§1-3结构的计算简图

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结构力学(全套课件131P) ppt课件

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的两根链杆的杆轴可以平行、交叉,或延长线交于
一点。
当两个刚片是由有交汇点的虚铰相连时,两个刚
片绕该交点(瞬时中心,简称瞬心)作相对转动。
从微小运动角度考虑,虚铰的作用相当于在瞬时
中心的一个实铰的作用。
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规则二 (三刚片规则): 三个刚片用不全在一条直线上的三个单铰(可以
是虚铰)两两相连,组成无多余约束的几何不变体 系。
两个平行链杆构成沿平行方向上的无穷远虚铰。
三个刚片由三个单铰两两相连,若三个铰都有交 点,容易由三个铰的位置得出体系几何组成的结论 。当三个单铰中有或者全部为无穷远虚铰时,可由 分析得出以下依据和结论:
1、当有一个无穷远虚铰时,若另两个铰心的连 线与该无穷远虚铰方向不平行,体系几何不变;若 平行,体系瞬变。
3、通过依次从外部拆除二元体或从内部(基础、 基本三角形)加二元体的方法,简化体系后再作分 析。
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第一部分 静定结构内力计算
静定结构的特性: 1、几何组成特性 2、静力特性 静定结构的内力计算依据静力平衡原理。
第三章 静定梁和静定刚架
§3-1 单 跨 静 定 梁
单跨静定梁的类型:简支梁、伸臂梁、悬臂梁 一、截面法求某一指定截面的内力
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1、单约束(见图2-2-2) 连接两个物体(刚片或点)的约束叫单约束。
1)单链杆(链杆)(上图) 一根单链杆或一个可动铰(一根支座链杆)具
有1个约束。 2)单铰(下图)
一个单铰或一个固定铰支座(两个支座链杆) 具有两个约束。 3)单刚结点
一个单刚结点或一个固定支座具有3个约束。
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2、复约束 连接3个(含3个)以上物体的约束叫复约束。
三、对体系作几何组成分析的一般途径

结构力学学习要点简介

结构力学学习要点简介
静定桁架
超静定桁架 组合结构
Introduction 特点: 1) 桁架由直杆组成,所有结点都是铰结点,荷载作用于结 点上,各杆只受轴力;
2) 组合结构则是由梁式杆和链杆组成,其中梁式杆以受弯为 主,内力不仅有轴力,还有弯矩和剪力。
5. 悬吊结构(Suspended structures) 索只能承担拉力,不能受压力、剪力和弯矩。
由杆件长度远大于横截面尺 寸的细长杆组成的结构。
2. 薄壁结构(Thin Walled Structures) 厚度远小于其长度和宽度的 结构。亦称板壳结构
Introduction
3. 实体结构(Massive Structures) 长、宽、高三个尺寸相近的结构。
三、结构力学研究的对象和任务
1. 对象(Object) 结构力学研究由细长杆件组成的平面杆系结构,如
2. 按荷载作用位置可分为: 固定荷载(Fixed load)—作用位置不变的荷载,如自重等。
移动荷载(Moving load)—荷载作用在结构上的位置是移动的, 如吊车荷载、桥梁上的汽车和火车荷载。
Introduction
3. 按荷载作用的性质可分为:
静荷载(Static load)——荷载的大小、方向、位置不随时间变 化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静荷载。
A
A1

各杆件在连接处不能够发生任意的相对位移 特点 各杆件在刚结点连接处能够承担并传递力矩
3.组合结点(Composite joints)
特点
部分具有铰结点性质,部分具 刚结点性质
Introduction
§1-5 杆件结构的分类
1. 梁(Beam) 1)单跨梁(Single-span beam)

结构的计算简图及受力分析—支座的简化(建筑力学)

