (28) 5.2牛腿设计 (31) 6 其它构件设计 (34) 6.1隅撑设计 (34) 6.2檩条设计 (34) 6.2.1 基本资料 (34) 6.2.2 荷载及内力 (34) 6.2.3 截面选择及截面特性 (34) 6.2.4 强度计算 (36) 6.2.5 稳定性验算 (37) 6.3墙梁设计 (37) 6.3.1 基本资料 (37) 6.3.2 荷载计算 (37) 6.3.3 内力计算 (37) 6.3.4 强度计算 (37) 7 基础设计 (38) 7.1刚架柱下独立基础 (38) 7.1.1 地基承载力特征值和基础材料 (38) 7.1.2 基础底面内力及基础底面积计算 (38) 7.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力 (39) 7.1.4 基础底面配筋计算 (39) 7.2山墙抗风柱下独立基础 (39) 结论 (41) 参考文献 (42) 致 (44)

二建考试必备-建筑结构与设备(8)静定结构的内力分析

第五节静定结构的内力分析 静定结构按其受力特性,可以分为静定梁、静定刚架、三铰拱、静定析架和静定组合结构。 一、静定梁 1 .截面内力分量及正负号规定 平面杆件的任一截面上一般有三个内力分量:轴力N ,剪力Q 和弯矩M 。内力的正负号一般规定为: ( 1 )轴力以受拉为正; ( 2 )剪力以绕隔离体顺时针方向为正; ( 3 )弯矩一般不规定正负号(对水平梁通常以使梁的下侧受拉为正)。 内力图一般以杆轴为基线绘制。弯矩图规定画在杆件的受拉侧,无需标明正负号;剪力图和轴力图则可画在杆件的任一侧(对水平杆件通常将正的剪力和轴力绘于杆件上侧), 但需标明正负号。 2 .截面法 截面法是结构内力分析的基本方法。截面法计算结构内力的基本步骤为: ( l )将结构沿拟求内力的截面切开。 ( 2 )取截面任一侧的部分为隔离体,作出隔离体的受力图;受力图中的力包括两部分:外荷载和截断约束处的约束力(截面内力或支座反力),未知截面内力一般假设为正号方向。 ( 3 )利用静力平衡条件计算所求内力。对于平面结构,一般情况下隔离体上的各力组成一平面任意力系,故有三个独立的平衡方程(投影方程或力矩方程): 特殊情况下,例如截取的是一个铰节点,则各丸组成一平面汇交力系,故有两个独立的投影平衡方程: 【例3 -9 】计算简支斜梁(图 3 -32 )在均布荷载作用下1 / 3 跨处的内力

( l )求支座反力 将梁(图3 -32a )沿三根支座链杆处截开,取梁整体为隔离体,作出隔离体的受力图如图3 -32 ( b )所示。由整体平衡条件,可得: ( 2 )求截面内力 在 1 / 3 跨截面 C 处截开,取AC 部分为隔离体,作出受力图如图 3 -32 (c)所示。由隔离体AC 的平衡条件(x、y方向分别沿截面的轴向和切向),可得: 注:计算截面C 内力时,也可先求出截面上的水平和竖向分力Xc 、Yc ( Xc =0 ) ,再将其沿切向和轴向分解得到截面的剪力和轴力。 3.梁式直杆的内力图特征

第3章静定结构的受力分析(刚架-组合结构)_图文(精)

