1结构计算简图教程
1结构计算简图教程

学习建筑力学的意义
建造建筑物前,依据学到的分析及计算方 法对建筑构件进行受力分析从而确定构件 具体尺寸大小、材料及排列。 计算后制作的构件能满足: ——能安全正常使用,不易破坏及产生过大 形变; ——节约材料成本,降低工程造价(经济)
建筑力学讨论内容
力系的简化和力系平衡问题 承载力问题——抵抗破坏 刚度问题——变形大小、抵抗变形 稳定问题——突然破坏 研究杆件几何组成规则——各部分不发生 相对运动
城市中的剧院、剧院中的城市——国家大剧院
· 世界最大穹顶:国家大剧院整个壳体钢结构重达6475吨, 东西向长轴跨度212.2米,是目前世界上最大的穹顶。
托梁抗弯强度荷抗剪力试验场景
P
P
P P 2 P P P 2
P
P
P
引言:
前面,我们介绍了单个杆件的强度、刚度和稳定性问题。本章将
要介绍结构的几何组成规则、结构受力分析的基本知识、不同结 构形式受力特点等问题。
如何学好建筑力学与结构基础?
注意力学与结构的关系 做到理论联系实际 注意建筑结构设计答案的非唯一性 注意相关规范的学习和应用 注意公式的适用范围 要善于归纳分析,不断总结
建筑力学的任务
结构及其分类
结构——建筑物中承受荷载而起骨架作用的部 分。 构件——组成结构的各单独部分。
新课:
结构计算简图 实际结构很复杂,完全根据实际结构进行计算很困难,有时甚
度及稳定性问题。它是力学结合工程应用的桥梁,同时为
后续课程学习奠定必要的分析和计算基础。其内容极其丰 富,这是一门综合性、实践性都非常强的学科。
序论
介绍建筑力学及其工程应用
理论力学部分
物体受力分析 结构内力计算
一榀框架计算-内力计算

第8章 一榀框架计算8.7框架内力计算框架结构承受的荷载主要有恒载、活载、风荷载、地震作用。
其中恒载、活载为竖向荷载,风荷载和地震为水平作用。
手算多层多跨框架结构的内力和侧移时,采用近似方法。
求竖向荷载作用下的内力采用分层法,求水平荷载作用下的内力采用反弯点法、D 值法。
在计算各项荷载作用下的效应时,一般按标准值进行计算,然后进行荷载效应组合。
8.7.2框架内力计算1。
恒载作用下的框架内力 (1)计算简图将图8-12(a )中梁上梯形荷载折算为均布荷载。
其中a=1。
8m ,l=6.9m ,=1800/69000.26a α==,顶层梯形荷载折算为均布荷载值:232312+=120.26+0.2621.31=18.8kN m q αα-⨯-⨯⨯()(),顶层总均布荷载为18.8+4.74=23.54kN m 。
其他层计算方法同顶层,计算值为21.63kN m 。
中间跨只作用有均布荷载,不需折算。
由于该框架为对称结构,取框架的一半进行简化计算,计算简图见8-19。
(2)弯矩分配系数节点A 1:101044 1.18 4.72A A A A S i ==⨯=111144 1.33 5.32A B A B S i ==⨯=12120.940.94 1.61 5.796A A A A S i =⨯=⨯⨯=()0.622 1.3330.84415.836AS =++=∑1010 4.720.29815.836A A A A AS S μ===∑图8-19 恒载作用下计算简图(括号内数值为梁柱相对线刚度)1111 5.320.33615.836A B A B AS S μ===∑1212 5.7960.36615.836A A A A AS S μ===∑ 节点B 1:11112 1.12 2.24B D B D S i ==⨯=18.076BS =∑1111 5.320.29418.076B A B A BS S μ===∑1010 4.720.32118.076B B B B BS S μ===∑ 1212 5.7960.32118.076B B B B BS S μ===∑1111 2.240.12418.076B D B D BS S μ===∑节点A 2:()210.94 1.610.4170.94 1.610.776 1.33A A μ⨯⨯==⨯⨯++230.940.7760.20113.91A A μ⨯⨯==224 1.330.38213.91A B μ⨯==节点B 2:224 1.330.3294 1.330.94 1.61+0.940.7762 1.12B A μ⨯==⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯210.94 1.610.35916.15B B μ⨯⨯==212 1.120.13916.15B C μ⨯==230.940.7760.17316.15B B μ⨯⨯==节点A 3 、A 4、A 5与A 2相同B 3、B 4、B 5与B 2相同。
§1-3结构的计算简图