结构的计算简图及受力分析—支座的简化(建筑力学)
所以,该支座可以简化为滑动铰支座,其简图及支座反力如图所示。
支座的简化
3 固定(端)支座 既限制构件沿任何方向移动,又限制构件转动的支座。
固定端支座计算简图
支座反力
正交方向的两个力: FAx、FAy限制移动
一个反力偶:
MA限制转动
支座的简化
3 固定(端)支座 如图所示的钢筋混凝土柱:
将柱的下端插入杯形基础预留的杯口中后,用细石混凝土浇筑填实, 当柱插入杯口深度符合一定要求时,可认为柱脚是固定在基础内的, 限制柱脚的水平移动、竖向移动和转动, 因此可简化为固定(端)支座,其简图及支座反力如右图所示。
常见约束类型及约束反力
(3)圆柱铰链约束 约束力作用线通过销钉中心与接触点。 接触点的位置一般不能预先确定, 铰链的约束力方向不定, 通常用两个正交分力表示。
支座的简化
支座:是将结构物与基础或地面连接在一起的装置或构造 支座的作用是把结构物与基础或地面连接起来,使结构物能稳固在地基上 对结构物或构件来说,支座实质上也是一种约束 在对具体结构物进行分析时,当一个构件支承于另一个构件时,其连接处 对前一构件来说也称为支座。 实际结构中,基础对结构的支承形式多种多样,但根据支座的实际构造和约 束特点,在平面杆系结构的计算简图中,支座通常可简化为:固定铰支座、 活动铰支座、固定端支座和定向支座4种基本类型。
支座的简化
1 固定铰支座 用圆柱铰链把结构或构件与支座底板连接,并将底板固定在支承物上构成的支座。 固定铰支座计算简图
固定铰支座能限制构件在垂直于销钉平面内任意方向的移动, 而不能限制构件绕销钉的转动。 对构件的支座反力如图所示:——正交方向的两个分力
支座的简化
1 固定铰支座
在房屋建筑中,构造要求各不相同,但只要它具有约束两个方向的移动的 性能,而不约束转动,即可视为固定铰支座。

结构的计算简图及受力分析

结构的计算简图及受力分析

结构的计算简图及受力分析3.1 荷载的分类实际的建筑结构由于其作用和工作条件不同,作用在它们上面的力也显示出多种形式。

如图3.1所示的工业厂房结构,屋架所受到的力有:屋面板的自重传给屋架的力,屋架本身的自重,风压力和雪压力以及两端柱或砖墙的支承力等。

图3.1在建筑力学中,我们把作用在物体上的力一般分为两类:一类是主动力,例如重力、风压力等;另一类是约束力,如柱或墙对梁的支承力。

通常把作用在结构上的主动力称为荷载。

荷载多种多样,分类方法各不相同,主要有以下几种分类方法:(1)荷载按其作用在结构上的空间范围可分为集中荷载和分布荷载作用于结构上一点处的荷载称为集中荷载。

满布在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载,统称为分布荷载。

例如梁的自重,用单位长度的重力来表示,单位是N/m或kN/m,作用在梁的轴线上,是线荷载。

对于等截面匀质材料梁,单位长度自重不变,可将其称为线均布荷载,常用字母q表示(图3.2)。

当荷载不均匀分布时,称为非均布荷载,如水对水池侧壁的压力是随深度线性增加的,呈三角形分布。

图3.2(2)荷载按其作用在结构上的时间分为恒载和活载恒荷载是指永久作用在结构上的荷载,其大小和位置都不再发生变化,如结构的自重。

活荷载是指作用于结构上的可变荷载。

这种荷载有时存在、有时不存在,作用位置可能是固定的也可能是移动的,如风荷载、雪荷载、吊车荷载等。

各种常用的活荷载可参见《建筑结构荷载规范》。

(3)荷载按其作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载静力荷载是指荷载从零缓慢增加到一定值,不会使结构产生明显冲击和振动,因而可以忽略惯性力影响的荷载,如结构自重及人群等活荷载。