2013-6-25 3-3 静定平面刚架教学要求: … 了解刚架的特点。 … 掌握刚架的支座反力和截面内力的计算。 … 掌握刚架内力图的绘制。主要内容: … 刚架的特点… 刚架的内力计算和内力图 3-3 静定平面刚架 3-3 静定平面刚架(2)静定平面刚架的分类火车站站台起重机的刚支架小型厂房、仓库 1. 刚架的特点(1)平面刚架的定义刚架:由若干根直杆(梁和柱)用刚结点(部分可为铰结点)所组成的结构。平面刚架:组成刚架的各杆的轴线和外力在同一平面平面刚架:组成刚架的各杆的轴线和外力在同一平面。刚结点铰结点悬臂刚架简支刚架三铰刚架 3-3 静定平面刚架 3-3 静定平面刚架(3)刚架的特点: ? 内部空间大,便于利用。 ? 刚结点处各杆不能发生相对转动,因而各杆件的夹角始终保持不变。 ? 刚结点处可以承受和传递弯矩。 2. 刚架的内力计算 ? ? ? 内力类型:弯矩、剪力、轴力计算方法:截面法内力的符号规定:弯矩弯矩弯矩:弯矩图画在受拉一侧。在拉侧剪力:使杆段顺时针转动为正。轴力:拉力为正。 1 2013-6-25 3-3 静定平面刚架示例 3-3 静定平面刚架示例例1: 10kN/m B 2m m 计算步骤:(1)计算支座反力(2)求杆端内力(3)作内力图例2: B VC C 10kN/m 1 HA VA A MA (4)结点校核 HA VA A 2m 1m 3-3 静定平面刚架示例 3-3 静定平面刚架小结例3: 20kN/m D ? 刚架特点刚结点处各杆件的夹角始终保持不变, C E 1 1m HB B 主要内力是弯矩; HA VA A 1m ? 刚架内力图绘制的解题步骤求支座反力,杆端内力,作内力图。 1m VB 3-4 静定平面桁架教学要求: … 了解静定平面桁架的受力特点。 … 掌握静定平面桁架内力计算的方法:——结点法、截面法 3-4 静定平面刚架主要内容: … 桁架的特点和组成 … 桁架内力计算方法钢筋混凝土组合屋架 2m 2 2013-6-25 3-4 静定平面刚架 3-4 静定平面刚架武汉长江大桥采用的桁架形式3-4 静定平面刚架 3-4 静定平面刚架 1. 桁架的特点和组成 ? 定义: 结点均为铰结点的结构。杆的内力主要是轴力。 ? 内力计算中的基本假定桁架的结点为光滑的铰结点。各杆的轴线均为直线且通过铰心。荷载和支座反力都作用在结点上。 ? 桁架的各部分名称上弦杆腹杆竖杆斜杆节间长度d 下弦杆跨度 L 3-4 静定平面刚架 ? 按几何组成分简单桁架: 分类 3-4 静定平面刚架 ? 按不同特征分平行弦桁架

2006典型例题解析--第2章-静定结构内力计算

第2章 静定结构内力计算 §2 – 1 基本概念 2-1-1 支座反力(联系力)计算方法 ●两刚片组成结构(单截面法) 满足两刚片规则的体系,两个刚片之间只有三个联系,可取出一个刚片作隔离体( 如图2-1c 或 如图2-1d ),联系力个数与独立平衡条件个数相等,利用平衡条件: 0x F =∑ 0y F =∑ 0M =∑ 即可计算出两个刚片之间的三个联系力。 ●三刚片组成结构(双截面法) 先求一个铰(或虚铰)的两个联系力。切断两个铰(或虚铰)得到一个隔离体,有两种情况的隔离体。 首先,切断A 、B 铰得到第一个隔离体(如图2-2c),求B 铰的联系力,对A 铰取矩列平衡方程。 0A M =∑ 然后,切断C 、B 铰得到第二个隔离 体(如图2-2d),求B 铰的联系力,对C 铰取矩列平衡方程。 0C M =∑ 将上述两个平衡方程联立,即可求出B 铰的联系力。 (d)隔离体 2 图2-1 二刚片隔离体示意图 Bx (c)隔离体 (b)三链杆情况 (a)一链杆一铰情况 图2-2 三刚片隔离体示意图 Ax (c)部分隔离体 (a)三刚片取1-1截面 (d)整体隔离体 (b)三刚片取2-2截面