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
结构力学第1章结构的计算简图ppt课件

结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(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。
图1.5
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(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)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 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
3.按荷载位置的变化
荷载按其位置的变化可分为固定荷载和移动荷载。 (1)固定荷载—凡荷载的作用位置固定不变的荷载是固定荷载 ,如风、雪、结构自重等。 (2)移动荷载—凡可以在结构上自由移动的荷载是移动荷载,如 吊车、汽车、火车等的轮压。
图1.2
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
可动铰支座 可动铰支座的机动特征是结构可以绕铰的中心(A点)转动,并允 许结构铰A沿支承面方向作微小移动,但不允许(铰A)沿垂直承 载面方向移动。计算简图如图1.3(a) 固定端支座 固定端支座的机动特征是结构不能 绕支座端转动,不能沿水平方向移 动,也不能沿竖向移动。因此,其 计算简图如图1.3(b)所示。
结 构的计算简图

结构的计算简图
在对实际结构进行力学分析和计算时,有必要 采用简化的图形来代替实际的工程结构,这种简化 了的图形称为结构的计算简图 应当遵循如下两个原则: (1)尽可能正确地反映结构的主要受力情况,使计 算结果接近实际情况,有足够的精确性; (2)要忽略对结构受力情况影响不大的次要因素, 使计算工作尽量简化;
2.2.刚节点的简图
建筑力学
计算简图简化的内容: 1.体系的简化
杆件用杆轴线代替。
计算简图简化的内容: 2.节点的简化
2.1.铰节点是指杆件与杆件之间是用前面所说 的圆柱铰链约束这种形式连接,连接后杆件之间可 以绕节点自由地相对转动而不能产生相对移动。
计算简图简化的内容: 2.节点的简化
2.2.刚节点是指构件之间的连接是采用焊接(如 刚结构的连接)或现浇(如钢筋混凝土梁与柱现浇 在一起)这些连接方式,则构件之间相互连接后, 在连接处的任何相对运动都受到限制,既不能产生 相对移动,也不能产生相对转动,即使结构在荷载 作用下发生了变形,在节点处各杆端之间的夹角仍 然保持不变。
结构力学 第1章结构的计算简图

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。
第3章建筑结构计算简图

铰结点 屋架与柱不能有相对位移 但可发生微小的相对转动
梁
现浇
刚结点
刚性
柱 相互为 固定约束
3)构件的简化 杆件之间联结用结点表示 构 件
计算简图
杆 件
用轴线代替
杆长用结点间的距离表示
荷载的作用点移至轴线上
屋架梁 铰接 柱 柱
排架
梁 刚接 变截面构件 柱
梁
柱
刚架
4)结构体系的简化
阴影部分 计算单元 平面排架
建筑结构的计算简图
问题引入
简化 代替 实际 结构计
三大要素
结构上的荷载 √ 约束(支座、结点)的简化? 计算长度的确定?
图形
3.1结构的简化
结构
算简图
特点: 简化: (1)墙内的梁,两端不可有上、下移动, (1)梁以其轴线来代替,把荷载直接加在 但梁弯曲时两端可以发生微小转动;
轴线上;
(2)梁不可能在水平方向发生整体移动: (2)在梁的左端,设置一个固定铰链支座; (3)梁热胀冷缩,水平方向可自由伸缩。 (3)在梁的右端,设置一个可动铰支座。
1)支座的简化
计算简图中常用的有三种:固定铰支座、可动铰支座、固定端支座。
固定 铰支座
固定 端支座
固定端支座
固定铰支座
固定 铰支座
可动
铰支座
2)结点的简化 构件之间的联结处为结点。在计算简图中,通常将结点简化为铰结点或刚结点。
木梁 木屋架 屋架与柱不能有相对位移 但可发生微小的相对转动 预埋螺栓 铰结点
横向刚架
3.2 结构的分类
1)杆件结构 —— 梁、拱 、桁(网)架 、刚架 等
单跨简支梁
有水平推力H
多跨连续梁
无水平推力H
结构计算简图