动力荷载是指大小和方向随时间明显变化的荷载,它使结构的内力和变形随时间变化,如地震力等。

3.2 约束与约束反力1)约束和约束反力的概念所谓约束,是指能够限制某构件位移(包括线位移和角位移)的其他物体(如支承屋架的柱子,见图 3.1)。

结构力学 第1章结构的计算简图

结构力学 第1章结构的计算简图
2.计算简图的简化内容
计算简图的简化通常包含下述四方面的简化:
(1)平面简化 (2)杆件的简化
结构力学
(3)结点的简化 结构中杆件的相互连 接处称为结点,根据 实际构造,结点的计 算简图分为两种基本 类型,即铰结点和刚 结点。
图1.1(a)(b)是屋架结 点的简化,图1.1(c) (d)是框架梁和柱结点 的简化。
图1.5
结构力学
(3) 拱
桁架由直杆组成,杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)时,各杆只
受轴力(图1.6)
(4) 刚架
图1.6
刚架通常由若干直杆组成,杆件间的结点多为刚结点,如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力,以弯矩为主。
图1.7
结构力学
(5) 组合结构 组合结构是由桁架杆件和梁等组合而成的结构,如图1.8
(a)、(b)所示。
图1.8
结构力学
1.3 荷载的分类
1.按作用时间的久暂
荷载按其作用时间的久暂可分为恒荷载和活荷载。 (1)恒荷载(简称恒载)—长期作用于结构上的不变荷载,如结 构的自重、固定于结构上的设备的重量等。这种荷载的大小 、方向和作用位置是不变的。 (2)活荷载(简称活载)又称可变荷载——暂时作用于结构上的 荷载,如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
图1.3
结构力学
1.2 杆件结构的分类
杆件结构的分类,实际就是计算简图的分类。杆件结构通 常可分为下列几类。
(1) 梁
梁是一种受弯构件。可分为单跨梁(图1.4(a)和(b))和多跨梁( 图1.4(c)和(d))。
图1.4
结构力学
(2) 拱
拱的轴线为曲线,在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。

《结构力学》第1章:结构的计算简图

《结构力学》第1章:结构的计算简图

超静定结构分析方法
力法
力法是以多余约束力为基 本未知量,通过建立和求 解力法方程来求解超静定 结构的方法。
位移法
位移法是以节点位移为基 本未知量,通过建立和求 解位移法方程来求解超静 定结构的方法。
混合法
混合法是结合力法和位移 法的优点,同时以多余约 束力和节点位移为基本未 知量进行求解的方法。
超静定结构计算简图绘制
明确计算目的
在绘制结构计算简图之前,需要明确计算的目的 和要求,从而确定需要简化的结构和保留的细节 。
保持结构几何不变性
在简化结构时,需要保持结构的几何不变性,即 简化后的结构在几何形状上应与原结构保持一致 。
合理简化结构
在绘制结构计算简图时,需要对结构进行合理的 简化,忽略对计算结果影响较小的细节,突出主 要受力构件和节点。
01
深入研究结构力学的基本原理和方法,为结构计算简图的发展
提供坚实的理论基础。
推动技术创新与应用
02
鼓励和支持新技术、新方法的研究与应用,提高结构计算简图
的精度和效率。
加强人才培养与交流
03
重视结构力学领域的人才培养和技术交流,推动行业技术的不
断进步和发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
机械工程中的应用
确定机械零件的承载能力和变形特性
通过结构计算简图,可以对机械零件进行受力分析,从而确定零件在不同荷载作用下的承载能力 和变形特性,为机械设计和制造提供依据。
优化机械设计方案
利用结构计算简图,可以对不同的机械设计方案进行比较和分析,从而选择最优的设计方案,提 高机械的可靠性和经济性。
未来展望与挑战
展望
未来结构计算简图将更加注重实时性、动态性和可视化,能够更好地模拟实际结 构的受力情况和变形过程,为工程设计和施工提供更加可靠的依据。