4结构力学典型例题解析 ●基附型结构(先附后基) 所谓基本部分就是直接与地基构成几何不变体系的部分;而不能与地基直接构成几何不变体系的部分称为附属部分,这类型结构称为基附型结构。 由于基本部分除了具备和地基构成几何不变所需要的联系外,还与附属部分有联系,若先取基本部分作隔离体,未知力的个数将很多。而附属部分的联系就比较少,因此,先选取附属部分作为隔离体进行求解,最后求解基本部分。 对于基附结构求解顺序是:先附后基。 2-1-2 快速弯矩图方法 ●利用微分关系 (1)无外荷载的直杆段,剪力为常数,弯矩图为直线; (2)无外荷载的直杆段,若剪力为零,则弯矩图为常数; (3)铰(或自由端)附近无外力偶作用时,铰(或自由端)附近弯矩为零; 有外力偶作用时,铰(或自由端)附近弯矩等于外力偶; (4)直杆段上有荷载时,弯矩图的凸向与荷载方向一致; (5)直杆段上仅有集中力偶作用时,剪力不变,弯矩图有突变但斜率相同。 ●悬臂梁法作弯矩图 一端自由的直杆件,当将刚结点当作固定端时,如果得到悬臂梁,那么该杆件可以当作悬臂梁作弯矩图。将这种作弯矩图的方法称为悬臂梁法。 ●简支梁法(区段叠加法)作弯矩图 从结构中任意取出的一个直杆段,若直杆段两端的弯矩已知,将两端弯矩当作外荷载(力偶),可以将该直杆段及其上作用的荷载一起放到简支梁上,得到一个简支梁,该直杆段可以按照简支梁方法作弯矩图。将这种作弯矩图的方法称为简支梁法。 ●利用刚结点力矩平衡 取刚结点作隔离体,利用力矩平衡条件可得到如下结论: (1)当刚结点连接两个杆件,无外力偶作用时,两个杆端弯矩一定等值同侧。 (2)连接刚结点的杆件只有一个杆端弯矩未知时,利用力矩平衡条件可以求出。 ●几种结点的内力特点 (1)铰结点传递剪力但不传递弯矩; (2)与杆轴线一致的定向结点传递弯矩但不传递剪力; (3)与杆轴线垂直的定向结点传递弯矩但不传递轴力; (4)与杆轴线一致的链杆结点传递轴力,但不传递弯矩和剪力; (5)与杆轴线垂直的链杆结点传递剪力,但不传递弯矩和轴力。 2-1-3 桁架特殊内力的计算 ●桁架零杆判断 如图2-3所示的两种杆件轴力为零的情况(可利用平衡条件证明)。

静定梁内力计算

第三章静定结构的受力分析 学习目的和要求 不少静定结构直接用于工程实际,另外,它还是静定结构位移计算及超静定结构的计算基础。所以静定结构的内力计算是十分重要的,是结构力学的重点内容之一。通过本章学习要求达到: 1、练掌握截面内力计算和内力图的形状特征。 2、练掌握截绘制弯矩图的叠加法。 3、熟练掌握截面法求解静定梁、刚架及其内力图的绘制和多跨静定梁及刚架的几何组成特点和 受力特点。 4、了解桁架的受力特点及按几何组成分类。熟练运用结点法和截面法及其联合应用,会计算简 单桁架、联合桁架既复杂桁架。 5、掌握对称条件的利用;掌握组合结构的计算。 6、熟练掌握截三铰拱的反力和内力计算。了解三铰拱的内力图绘制的步骤。掌握三铰拱合理拱 轴的形状及其特征 学习内容 梁的反力计算和截面内力计算的截面法和直接内力算式法;内力图的形状特征;叠加法绘制内力图;多跨静定梁的几何组成特点和受力特点。静定梁的弯矩图和剪力图绘制。桁架的特点及分类,结点法、截面法及其联合应用,对称性的利用,几种梁式桁架的受力特点,组合结构的计算。三铰拱的组成特点及其优缺点;三铰拱的反力和内力计算及内力图的绘制;三铰拱的合理拱轴线。 §3.1梁的内力计算回顾 一、截面法 1、平面杆件的截面内力分量及正负规定: 轴力N (normal force) 截面上应力沿轴线切向的合力以拉力为正。 剪力Q (shearing force)截面上应力沿轴线法向的合力以绕隔离体顺时针转为正。 弯矩M (bending moment) 截面上应力对截面中性轴的力矩。不规定正负,但弯矩图画在拉侧。

2、截面内力计算的基本方法: 截面法:截开、代替、平衡。 内力的直接算式:直接由截面一边的外力求出内力。 1、轴力=截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和。 2、剪力=截面一边的所有外力沿轴法向投影代数和,如外力绕截面形心顺时针转动,投影取正否则取负。 3、弯矩=截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。弯矩及外力矩产生相同的受拉边。 (例子5) 二、内力图的形状特征 内力图与荷载的对应关系 内力图与支承、连接之间的对应关系 1、在自由端、铰结点、铰支座处的截面上无集中力偶作用时,该截面弯矩等于零(如图1-(a)C 右截面、图1-(b)A截面),有集中力偶作用时,该截面弯矩等于这个集中力偶,受拉侧可由力偶的转向直接确定(如图1-(a)C左截面和D截面)。