结构计算简图
东北财经大学金广建 设管理学院 杜贵成
建筑力学 结构计算简图
结构及荷载简化
横向荷载下的简化 P Q
P
水平荷载下的简化
Q
东北财经大学金广建 设管理学院 杜贵成
建筑力学 结构计算简图
桥梁及其荷载简化
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
l
东北财经大学金广建 设管理学院 杜贵成
单层工业厂房的计算简图
建筑力学 结构计算简图
取一榀计算,并化为平面体系。
东北财经大简图
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
细石混凝土填充
东北财经大学金广建 设管理学院 返回 杜贵成
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• 建筑三要素:
•
1、建筑功能(坚固) 第一位 由结构承担
•
2、物质技术条件(适用)
•
3、建筑形象(美观)Fra bibliotek学习建筑力学的意义
建造建筑物前,依据学到的分析及计算方 法对建筑构件进行受力分析从而确定构件 具体尺寸大小、材料及排列。
计算后制作的构件能满足: ——能安全正常使用,不易破坏及产生过大
建筑力学的任务
结构及其分类
结构——建筑物中承受荷载而起骨架作用的部 分。 构件——组成结构的各单独部分。
结构承受的荷载
自重、风载、人群荷载、屋面积雪重量、吊车压力等
非荷载影响因素:
温度变化、支座沉降、地震作用等
建筑力学研究对象的几何特征
一、构件的分类 (长宽高来衡量) ①杆件:一个方向的尺寸大 ②板和壳:两个方向的尺寸大 ③实体:三个方向的尺寸都大且相近
形变; ——节约材料成本,降低工程造价(经济)
建筑力学讨论内容
力系的简化和力系平衡问题 承载力问题——抵抗破坏 刚度问题——变形大小、抵抗变形 稳定问题——突然破坏 研究杆件几何组成规则——各部分不发生
相对运动
? 如何学好建筑力学与结构基础
注意力学与结构的关系 做到理论联系实际 注意建筑结构设计答案的非唯一性 注意相关规范的学习和应用 注意公式的适用范围 要善于归纳分析,不断总结
序论 理论力学部分 材料力学部分 结构力学部分 实验力学部分
介绍建筑力学及其工程应用 物体受力分析 结构内力计算 杆、梁应力、变形、稳定性
结构几何不变体系 力法 位移法 材料,构件力学性能测试
建筑与结构——学习建筑力学的必要性
• 建筑学是一门介于工程类和艺术类之间的特殊学科,它需 要将工程和艺术充分结合,同时兼顾严密的逻辑思维与跳 跃性的抽象思维之间的有机互动,在这个专业领域取得成 就非常不容易。纵观国内外,著名的建筑大师和优秀的建 筑作品都是结构形式与建筑理念的完美结合。下面会举些 例子进行说明。
卢沟桥始建于金大定二十五年(1189年),明正统九年(1444年)重修 。清康熙时毁于洪水,康熙三十七年(1698年)重建。桥东的碑亭内立有 清乾隆题“卢沟晓月”汉白玉碑一块,为“燕京八景”之一。意大利旅行 家马可·波罗在他的游记中,称赞“它是世界上最好的,独一无二的桥”。
享有“世界第一拱”美誉的上海卢浦大桥
“鸟巢”的外形结构
• 基本结构特点
“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架 组成,共有24根桁架柱。国家体育场建筑 顶面呈鞍形,长轴为332.3米,短轴为 296.4米,最高点高度为68.5米,最低点高 度为42.8米。
国家游泳中心的选定方案——〔H2O〕3(“水立方 ”)
由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW公司、澳大利亚ARUP公司组成的 联合体设计的〔H2O〕3(“水立方”),融建筑设计与结构设计于一体,设计 新颖,结构独特,与国家体育场比较协调,功能上完全满足2008年奥运会 赛事要求,而且易于赛后运营。
