第三章3.2静定结构支座反力的计算
结构力学第三章静定结构受力分析

MA
0, FP
l 2
YB
l
0,YB
FP 2
()
Fy
0,YA
YB
0,YA
YB
Fp 2
()
例2: 求图示刚架的约束力 q
C
A
ql
l
l
l
B
A
ql
ql
C
XC
YC
FNAB
解:
Fy 0,YC 0
MA
0, ql
l 2
XC
l
0,
XC
1 2
ql()
弹性变形,而附属部分上的荷载可使其自身和基本部分均产生内力和 弹性变形。因此,多跨静定梁的内力计算顺序也可根据作用于结构上 的荷载的传力路线来决定。
40k N
80k N·m
20k N/m
AB
CD
EF
G
H
2m 2m 2m 1m 2m 2m 1m
4m
2m
50构造关系图 40k N
C 20 A B 50
Fy 0,YA YB 2ql 0,YA ql() 3)取AB为隔离体
2)取AC为隔离体
Fy 0, YC YA ql 0
Fx 0, XB X A ql / 2()
l MC 0, X A l ql 2 YB l 0, X A ql / 2()
A
B
C D E FG
1m 1m 2m 2m 1m 1m
A C D E FG B
13 17
26 8
7 15 23 30
工程中常见静定结构的支座反力计算(工程力学课件)

之矩的代数和
最常用的应用形式
Fy
F
o
l
Fx
求力矩的两种方法
(1)定义
MO(F) F d
F
o
l
d
(2)合力矩定理
M O (F ) M O (Fx ) M O (Fy )
Fy
F
o
l
Fx
【例 1 】 解: (1)直接按定义 (2)按合力矩定理
【例 2】 求土压力使挡土墙倾覆的力矩?
(求力FR对A点的力矩)
力偶的表示符号
M F d
力偶的等效性
只要保持M不变,可任意改变F和d的大小 只要保持力偶矩M不变,力偶可在其作用面内任意移动和转动
力偶的性质
力偶在任一轴上的投影的代数和恒等于零 力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩
y
o
F O
x
F’
MO (F ) MO (F ) F (x d ) F x Fd
F4x F4 cos 45 250 cos 45 176.78 (N)
F4
y
F4 sin 45 250 sin 45 176.78
(N)
平面汇交力系的平衡
y
FR F 0
Fx 0
Fy 0
x
平衡方程
【例 2】
平面三角支架,F=100kN, 求AB、AC杆的受力?
都是二力构件 的物体系统
FA
Fx Fy
0 0
MFx Fy
O00 0
MO 0
FBx FBy
平面力系平衡计算总结
平面 力系
平面汇交力系 平面
基本力系
平面力偶系
平面 特殊力系
平面平行力系
平面一般力系
第三章 静定结构的内力计算

FAy
1 3a 4 FP a M q 3a 3a 2 5
第三章
静定结构的内力计算
M
B
0
3a 4 FAy 3a M q 3a FP a 0 2 5 1 3a 4 FAy FP a M q 3a 3a 2 5
第三章
无荷载 平行轴线
Q图
静定结构的内力计算
均布荷载
集中力 发生突变
P
集中力偶
无变化 发生突变
m
斜直线
M图
二次抛物线 凸向即q指向
出现尖点
两直线平行 备 注
Q=0区段M图 Q=0处,M 平行于轴线 达到极值
集中力作用截 集中力偶作用 面剪力无定义 面弯矩无定义
在自由端、铰支座、铰结点处,无集中力偶作用,截面弯矩 等于零,有集中力偶作用,截面弯矩等于集中力偶的值。
第三章 静定结构的内力计算
第三章
静定结构的内力计算
§3-1单跨静定梁
一、静定结构概述 1.概念:是没有多余约束的几何不变体系。 2.特点:在任意荷载作用下,所有约束反力和内力都 可由静力平衡方程唯一确定。 平衡方程数目 = 未知量数目 3.常见的静定结构 常见的静定结构有:单跨静定梁、多跨静定梁、静 定平面刚架、三铰拱、静定平面桁架、静定组合结构等 (如下图)。
0 FYA FYA 0 FYB FYB
A
x
C
L
斜梁的反力与相应简支 梁的反力相同。
第三章
(2)内力
静定结构的内力计算
求斜梁的任意截面C的内力,取隔离体AC: a FP1 A
FYA x Fp1 FYA
0
MC
第三章3静定结构受力分析(平面刚架)