土木工程力学12-结构的计算简图及分类

土木工程力学12-结构的计算简图及分类
学习探究
土木工程力学12-结构的计算简 图及分类
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学习完毕请自觉删除 谢谢
学习探究 温故知新
学习探究
结构的计算简图及分类
知识强化
提纲挈领
课堂延伸
2021/5/22
2
学习探究
本节课需要解决的问题:
1、什么是结构计算简图 2、荷载的分类
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学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
在杯口四周填入沥青麻丝,柱端可发生微小转动,则可简化 为固定铰支座。
2021/5/22
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学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
当杯口四周用细石混凝土填实、地基较好且基础较大时,可 简化为固定支座。
2021/5/22
34
学习探究
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学习探究
结构的计算简图举例
2021/5/22
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
l
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学习探究
二、荷载的分类及计算
2021/5/22
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学习探究
二、荷载的分类及计算
荷载:指主动作用于结构上的外力. 广义荷载:其他使结构产生内力或变形的因素,如 温度变化、基础沉陷、材料收缩等。
荷载可以根据不同的特征进行分类
梁的支座作如下简化处理:通常在一端墙宽的中点设置固定 铰支座,在另一端墙宽的中点设置可动铰支座,用梁的轴线 代替梁,就得到了简支梁的计算简图。
q
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
梁右端的可动铰支座体现了梁在温度变化下的热胀冷缩,左 端的固定铰支座体现了梁不能在水平方向移动但却可以在梁 受压时由于弯曲变形导致梁两端能够产生微小转动的事实。

建筑结构的类型和计算简图

建筑结构的类型和计算简图

FC′ FD
FC
FE′
YF FH
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P/2
P
P
简单桁架:由基础 或一个基本铰接三 角形开始逐次增加 二杆结点,组成的 桁架。
P ⅠP
P
P/2
A
B