算例计算如图-1所示平面刚架各结点的位移和各梁的内力及支座反力

算例 计算如图-1所示平面刚架各结点的位移和各梁的内力及支座反力。 已知:4422210, 2.010, 1.010E GPa I m A m --==?=? 30kN/m 图-1受分布力和集中力的平面刚架 分析:首先建立有限元模型,即定义结点坐标,定义单元的结点号和材料特性,定义约束条件,给定结点力等。把杆件的连接点和集中力的作用点取为结点,并按1~7编号,其中5号结点就是集中力作用点,如下图所示。为了确定结点的坐标,我们要建立一个整体坐标系,其原点为结点1,水平向右为x 轴正方向,竖直向上为y 轴正方向。这样就能根据框架的尺寸确定7个结点的坐标。然后将这7个结点两两组合成6个单元,并按①~⑥编号,示于图-2中。该刚架有3个结点被固定,每个结点有3个自由度,因此共有9个自由度被约束。另外还有1个集中力,两个单元有分布荷载。这些信息即构成了有限元模型,可编制一个函数程序 30kN/m 图-2 单元划分图

有限元模型生成函数 function PlaneFrameModel % 定义平面杆系的有限元模型 % 输入参数: % 无 % 返回值: % 无 % 说明: % 该函数定义平面杆系的有限元模型数据: % gNode ------- 节点定义 % gElement ---- 单元定义 % gMaterial --- 材料定义,包括弹性模量,梁的截面积和梁的抗弯惯性矩% gBC1 -------- 约束条件 % gNF --------- 集中力 % gDF --------- 分布力 global gNode gElement gMaterial gBC1 gNF gDF % 节点坐标 % x y gNode = [0.0, 0.0 % 节点1 0.0, 4.0 % 节点2 3.0, 0.0 % 节点3 3.0, 4.0 % 节点4 4.5, 4.0 % 节点5 6.0, 0.0 % 节点6 6.0, 4.0 ] ; % 节点7 % 单元定义 % 节点1 节点2 材料号 gElement = [1, 2, 1 % 单元1 2, 4, 1 % 单元2 3, 4, 1 % 单元3 4, 5, 1 % 单元4 5, 7, 1 % 单元5 6, 7, 1] ; % 单元6 % 材料性质 % 弹性模量抗弯惯性矩截面积 gMaterial = [2.1e11, 2.0e-4, 1.0e-2] ; % 材料1 % 第一类约束条件 % 节点号自由度号约束值

第二章 静定结构内力计算.

第二章静定结构内力计算 一、是非题(正确的打√,错误的打×) 1、图示体系是一个静定结构。() 2、某刚架的弯矩图如图所示,则由此可以判断出此刚架在E处必作用了一个水平向右的集中荷载,其大小为10kN。() M图() 3、已知某简支直梁的M图如图(a)所示,其中AB段为二次抛物线,BC段为水平线,且在B处M图数值无突变,则其剪力图如图(b)所示。() (a) (b) 4、图示三种结构中,ABC杆的内力是相同的。() (a)(b) (c) 5、图(a)是从某结构中取出的一段杆AB的隔离体受力图,则图(b)为该段杆的弯矩图,这是可能的。()

(a) (b) 6、图示结构的M图的形状是正确的。() 7、对图示结构中的BC段杆作弯矩图时,叠加法是不适用的。() 8、在图示结构中,支座A处的竖向反力。 () 9、图示结构中。()

10、图示结构中。() 题10 图题 11图 11、图示结构中AB杆的弯矩为零。() 12、图示三铰拱,轴线方程为,受均布竖向荷载作用,则拱内任一截面的弯矩等于零。() 题12图题 13图 13、图示桁架,因对称结构受反对称荷载,故AB杆的轴力为零。( ) 14、不受外力作用的任何结构,内力一定为零。() 15、对于图中所示同一结构受两种不同荷载的情况,其对应的支座反力相等,且内力图也相同。()