MA= qa2+2qa2-2aYB=0 (1)
2) 对中间铰C建立矩平衡方程 qa
MB=0.5qa2+2aXB -aYB=0 (2) 解方程(1)和(2)可得
a
XB=0.5qa YB=1.5qa 3) 再由整体平衡 X=0 解得 XA=-0.5qa Y=0 解得 YA=0.5qa
qa/X2 A YA
1/2qa2
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
C
1/2qa2
A
a
a
qa2 q
B XqBa/2 YB
2 绘制弯矩图
注意:三铰刚架绘制弯矩图往往只须求一水平反力,然后由 支座作起!!
画三铰刚架弯矩图
CM
O M
M/2
M/2
a
C
A
B
a
a
Mo=m-2a×XB=0, 得 XB=M/2a
注意:
A
RA
B
XB
YB
1、三铰刚架仅半边有荷载,另半边为二力体,其反力沿两铰连线,
§3-3 静定平面刚架
一. 刚架的受力特点
梁
1 8
ql2
l
1 ql2 8
刚架
桁架
弯矩分布均匀 可利用空间大
§3-3 静定刚架受力分析
一. 刚架的受力特点 二. 刚架的支座反力计算
静定刚架的分类:
三铰刚架 (三铰结构)
简支刚架 悬臂刚架
单体刚架 (联合结构)
复合刚架 (主从结构)
1.单体刚架(联合结构)的支座反力(约束力)计算
三. 刚架指定截面内力计算
四.刚架的内力分析及内力图的绘制
①分段:根据荷载不连续点、结点分段。 ②定形:根据每段内的荷载情况,定出内力图的形状。 ③求值:由截面法或内力算式,求出各控制截面的内力值。
3静定结构的内力计算

①简支梁
②外伸梁
③悬臂梁
3
二、梁的内力
1、内力计算法——截面法
P1
A
m
FAx
K
n
P2 B
8
斜梁介绍
工程中,斜梁和斜杆是常遇到的,如楼梯梁、刚架中的斜杆等。斜梁 受均布荷载时有两种表示方法: (1)按水平方向分布的形式给出(人群、雪荷载等),用 q 表示。 (2)按沿轴线方向分布方式给出(自重),用 q’ 表示。
q 与 q’间的转换关系:
qdx = qds q = q
cos
dM dx
= FQ
无荷载区段 平行轴线
FQ图
M图
斜直线
均布荷载区段 集中力作用处 集中力偶作用处
↓↓↓↓↓↓
+ -
二次抛物线
凸向即q指向
发生突变
+P -
出现尖点
尖点指向即P的指向
无变化
发生突变
m
两直线平行
注备
FS=0区段M图 FS=0处,M 平行于轴线 达到极值
12
三、叠加法作弯矩图
1. 叠加原理: 几个载荷共同作用的效果,等于各个载荷单独
吊杆
带拉杆的三铰拱
拉杆折线形
拉杆
花篮螺丝
带吊杆的三铰拱
3、三铰拱的内力计算
1)、拱的内力计算原理仍然是截面法。 2)、拱通常以受压为主,因此规定轴力以受压为正。 3)、计算时常将拱与相应简支梁对比,通过对比完成计算。
45
第三章 静定结构的受力分析