思考:作Ⅰ-Ⅰ截面以左部分的受力图?
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例2-1 起吊架由杆件AB和CD组成,起吊重物的 重量为Q。不计杆件自重,作杆件AB的受力图。
A
B XA A
二、结构计算简图的简化原则
1、反映实际结构的主要受力和变形特点:计算 结果安全可靠;
2、便于计算:简化程度与计算手段以及对结果 的要求相一致。
三、结构计算简图的简化过程
1、建筑物所受荷载的抽象和简化; 2、约束的抽象和简化; 3、结构构件的抽象和简化。
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1、建筑物所受荷载的抽象和简化
+ 荷载:所有作用在结构上的外力(建筑自重、用
户重量、自然风力、雪的压力)。
+ 响应(反应):结构在荷载作用下产生的内力
和位移。
+ 广义荷载:导致结构产生响应的非力外因(温
度变化、基础沉降、材料收缩等)。
+ 结构分析:求结构系统的特定输入(外部作用)
下的输出(响应)。
荷载或广义荷载
结构系统
内力、位移
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荷载的抽象和简化
(1)建筑荷载的分类
a.按照荷载的性质: + 永久荷载(恒载):长期作用在结构上的不变
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约束的简化和约束力
(2)节点:刚节点、铰接点和组合节点 + 刚节点:汇交于一点的杆端是用一个完全不变形
的刚性结点连结,形成一个整体。刚结点所连各 杆端相互之间的夹角不能改变。
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3、支座的简化:一端简化成固定 铰支座,另一端简化成活动铰支 座 4、荷载的简化:
计算简图二(刚结)
计算简图:示例2
例:一钢筋混凝土屋架
1、杆件的简化:用其轴线表示 2、结点的简化:只反映桁架主要 承受轴力这一特点,各杆之间的 联结均假定为铰结点,虽然与实 际情况不符,但可使计算大为简 化,计算结果在工程上是可接受 的。若将各杆联结处视为刚结, 则可得到较精确的计算简图,但 计算复杂得多。
计算简图一(铰结)
§1-3结构的计算简图(structural compute diagram)
一、实际结构与计算简图、计算简图选择的原则
计算简图:指对实际结构进行简化,表现主要特点略去次要 因素,用一个简化图形来代替实际结构,这简化图形就称为 实际结构的计算简图。 计算简图选择的原则: 1、尽可能符合实际——计算简图应能反映实际结构的主要 受力和变形性能 2、尽可能简单——计算简图要便于计算
FAy 约束作用:上部结构在 支承处不能发生任何移 动,但能绕铰心转动
FAy
固定支座
FAx
FAy
约束作用:上 部结构在支承 处不能发生任 何移动和转动
支座反力:方向、大 小和作用点都是未知 的,通常水平和竖向 分力及反力矩表示
定向支座(不多见,常在对称法计算中及机动法研究影响线中用 )
M
Y
约束作用:上部结构在 支承处不能发生转动和 垂直于支承面方向的移 动,但可沿支承面方向 滑动
图示
图示
固定支座
上部结构在支承处不能 发生任何移动和转动 上部结构在支承处不能 发生转动和垂直于支承 面方向的移动,但可沿 支承面方向滑动
方向、大小和作用点 都是未知的,通常水 平和竖向分力及反力 矩表示
限制移动方向上的反 力了限制转动方向上 的反力矩来表示
图示
定向支座
图示
活动铰支座(滚轴支座)
FA
辊轴支座
摇轴支座
FA
约束作用:上部结构能沿 支承面方向移动,且能绕 铰心转动,但不能垂直于 支承面移动
支座反力 (reactions at support ):垂 直于支承面方向
固定铰支座
FAy FA
FAx
FAx
FAx 支座反力:通过 铰心,方向和大 小都是未知的, 通常用两个确定 方向的未知分反 力来表示
支座:结构与基础的连接装置 活动铰支座 (滚轴支座) 上部结构能沿支承面 垂直于支承面方向 方向移动,且能绕铰 心转动,但不能垂直 于支承面移动 通过铰心,但方向和 固定铰支座 上部结构在支承处不能 大小都是未知的,通 发生任何移动,但能绕 常用两个确定方向的 未知分反力来表示 铰心转动
约束作用
支座反力
6、荷载的简化
荷载简化为作用在杆件轴线上,如风、地震作用简化; 作用面积不大:按集中荷载考虑; 作用面积较大:按分布荷载考虑; 相联作用给予的反作用力:力偶荷载;
最后化成三大作用:线荷载、集中荷载及力偶荷载。
计算简图:示例1
例1:一根梁两端搁在墙上, 上面放一重物。 1、梁本身用其轴线表示 2、支座的简化:考虑到摩擦, 梁不能左右移动,但受热膨 胀时仍可伸长,故一端简化 成固定铰支座,另一端简化 成活动铰支座 3、荷载的简化:重物简化成 集中荷载,梁自重简化成均 布荷载
刚结点
组合结点
示例
铰结点
变形特征:被联结的杆件在 联接处不能相对移动,但可 绕结点中心相对转动
受力特征: 可以传递力, 但不可以传 递力矩
刚结点
变形特征:被联结的杆件 在联接处既不能相对移动, 也不可绕中心相对转动
受力特征:可 以传递力,也 传递力矩
组合结点
部分刚结、部分铰 结的结点
定向结点
4、支座的简化
用其轴线表示,杆件之间的连接区用结点表示,杆长用结 点间的距离表示,荷载的作用点也转移到轴线上
3、结点的简化 结点:杆件与杆件之间的相互连接处。根据结点的构造和受 力状态分为
结点类型
铰结点
变形特征
受力特征 备注
被联结的杆件在联 可以传递 示例 接处不能相对移动, 力,但不 但可绕结点中心相 可以传递 对转动 力矩 被联结的杆件在联接 可以传递 示例 处不能相对移动,不 力,也传 可绕中心相对转动 递力矩 部分刚结部分铰结的结点
二、计算简图的简化要点 三、计算简图 示例1 示例2
实际结构
1、 2、 杆 结 件 构 的 体 简 系 化 的 简 化
3、 结 点 的 简 化
4、 支 座 的 简 化
5、 材 料 性 质 的 简 化
6、 荷 载 的 简 化
计算简图
1、结构体系的简化
空间结构
平面结构
框架结构
排架结构
2、杆件的简化
支座反力:限制移 动方向上的反力及 限制转动方向上的 反力矩来表示
注:刚性支座与弹性支座
刚性支座:支座在外荷载作用下本身不产生变形; 弹性支座:实际工程中,支承部分有一定的弹性。在外荷载作用下 支座产生变形,从而影响结构的内力和变形,其反力与结构支承端相 应的位移成正比;
5、材料性质的简化
连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性的或理想弹塑性的
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