任务二十八排架结构内力计算及内力图绘制
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《结构力学》课程教学大纲
《结构力学》课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：建筑工程技术适用层次：高起专适用教育形式：网络教育/成人教育考核形式：考试所属学院：土木工程与建筑学院先修课程：理论力学、材料力学一、课程简介结构力学是土木工程专业的一门重要的专业课，通过结构力学课程的学习，使学生掌握杆件结构的计算原理，掌握各类结构的受力分析方法，为后续学习相关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。
包括体系几何构造分析、影响线、静定结构的内力和位移计算、超静定结构的内力和位移计算等内容。
二、课程学习目标通过本课程的学习, 使学生掌握杆件结构的计算原理，掌握各类结构的受力分析方法，逐渐培养学生的计算能力及综合运用结构力学知识去分析、解决实际工程问题的能力。
课程的具体目标如下：课程目标1：了解结构力学的研究对象，结构计算简图及简化要点。
课程目标2：掌握平面几何不变体系的组成规律。
课程目标3：掌握静定结构内力分析和位移计算的原理及方法。
课程目标4：掌握超静定结构内力分析和位移计算的原理及方法。
课程目标5：了解结构动力计算的基础知识。
三、与其他课程的关系此门课程为专业基础课，起到承上启下的作用，要先修完理论力学、材料力学等课程，才能修本门课程，也是后续钢结构、钢筋混凝土设计原理、气体结构等专业课程学习的基础。
四、课程主要内容和基本要求本门课程主要包括以下几块内容：几何构造分析、静定结构的内力计算、图乘法求静定结构的位移、机动法作影响线、力法及位移法解算超静定结构力学问题；其中力法是结构力学的核心内容，其要先学完静力学后学习超静定结构，力法是解决超静定结构问题的基本算法。
第一章绪论『知识点』结构力学的研究对象及任务；结构的计算简图及简化要点；杆件的分类；荷载的分类。
『基本要求』1、识记：计算简图，荷载。
2、领会：荷载的性质及分类。
3、简单应用：要求学生学习后能对简单的实际结构画出计算简图。
『关键知识』结构的计算简图。
『重点』计算简图的简化要点。
结构力学静定结构的内力计算图文
dM
q(x)
（1）微分关系 dx FQ
dx
dFQ q dx
q
FQ
M+d M
M d x FQ+d FQ
MA FQA
d 2M
q
Fy
dx2
FQ
m0 M
dx
M+ M
（2）增量关系
FQ+F Q
FQ Fy M m0
（3）积分关系 由dFQ = – q·d x
qy
FQB FQA
xB xA
q
y
dx
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱMB
静定结构内力计算过程中需注意的几点问题： （1）弯矩图习惯画在杆件受拉边、不用标注正负号，轴力图和剪力图可画 在杆件任一边，需要标注正负号。 （2）内力图要写清名称、单位、控制截面处纵坐标的大小，各纵坐标的长 度应成比例。 （3）截面法求内力所列平衡方程正负与内力正负是完全不同的两套符号系 统，不可混淆。
四、 分段叠加法作弯矩图
MA
q
MB
P
M
MA
M
MA
M
+
M
M M M
A
MA
MB
FNA
FyA MA
MB
Fy0A
MA
q q q
M M
B MB
FNB FyB
MB
Fy0B
MB
例：4kN·m
4kN
3m
3m
（1）集中荷载作用下
6kN·m
（2）集中力偶作用下
4kN·m 2kN·m
（3）叠加得弯矩图
4kN·m
4kN·m
§3-2 静定梁
❖ 静定梁分为静定单跨梁和静定多跨梁。单跨梁的结构形式有水平梁、斜
pkpm排架设计及绘制施工
工程实例分析方法
文献调研
查阅相关文献资料，了解工程实例的基本情况、设计思路、施工方法等。
现场调查
深入工程现场，实地了解工程实例的结构形式、施工工艺、材料使用等情况。
数值模拟
利用数值模拟软件对工程实例进行模拟分析，研究其受力性能、变形特点等。
案例对比
将多个工程实例进行对比分析，找出共性和差异，总结经验教训。
软件应用范围
建筑行业
适用于各类建筑物的排架设计和施工图绘制。
结构设计
适用于结构专业的排架设计和施工图绘制。
工程管理
适用于工程项目的排架设计和施工图绘制。
软件操作流程
建立模型
使用软件提供的工具建立排架模型。
计算分析
进行排架的力学分析和稳定性计算。
参数设置
根据设计要求设置相关参数。
结果输出
将计算结果输出到施工图中，完成排架设计 和绘制施工。
工程实例应用范围
工程设计
工程实例可以为排架设计提供参考，帮 助设计人员更好地理解结构特点和设计
要点。
科学研究
工程实例可以为科学研究提供素材， 帮助科研人员更好地研究结构性能和
优化方法。
施工指导
工程实例可以为施工提供指导，帮助 施工人员更好地掌握施工工艺和操作 要点。
技术推广
工程实例可以作为技术推广的案例， 帮助行业内外更好地了解排架设计的 优势和应用前景。
PKPM排架设计及绘制施工
目录
• PKPM软件介绍 • 排架结构设计 • 施工图绘制 • 工程实例分析 • 常见问题及解决方案
01
PKPM软件介绍
软件特点
高效性
PKPM软件采用先进的算法和计算技术，能够快 速准确地完成排架设计及绘制施工。
6-2-2静定平面刚架的内力计算和内力图绘制.