(a) (b) 16、比较图a和b所示同一结构受两种不同的荷载可知,除CD段弯矩不同外,其余各部分弯矩完全相同。() (a) (b) 17、简支的斜梁,在竖向荷载作用下,其内力与等跨度且同荷载的水平简支梁相同。() 18、实际工程中的桁架结构,只有轴力,没有弯矩和剪力。() 19、图示结构在温度改变作用下,所有的约束力(支座反力、杆件之间的相互约束力、杆截面内力)为零的这组答案满足平衡条件,故为其唯一确定解。()

门式刚架荷载计算及内力组合

(一)荷载分析及受力简图: 1、永久荷载 永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载,如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。 恒载标准值(对水平投影面): 板及保温层0.30kN/㎡ 檩条0.10kN/㎡ 悬挂设备0.10kN/㎡ 0.50kN/㎡ 换算为线荷载:7.50.5 3.75 3.8/ =?=≈ q KN m 2、可变荷载标准值 门式刚架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)。对于屋面结构,《钢结构设计规范》 m,但构件的荷载面积大于602m的可乘折减系数0.6,门规定活荷载为0.5KN/2 m。由荷载规范查得,大连地区式刚架符合此条件,故活荷载标准值取0.3KN/2 雪荷载标准值为0.40kN/㎡。 屋面活荷载取为0.30kN/㎡ 雪荷载为0.40kN/㎡

取二者较大值 0.40kN/㎡ 换算为线荷载:7.50.43/q KN m =?= 3、风荷载标准值 :0k z s z ωβμμω= (1) 基本风压值 2 0k N /m 6825.065.005.1=?=ω (2) 高度Z 处的风振系数z β 取1.0(门式刚架高度没有超过30m ,高宽比不 大于1.5,不考虑风振系数) (3) 风压高度变化系数z μ 由地面粗糙度类别为B 类,查表得: h=10m ,z μ=1.00;h=15m ,z μ=1.14 内插: 低跨刚架,h=10.5m ,z μ= 1.14 1.11 1.00(10.510)1510-+ ?--=1.014; 高跨刚架,h=15.7m ,z μ= 1.25 1.14 1.14(15.715)2015 -+ ?--=1.155。 (4) 风荷载体型系数s μ

任务二十七单跨超静定梁的内力计算及内力图绘制

任务二十七单跨超静定梁的内力计算及内力图绘制 一、填空题 1.超静定结构是具有多余约束的几何不变体系,仅根据静力平衡条件不能求出其全部支座反力和内力,还须考虑(变形协调条件)。 2.计算超静定结构的基本方法是(力法)和(位移法)。 4.对称荷载包括(正对称荷载)和(反对称荷载)。 5.去掉一个固定端支座或者切断一根梁式杆,相当于去掉(三个约束)。 将一个固定端支座改为铰支座或者将一刚性连接改为单铰连接,相当于去掉(一个约束)。去掉一个固定端支座或者切断一根梁式杆,相当于去掉(三个约束)。将一个固定端支座改为铰支座或者将一刚性连接改为单铰连接,相当于去掉(一个约 束)。 6.力法基本结构必须是几何不变的(静定结构)。 二、选择题 1.力法典型方程的物理意义是( C )。 A.结构的平衡条件 B.结点的平衡条件 C.结构的变形协调条件 D.结构的平衡条件和变形协调条件 2.当结构对称,荷载也对称时,反力与内力( B )。 A.不对称 B.对称 C.不一定对称 3.下面哪个条件不是应用图乘法的先决条件?( B ) A.抗弯刚度为常数 B.最大挠度为常数 C.单位荷载弯矩图或实际荷载弯矩图至少有一为直线图形 D.直杆 4.用图乘法求位移的必要条件之一是( B )。 A.单位荷载下的弯矩图为一直线; B.结构可分为等截面直杆段; C.所有杆件EI为常数且相同; D.结构必须是静定的。 5.力法的基本结构是( B )。 A.超静定结构 B.静定结构 C.都可以。 6.对称结构在对称荷载作用下,内力图为反对称的是( C )。 A.弯矩图 B.轴力图 C.剪力图 7.力法以( A )作为基本未知量。