第三章静定结构的受力计算1. 教学内容从几何构造分析的角度看,结构必须是几何不变体系。
根据多余约束n ,几何不变体系又分为:有多余约束( n > 0)的几何不变体系——超静定结构;无多余约束( n = 0)的几何不变体系——静定结构。
从求解内力和反力的方法也可以认为:静定结构:凡只需要利用静力平衡条件就能计算出结构的全部支座反力和杆件内力的结构。
超静定结构:若结构的全部支座反力和杆件内力,不能只有静力平衡条件来确定的结构。
2. 教学目的进一步巩固杆件受力分析和内力分析的特点;理解多跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架的概念;熟练掌握多跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架内力的计算方法,能够画出内力图;理解截面法、结点法、联合法,熟练求出静定桁架的内力。
3. 主要章节第一节、单跨静定梁第二节、多跨静定梁第三节静定平面刚第四节、三铰拱架第五节、静定平面桁架第六节、组合结构4. 学习指导本章所学内容的基础是以前所学的“隔离体和平衡方程”,但是不能认为已经学过了,就有所放松。
其实,在静定结构的静力分析中,虽然基本原理不多,平衡方程只有几种形式,但是其变化是无穷的,因此重要的是知识的应用能力。
为了能够熟中生巧,在学习时应多做练习。
5. 参考资料《建筑力学教程》P21~P57第一节、单跨静定梁一. 教学目的复习材料力学中的内力概念和计算方法,梁的内力图的画法;熟练掌握各种荷载作用下的梁的内力图画法;掌握叠加法画弯矩图。
二. 主要内容1. 内力的概念和表示2. 内力的计算方法3. 内力图与荷载的关系4. 分段叠加法三. 参考资料《建筑力学》P21~P26各种《材料力学》教材3.1.1 内力的概念和表示在平面杆件的任意截面上,将内力一般分为三个分量:轴力F N、剪力F Q 和弯矩M(图3-1)。
轴力----截面上应力沿轴线方向的合力,轴力以拉力为正。
剪力----截面上应力沿杆轴法线方向的合力,剪力以截开部分顺时针转向为正。
建筑力学与结构第三章

V=12KN/m 2 2 3m
1.5m
B RA =15KN RB =29KN RB
P=8KN
V1 M1
根据1-1截面左侧的外力计算V1 、 M1
V1=+RA-P =15-8 =+7KN
根据1-1截面右侧的外力计算V1 、 M1
RA
M1 =+RA· (2-1.5) =15· 0.5 =+26 KN· 2-P· 2-8· m
求图示简支梁1-1、2-2截面的剪力和弯矩. P=8KN V=12KN/m
2 1
A
2m 1.5m
1
2 3m
B
1.5m
RA
1.5m
解:由 M B 0得 由 M A 0得
RB
RA =15KN RB =29KN
请思考: RB还可如何简便算出?
P=8KN
A RA
2m 1.5m
1 1 1.5m
M
各种形式荷载作用下的剪力、弯矩图
载荷情况
无载荷(q=0)
剪力图
V﹥0 V﹤0
弯矩图
V﹥0 V﹤0 尖角 突变m V﹤0 V﹥ 0
均布载荷(q=c)
V﹤0 V﹥0
P m
C
突变P C 无变化
C
简易法绘制内力图的一般步骤:
(1)求支反力。 (2)分段:凡外力不连续处均应作为分段点, 如集中力和集中力偶作用处,均布荷载两端点等。 (3)定点:据各梁段的内力图形状,选定控 制截面。如 集中力和 集中力偶作用点两侧的截面、 均布荷载起迄点等。用截面法求出这些截面的内力 值,按比例绘出相应的内力竖标,便定出了内力图 的各控制点。 (4)联线:据各梁段的内力图形状,分别用 直线和曲线将各控制点依次相联,即得内力图。
结构力学 第三章 静定结构