（1）刚架任一横截面上的弯矩，其数值等于该截面任一边刚架
上所有外力对该截面形心之矩的代数和。力矩与该截面上规定的 正号弯矩的转向相反时为正，相同时为负。 （2）刚架任一横截面上的剪力，其数值等于该截面任一边刚架上 所有外力在该截面方向上投影的代数和。外力与该截面上正号剪 力的方向相反时为正，相同时为负。
作用点、分布荷载作用的起点和终点等）和杆件的连接点作为控
制截面，按刚架内力计算规律，计算各控制截面上的内力值。
国家共享型教学资源库
四川建筑职业技术学院
（3）按单跨静定梁的内力图的绘制方法，逐杆绘制内力图， 即用区段叠加法绘制弯矩图，由微分关系法绘制剪力图和轴 力图；最后将各杆的内力图连在一起，即得整个刚架的内力 图。
M BE 0
M EB FBx 4.5 62.1 kN m （右侧受拉）
M CE 0
M EC M EB 62.1 kN m
（上侧受拉）
四川建筑职业技术学院
国家共享型教学资源库
（3）绘剪力图。
FS AD FS DA 13.8 kN
FS BE FS EB 13.8 kN
四川建筑职业技术学院
例6－3 绘制图所示简支刚架的内力图。
解 （1）求支座反力。 FAx=16 kN, FBx=12 kN, FBy=24 kN
国。将刚架分为AC、CE、CD和DB
四段，取每段杆的两端为控制截面。这些截面上的内力为
MAC=0 MCA=－2kN/m×6m×3m=－36kN· m （左侧受拉） MCD= MCA=－36 kN· m （上侧受拉） MDC=－12kN×6m +12 kN· m =－60 kN· m （上侧受拉） MDB=－12kN×6m =－72 kN· m （右侧受拉） MBD=0 FSAC=0 FSCA=－2kN/m×6m=－12 kN FSCE= FSEC=16kN FSED=FSDE=－24kN FSDB=FSBD=12kN FNAC=FNCA=－16kN FNCD=FNDC=－12kN FNDB=FNBD=－24kN
结构力学力法PPT_图文
q EI 1次超静定
一个无铰封闭圈有三个多余联系
q
q
q
q
第8章
2、去掉多余联系的方法
（1）去掉支座的一根支杆或切断一根链杆相当于去掉一个联系。 （2）去掉一个铰支座或一个简单铰相当于去掉两个联系。 （3）去掉一个固定支座或将刚性联结切断相当于去掉三个联系。 （4）将固定支座改为铰支座或将刚性联结改为铰联结相当于 去掉一个联系。
1、解题思路
q
2
1
l
原结构
q
x1 基本结构
位移条件： 1P+ 11=0 因为 11= 11X1 （ 右下图） 所以 11X1 +1P =0 X1= -1P/ 11
q 1P
11 x1
11 x1=1
第8章
2、解题步骤
（1）选取力法基本结构； （2）列力法基本方程； （3）绘单位弯矩图、荷载弯矩图； （4）求力法方程各系数，解力法方程； （5）绘内力图。
X1
X2
基本结构(1)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l A X1
l
l
原结构
B
C
D
C1
C2
X2
解：力法方程:
基本结构(2)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l
l
原结构
A
B
C
l D
C1
X1
X2
解：力法方程:
基本结构(3)
第8章
四、如何求
A
以基本结构(2)为例：
一个无铰封闭圈有三个多余联系
q
q
q
q
第8章
2、去掉多余联系的方法
（1）去掉支座的一根支杆或切断一根链杆相当于去掉一个联系。 （2）去掉一个铰支座或一个简单铰相当于去掉两个联系。 （3）去掉一个固定支座或将刚性联结切断相当于去掉三个联系。 （4）将固定支座改为铰支座或将刚性联结改为铰联结相当于 去掉一个联系。
1、解题思路
q
2
1
l
原结构
q
x1 基本结构
位移条件： 1P+ 11=0 因为 11= 11X1 （ 右下图） 所以 11X1 +1P =0 X1= -1P/ 11
q 1P
11 x1
11 x1=1
第8章
2、解题步骤
（1）选取力法基本结构； （2）列力法基本方程； （3）绘单位弯矩图、荷载弯矩图； （4）求力法方程各系数，解力法方程； （5）绘内力图。
X1
X2
基本结构(1)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l A X1
l
l
原结构
B
C
D
C1
C2
X2
解：力法方程:
基本结构(2)
第8章