门式刚架内力计算

门式刚架内力计算 对于变截面门式刚架,应采用弹性分析方法确定各种内力,只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法,但后一种情况在实际工程中已很少采用。进行内力分析时,通常把刚架当作平面结构对待,一般不考虑蒙皮效应,只是把它当作安全储备。当有必要且有条件时,可考虑屋面板的应力蒙皮效应。蒙皮效应是将屋面板视为沿屋面全长伸展的深梁,可用来承受平面内的荷载。面板可视为承受平面内横向剪力的腹板,其边缘构件可视为翼缘,承受轴向拉力和压力。与此类似,矩形墙板也可按平面内受剪的支撑系统处理。考虑应力蒙皮效应可以提高刚架结构的整体刚度和承载力,但对压型钢板的连接有较高的要求。 变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法(直接刚度法)编制程序上机计算。计算时将变截面的梁、柱构件分为若干段,每段的几何特性当作常量,也可采用楔形单元。地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。当需要手算校核时,可采用一般结构力学方法(如力法、位移法、弯矩分配法等)或利用静力计算的公式、图表进行。根据不同荷载组合下的内力分析结果,找出控制截面的内力组合,控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面,控制截面的内力组合主要有: (1)最大轴压力Nmax、和同时出现的M及V的较大值。 (2)最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。

这两种情况有可能是重合的。以上是针对截面双轴对称的构件而言的。如果是单轴对称截面,则需要区分正、负弯矩,参看第2章2.2.3节。鉴于轻型门式刚架自重很轻,锚栓在强风作用下有可能受到拔起的力,还需要第3种组合,即: (3)最小轴压力Nmin和相应的M及V,出现在永久荷载和风荷载共同作用下,当柱脚铰接时M=0。

静定梁内力图的画法

山东广播电视大学开放教育建筑力学教学辅导资料(2) 静定梁内力图的画法 1、基本概念和计算要求 在学习静定单跨梁的时候,要注意下面的几点: 1)的类型和特点,要注意如何确定和计算三种梁的支座反力。 2)梁的剪力和弯矩,基本定义;特别是剪力和弯矩的正负号规定,这是很难掌握但又是很关键的,要注意别与计算符号相混淆;截面法求指定截面的剪力和弯矩,即用截面法将梁截开成两段后,习惯上是去掉梁的右边一段,取其左边部分为分离体,这样需求剪力和弯矩的截面处于分离体的右端成右截面,则其剪力向下为正,弯矩逆时针转向为正。 3)计算中,为了使计算符号与规定符号一致,计算剪力和弯矩时仍按规定的正号来假设剪力和弯矩的方向。 4)荷载情况一般以集中力、均布荷载、集中力偶三种为主,其他类型的荷载可不予考虑。 2、基本计算方法 单跨静定梁内力图的画法主要有函数方程法和微分关系法两种: 1) 函数方程法 根据函数方程作内力图是画内力图的基本方法,原理较为简单,计算过程中应注意如下几点: (1) 分段。要理解为什么要分段和怎样分段,分段处由于有荷载作用,所以该处相邻的 左右截面内力不同,列内力方程和画图时应注意两者的区别。 (2) 坐标x 。梁轴线为x 轴,坐标x 表示梁上任意距坐标原点为x 距离的截面。各段内 力变化规律不同,每段都应设一个x i 坐标,各x i 坐标的起点,可以是整根梁的左端 点。 (3) 建立方程。用截面法写出某i 段坐标为x i 的截面上内力的计算式,称为第i 段内力 方程。 (4) 取值范围。对坐标x i 只要简单说明其取值范围即可。 (5) 剪力图和弯矩图,可根据函数方程的函数表示分段分别画出梁的剪力图和弯矩图。 对水平直线,一个点就可以确定;对斜直线,可用两点确定;对二次抛物线,可以 采取描点的方法,一般取三个截面计算内力值,就可近似地描出这段的曲线图形。 2)微分关系法 利用微分关系作梁的内力图,十分简便、迅捷,是作内力图的重要方法之一,应当很熟练的掌握,也是一般同学考试时最常用的方法。特别是要很熟练的掌握弯矩、剪力和荷载集度间的微分关系: (1) 弯矩、剪力和荷载集度间的微分关系:)()()() (x F dx x dM x q dx x dF Q Q == (2) 用微分关系说明内力图的规律(教材上已全部列出,这里不再详细表述)。 3、计算步骤和常用方法 考试要求对所绘制的静定梁的内力图,其难易程度一般掌握在将梁分为三段,荷载包括集中力、均布荷载、集中力偶,梁型只限于单跨静定梁。 (1) 正确计算支座反力,并且应进行校核。 (2) 梁上均布荷载,只能在用截面法截开后才能进行等效代换,不能先等效代换再截取分离 体。等效代换的目的只是为了计算某截面内力或建立内力方程,不能根据它作内力图。 (3) 内力图与荷载之间的关系必须符合微分关系所体现的规律性。特别要注意突变值、极值、