通体银白色的卢浦大桥是国际上首座采用全焊接制造的钢结构拱桥,主桥长750米 ,主跨550米,跨度比目前世界最大的美国西弗吉尼亚大桥还长三十二米,是名副 其实的“世界第一跨”。大桥建造中集斜拉桥、拱桥、悬索桥三种不同类型桥梁 施工工艺于一身,抗风度达到12级、抗震度达到7级。总投资二十二亿元人民币
中央电视台新台址建筑设计方案
央视新 址总占地面 积约18.7公 顷,总建筑 面积约55万 平方米,最 高建筑高约 230米,工程 总投资约50 亿元人民币。
荷兰大都会建筑事务所设计
美与力的雕塑
北京奥运会主体育场选定中瑞合作"鸟巢"方案
本方案由2001年普利茨克奖获者瑞士建筑师赫 尔佐格、德梅隆,与中国建筑设计研究院合作完成。
城市中的剧院、剧院中的城市——国家大剧院
·世界最大穹顶:国家大剧院整个壳体钢结构重达6475吨, 东西向长轴跨度212.2米,是目前世界上最大的穹顶。
托梁抗弯强度荷抗剪力试验场景
P
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2
2
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引言: 前面,我们介绍了单个杆件的强度、刚度和稳定性问题。本章将 要介绍结构的几何组成规则、结构受力分析的基本知识、不同结 构形式受力特点等问题。 新课: 结构计算简图
实际结构很复杂,完全根据实际结构进行计算很困难,有时甚 至不可能。工程中常将实际结构进行简化,略去不重要的细节, 抓住基本特点,用一个简化的图形来代替实际结构。这种图形叫 做结构计算简图。也就是说,结构计算简图是在结构计算中用来 代替实际结构的力学模型。结构计算简图应当满足以下的基本要 求:
二、构件几何特征 各横截面的形心连线——轴线 垂直于杆轴线的截面——横截面 根据轴线形状可分为:
直杆: 曲杆:拱 折杆:刚架
结构的几何特征 平面杆件结构与空间杆件结构
凡组成结构的所有杆件的轴线都位于某一平面内, 并且荷载也位于该平面内的结构,称为平面杆件结 构。否则,称为空间结构。
建筑结构概念
• 指用来承受荷载和其他间接作用的体系,通常称 为建筑物骨架。
湖南科技工业职业技术学院
建筑力学
刘陈平 全国一级建造师
监理工程师
建筑力学研究内容
• “建筑力学”涉及:理论力学;材料力学;结构力学。 • 建筑力学是建筑学、城市规划、工程管理、 环境工程、
房地产等专业的一门技术基础课,是一门重要的必修课程。 它包含了理论力学、材料力学和结构力学的最基本内容, 研究土木工程结构中的杆件和杆系的受力分析、强度、刚 度及稳定性问题。它是力学结合工程应用的桥梁,同时为 后续课程学习奠定必要的分析和计算基础。其内容极其丰 富,这是一门综合性、实践性都非常强的学科。
• 组成结构的构件有:板、梁、屋架、柱、墙、基 础等。
我国祖先的功绩
赵州桥又名安济桥,全长50.82米,拱券净跨37.37米,桥面宽9 米,是一座单孔坦拱式桥梁。
赵州桥由著名工匠李春主持设计建造。他创造的坦拱式、敞肩式 建桥法,在当时堪称独步,桥梁质量上乘。赵州桥结构合理,外型秀 丽,富有民族风格,素有“奇巧固护,甲于天下”的美誉。
世界著名建 筑结构剪辑
Burj Al Arab - a hotel
风帆酒店
高层建筑与大型桥梁(伦敦塔桥)
La Tour Eiffel
埃菲尔铁塔是现代巴 黎的标志,是一座于 1889年建成位于法 国巴黎战神广场上的 露空结构铁塔,高 320米。铁塔设计离 奇独特,是世界建筑 史上的技术杰作,因 而成为法国和巴黎的 一个重要景点和突出 标志。