对应不同的基本结构有不同的力法方程：
A
B
C
D
C1
C2
l
l
原结构
A
B
C
l D
C1
X1
X2
解：力法方程:
基本结构(3)
第8章
四、如何求
A
以基本结构(2)为例：
学习任务4 多跨静定梁的内力计算与内力图绘制
我们加油！
5.2 多跨静定梁的内力计算与内力图绘制
• 在任意荷载作用下，用静力学平衡方程可以 求出全部约束力和内力的结构称为静定结构 ；仅用静力学平衡方程不能求出全部约束力 和内力的结构称为超静定结构。
• 从几何组成方面来讲：没有多余联系（约束 ）的几何不变体系称为静定结构；具有多余 联系（约束）的几何不变体系称为超静定结 构。
F1 A
F2
B
C
F1 A
F1 A
F1 A
F2 C B
F2
C F2 C
F3 E
D
F3 E D
F4
F F4
F
层 G次
图
G
F3 E
F4 G
F
F3
E
F4
G F
二、多跨静定梁的内力计算
10kN
10kN
A
BC
60° D
2m 4m
F1 A
2m 2m
B C
2m
F2 D
4kN/m
4kN
A
DE
F
4m C 2mBiblioteka 2m 2mq ABA
q
B
C
D
一、 多跨静定梁的组成
(由两段及以上构件组成的梁称为多跨梁)
• 基本部分：直接与地基构成 几何不变体系，能够单独承 担荷载的部分。
• 附属部分：须依靠基本部分 才能成为几何不变的部分
• 层次图：基本部分画在第一 层，附属部分画在第二层
……
F1
F2
A
BC
D
F1 A
F2
C B
D
层次图
作图示多跨梁 的内力图。
大谢家谢辛欣苦赏！了！
Thanks
5.2 多跨静定梁的内力计算与内力图绘制
• 在任意荷载作用下，用静力学平衡方程可以 求出全部约束力和内力的结构称为静定结构 ；仅用静力学平衡方程不能求出全部约束力 和内力的结构称为超静定结构。
• 从几何组成方面来讲：没有多余联系（约束 ）的几何不变体系称为静定结构；具有多余 联系（约束）的几何不变体系称为超静定结 构。
F1 A
F2
B
C
F1 A
F1 A
F1 A
F2 C B
F2
C F2 C
F3 E
D
F3 E D
F4
F F4
F
层 G次
图
G
F3 E
F4 G
F
F3
E
F4
G F
二、多跨静定梁的内力计算
10kN
10kN
A
BC
60° D
2m 4m
F1 A
2m 2m
B C
2m
F2 D
4kN/m
4kN
A
DE
F
4m C 2mBiblioteka 2m 2mq ABA
q
B
C
D
一、 多跨静定梁的组成
(由两段及以上构件组成的梁称为多跨梁)
• 基本部分：直接与地基构成 几何不变体系，能够单独承 担荷载的部分。
• 附属部分：须依靠基本部分 才能成为几何不变的部分
• 层次图：基本部分画在第一 层，附属部分画在第二层
……
F1
F2
A
BC
D
F1 A
F2
C B
D
层次图
作图示多跨梁 的内力图。
大谢家谢辛欣苦赏！了！
Thanks
《建筑力学》_第六章_静定结构的内力计算
(2) 用截面法求D截面的内力。
(3）应用静力学平衡方程求解 杆件内力的值。
F x0 , F A xF0
M A(F)0, F B yaFa 20
F y 0 , F A y F B y 0
解得:
FF FAxF,FAy2,FBy2
F x 0 ,F N F A x 0 ,F N F
F F y0, F sF A y0, F s2
3.内力图的符号规定: （1）正的轴力和剪力画在 x 上侧，负的轴力和剪力画在 x 下侧； 若不画坐标轴，则需：正的标注符号(+);负的标注符号(-)。 (2) 将弯矩图画在杆件的受拉侧(图不必标正或负）。
编辑课件
11
第二节 内力方程·内力图
作 AC 杆的内力图
轴力方程 剪力方程 弯矩方程
FN(x)F
CB 段 FsBFBa lF, MB0
b
a b
F sC 右 = F sC R F B = lF , M C R F B b编l辑F 课件
20
第二节 内力方程·内力图
[例题 6–5] 用简便法绘制梁的剪力图和弯矩图。
解：
(1)求支座反力。
FA
FB
Me l
C
(2) 将梁分为AC、CB 两段，
分析AC、CB 两段的内力图形状。
注意剪力图和弯矩图的特征：
1. 集中载荷作用处，剪力有突变，弯矩连续，但呈现一个尖点;
2. 集中力偶作用处，弯矩有突变，剪力连续；
3. 剪力图和弯矩图是封闭的图形。
4. 剪力为零处,有极值。 编辑课件
19
第二节 内力方程·内力图
[例题 6–4] 试用简便法绘制梁的剪力图和弯矩图。