门式刚架荷载计算及内力组合

门式刚架荷载计算及内力组合

(一)荷载分析及受力简图: 1、永久荷载 永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载,如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。 恒载标准值(对水平投影面): 板及保温层0.30kN/㎡ 檩条0.10kN/㎡ 悬挂设备0.10kN/㎡ 0.50kN/㎡ 换算为线荷载:7.50.5 3.75 3.8/ =?=≈ q KN m 2、可变荷载标准值 门式刚架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)。对于屋面结构,《钢结构设计规范》 m,但构件的荷载面积大于602m的可乘折减系数0.6,规定活荷载为0.5KN/2 m。由荷载规范查得,大连地门式刚架符合此条件,故活荷载标准值取0.3KN/2 区雪荷载标准值为0.40kN/㎡。 屋面活荷载取为0.30kN/㎡ 雪荷载为0.40kN/㎡

取二者较大值 0.40kN/㎡ 换算为线荷载:7.50.43/q KN m =?= 3、风荷载标准值 :0k z s z ωβμμω= (1) 基本风压值 20kN/m 6825.065.005.1=?=ω (2) 高度Z 处的风振系数z β 取1.0(门式刚架高度没有超过30m ,高宽比 不大于1.5,不考虑风振系数) (3) 风压高度变化系数z μ 由地面粗糙度类别为B 类,查表得: h=10m ,z μ=1.00;h=15m ,z μ=1.14 内插: 低跨刚架,h=10.5m ,z μ= 1.14 1.11 1.00(10.510)1510-+ ?--=1.014; 高跨刚架,h=15.7m ,z μ= 1.25 1.14 1.14(15.715)2015-+ ?--=1.155。 (4) 风荷载体型系数s μ

轻型门式刚架(手算)计算说明书

1.设计资料 南京的某厂房采用单跨双坡门式刚架。长度90m,柱距6m,跨度15m。门式刚架檐高6m,屋面坡度为1:10。刚架为变截面梁、柱,柱脚铰接。钢材选用Q345钢,焊条采用E43型。基础混凝土C25。 屋面材料:夹芯板 0.25kN/㎡。 墙面材料:夹芯板 0.25kN/㎡。 天沟:钢板天沟。 自然条件:基本雪压 0.65 kN/㎡基本风压 0.4 kN/㎡不考虑地震作用,屋面无积灰,厂房无吊车。 恒载 0.25 kN/㎡活载 0.5 kN/㎡ 经过验算可以选择檩条为C160×60×20×3.0 水平间距1.5m 2.梁柱界面选择及截面特性 截面简图截面特性 1-1剖面

2-2(3-3)剖面 4-4剖面 5-5剖面 3.荷载计算 (1)荷载取值计算 屋面自重(标准值,沿坡向): 夹芯板0.25kN/㎡ 檩条及支撑 0.15kN/㎡刚架横梁 0.10kN/㎡总计 0.50kN/㎡屋面雪荷载(标准值) 0.65kN/㎡

屋面均布活荷载(标准值) 0.50kN/㎡ 柱及墙梁自重(标准值) 0.55kN/㎡ 风载 基本风压w 0=0.4 kN/㎡,地面粗糙度为B 类,按封闭建筑选取中间区单元,刚架风载体型系数如下: (2)分项荷载作用计算 1)屋面永久荷载作用 标准值为 0.5×α cos 1 ×6=3.01 kN/㎡ 2)屋面可变荷载作用 标准值为 0.65×α cos 1 ×6=3.92 kN/㎡ 3)柱及墙梁自重 标准值为 0.55×6=3.3 kN/㎡ 4)风载 墙面风荷载变化系数按柱顶标高计算取为1.0,则 W=1.0×0.4=0.4 kN/㎡ 墙面风雅标准值为 q w AB =0.4×(+0.25)×6=+0.6 kN/㎡ q w DE =0.4×(-0.55)×6=-1.32 kN/㎡ 屋面负风压标准值为 q w BC =0.4×(-1.00) ×6=-2.4 kN/㎡

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