解：
(1)求支座反力。 F B
建筑力学,第六章内力及内力图,武汉理工
6.1 轴心拉压杆件的内力及内力图
6.1 轴心拉压杆件的内力及内力图
6.1 轴心拉压杆件的内力及内力图
6.1 轴心拉压杆件的内力及内力图
6.1 轴心拉压杆件的内力及内力图
轴力：杆横截面上分布内力的合力沿杆轴线方向的分量 称为轴力，用符号N表示。 轴力N的正负号规定：拉为正、压为负。 轴力方程：轴力N与杆横截面位置坐标x之间 P 的函数关系表达式。 轴力图：用来表示轴力随截面位置不同 而变化的情况的图形。
3. 绘制扭矩图
Tmax 2.87kN m
T3 2.87
AC段为危险截面。
– 0.95
1.59
T (kN m)
讨论题
6.3 平面弯曲梁的内力及内力图
受力特点：杆件受有作用线垂直于杆轴 的横向力或作用面与杆轴共面的外力偶 作用。 变形特点：杆轴线由直线变为曲线；杆 的横截面形心在垂直于杆轴的方向有位 移（挠度）；杆的横截面绕某个轴发生 转动（转角）。
例11 作图示简支梁的内力图。
例12 求作图示伸臂梁的ＦＱ、Ｍ图
例12 续
例13 比较图示斜梁和简支梁的异同
多跨静定梁的内力分析 多跨静定梁是由相互在端部铰接、水平放置的若干直杆件 与大地通过支座连接而成的结构。
多跨静定梁的组成及传力特征
多跨静定梁的组成及传力特征
对图示梁进行几何组成分 析：……根据各杆之间的依赖、 支承关系，引入以下两个概念： 基本部分：结构中不依赖于其它 部分而独立与大地形成几何不变 体的部分。 附属部分：结构中依赖基本部分 的支承才能保持几何不变的部分。
解 （1） 计算外力偶矩 PA M eA 9549 n 120 9549 Nm 300 3819.6N m 3.82kN m
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2. 排架结构上的荷载计算
3. 等高排架内力分析 4. 不等高排架内力分析
5. 排架结构的内力计算及内力图绘制
排架结构内力计算及内力图绘制
排架结构内力计算及内力图绘制
1. 排架结构计算简图 （1）计算单元和从属面积
排架结构内力计算及内力图绘制
（2）计算假定与计算简图
假定：柱下端固接于基础顶面；屋架、屋面梁铰接在柱上； 屋面梁或屋架没有轴向变形； 假定与实际工程的差异
注：考虑施工顺序
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
竖向偏心力的换算
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
(2) 屋面活荷载： 屋面均布活荷载、雪荷载和屋面积灰荷载。 作用位置同屋面自重。 考虑三者组合：屋面均布活荷载 + 屋面积灰 荷载 雪荷载 + 屋面积灰荷载 两者取较大值 Q1
吊车梁顶面TmaxT NhomakorabeaaxTmax
Tmax
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
Tmax作用下两跨排架的荷载情况
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 c. 吊车纵向水平荷载T0
T0,k
nP max,k 10
n——吊车每侧的制动轮数。
只考虑两台吊车同时刹车。
排架结构内力计算及内力图绘制
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
(3) 吊车荷载：吊车竖向荷载、吊车水平荷载。 吊车种类（悬挂吊车、手动吊车、电动葫芦及桥式吊车）；
吊车工作制（轻、中、重和超重级A8）
工作制 经常起重量/额定起重量 （%） 每小时平均操作次数 重 级 A6~A7 50~100 中 级 A4~A5 <50 轻 级 A1~A3 ——
多台吊车组合
吊车竖向荷载： 单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于两台； 多跨厂房的每个排架，不宜多于四台， 吊车水平荷载：单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不宜多于 两台。
排架结构内力计算及内力图绘制
d. 风荷载 风荷载标准值：
wk Z S Z w0
迎风面上的均布风荷载：
背风面上的均布风荷载：
q2 w S 2 Z w0 B
柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载：
Fw w Fwk
排架结构内力计算及内力图绘制
单跨排架需要单独考虑的八种荷载情况 两跨排架则需单独考虑十二种荷载情况
排架结构内力计算及内力图绘制
3. 等高排架内力分析 柱顶水平位移相等的排架——等高排架。
Pmax Pmax Dmax
Qc
Pmin,k Pmax,k
Q1,k Q2,k Qc ,k 2
g
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 a. 作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
a. 作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax和Dmin
排架结构内力计算及内力图绘制
（2）计算假定与计算简图 假定：跨度；柱高。 柱总高H＝柱顶标高＋基础地面标高的绝对值－初拟基础高度 上柱柱高Hu＝柱顶标高－轨顶标高＋轨道构造高度＋吊车梁支承处的吊车 梁高 上柱和下柱的截面抗弯刚度：EIU 和EIL
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
q1 S 1 Z w0 B
背风面上的均布风荷载：
q2 S 2 Z w0 B
柱顶至屋脊的屋盖部分的风荷载：
Fw w Fwk
排架结构内力计算及内力图绘制
d. 风荷载 风荷载标准值：
wk Z S Z w0
迎风面上的均布风荷载：
q1 w S1 Z w0 B
△
△
△
A
B
C
排架结构内力计算及内力图绘制
240
120
60
接电持续率 JC（%） 平均50年使用次数 运行速度（m/min）
40 600万次 80~150
25 300万次 60~90
15 —— <60
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 a. 作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax 和Dmin Pmin Q1 Q
2
Pmin Dmin
模块三 结构力学
项目十 超静定结构的内力计算 任务二十八 排架结构的内力计算及内力图绘制 教学重点 排架结构计算简图、排架结构上的荷载计算、等高排架内力 分析、内力组合、排架计算中的几个问题
教学难点 排架结构计算简图、排架结构上的荷载计算、等高排 架内力分析、内力组合
模块三 结构力学基本知识
项目十 超静定结构的内力计算 任务二十八 排架结构的内力计算及内力图绘制 教学内容 1. 排架结构计算简图
Dmax Pmax yi Dmin Pmin yi Dmax Pmin Pmax
Dmax
y2
Dmax影响线
y1
y3
y4
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
a. 作用在排架上的吊车竖向荷载Dmax和Dmin
Dmax
Dmin
Mma
x
Mmi
n
Dmin
Dmax
Mmi
n
Mma
x
吊 车 竖 向 荷 载 作 用 的 两 种 情 况
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 b. 作用在排架上的吊车横向荷载Tmax Q2 Q1
T
Tmax
Qc
1 Tk Qc ,k Q2 ,k g 4
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 b. 作用在排架上的吊车横向荷载Tmax Tmax
Tmax
T
T
T
T
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 b. 作用在排架上的吊车横向荷载Tmax
Tmax,k Tk yi Tk Dmax Pmax
T
T
T
T
Tmax y2
Dmax影响线
y1
y3
y4
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算 b. 作用在排架上的吊车横向荷载Tmax Tmax作用下单跨排架的荷载情况
(1) 恒载：屋盖自重G1、上柱自重G2 、吊车梁 和轨道自重G4 、下柱自重G3 、柱牛腿上的围 护结构重量G5 。 注：考虑施工顺序
排架结构内力计算及内力图绘制
2. 排架结构上的荷载计算
(1) 恒载： 屋盖自重G1、上柱自重G2 、 吊车梁和轨道自重G4 、下柱自 重G3 、柱牛腿上的围护结构重 量 G5 。