MBC=1kN· m
B
MBE= 4kN· m
MBA=5kN· m
FP1=1kN FP2=4kN
• 用计算中未使 用过的隔离体平衡 条件校核结构内力 计算是否正确。
5kN· m
1kN
3kN
FP3=1kN
2、简支刚架
• 解: • (1)、求支座 反力 • ∑y=0 • FCy =80kN(↑) • ∑m0=0 • FAx=120kN(←) •∑x=0 •FBx=80kN(→)
§3-2 静定多跨梁
•
由中间铰将若干根梁(简单梁) 联结在一起而构成的静定梁,称为静 定多跨梁。
1、几何组成:
• 基本部分+附属部分。 • (1)、基本部分:不依赖其它部分, 本身能独立承受荷载并维持平衡。 • (2)、附属部分:依赖于其它部分而 存在。
2、层叠图和传力关系
(1)、附属部分荷载 传 基本部分或 支撑它的附属部分。 • (2)、基本部分的荷载对附属部分无 影响,从层叠图上可清楚的看出来。 •
练习: 分段叠加法作弯矩图
q
A B
C
1 2 ql 4
l
q
1 ql 2
ql
l l l
例题
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
例题
3m
8kN· m
2kN/m
3m
2m
(1)悬臂段分布荷载作用下
FP2=4kN
q=0.4kN/m
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X 0
3.2 静定结构支座反力的计算
例2 试求结构的支座反力。
解:
35kN
40kN · m
(1)取整体为研究对象(半独立体)
M
A
0 ,YB· 6-35×4-40=0
4m XB
XA
YB=30kN
Y 0,YA= -30kN
YA XC
40kN · m
YB
(2)取BEC为研究对象(变成了新的独立体)
,YB· 3-XB· 4-40=0 XB=12.5kN
(3)取整体为研究对象 ,XA+35-XB=0 X 0
C
YC
E
XB
XA= -22.5kN
YB
3.2 静定结构支座反力的计算
思考题:试计算图示结构的支座反力。
根据几何组成判断: 结构属于(复杂的)三 铰结构。
O1
O2
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
3.2 静定结构支座反力的计算
例 1 试求结构的支反力。 q=10KN/m
A
P=20KN 2m C
YB
C
XC YC
XA
4m
YA
B
4m
D
2m E
YD
D
YD
解:
(1)取CDE为研究对象 (独立体)
M
E
C
0
YD 30KN
(2)取整体为研究对象 (变成了新的独立体)
M 0 Y 0 X 0
A
YB 5KN
YA 25KN
O1
1.整体为研究对象
Y1
∑MO1=0 Y2 XB YB Y3 Y4
2.BC为研究对象
∑MB=0
Y3
Y4
3.2 静定结构支座反力的计算
五、作 业
试求下列结构的支反力。
4 10kN/m m
l
3m
l
l
P
A
l l
P
B
l
q
D E
l/2
C
l l
第三章 静定梁、静定平面刚架和 三铰拱的计算
建筑工程系
3.2 静定结构支座反力的计算
静定结构内力计算分两大步:
1、求支反力
2、内力计算
3.2 静定结构支座反力的计算
一、静定结构内力计算目的
1. 解决静定结构强度校核问题。 2. 静定结构位移计算的必要基础。 3. 超静定结构内力计算必要基础。
二、静定结构的特点
XA 0
或(2)取ABC为研究对象
3.2 静定结构支座反力的计算
三、静定结构的分类及支反力的计算
4.三铰结构 半独立体
结构体系(不含基础)有两个刚片,与基础的联结满 足三刚片组成规律的结构。
XA YA YB
XB
MA 0 或 MB 0 (1 )以整体为研究对象,列二个平衡方程。 计算特点: Y 0 一般先整体,后局部。 M C 0 (补充方程) (2 )以中间铰 C一侧为研究对象,列一个平衡方程。
B
YB
C
XALeabharlann DYDYA
E
XB YB
目的:求出特殊未知反力
3.2 静定结构支座反力的计算
3.选取原则:优先选择独立体、半独立体; 再依次研究新出现的独立体,半独立体。
二、列平衡方程
1.思考方法
排除法:把尽可能多的其余力排除于平衡方程之外。
2.措 施
“求谁不管谁”,即不考虑待求未知力,观察其 它未知力的分布特点:
(1)如果其余未知力平行,则在其垂直方向投影。 (2)如果其余未知力汇交于一点,则对该点取矩。
3.2 静定结构支座反力的计算
三、静定结构的分类及支反力的计算
按照几何组成情况将静定结构分为4类: 1.悬臂结构 与基础用一个固定支座刚性联结的结构。
P
以结构内力计算为目 的时,无需求支反力。
XA
YA
MA
1. 几何组成:无多余约束
2. 受力分析:只需平衡条件
3.2 静定结构支座反力的计算
一、选取研究对象
1.独立体 能应用自身的平衡条件,求出所有未知力的体系。
满足:(1)对承受平面一般力系者, 未知力不多于3个 (2)对承受平面汇交力系者, 未知力不多于2个 另一种提法:与外界的联结满足两刚片规则的体系。
计算特点: 不用求解支反力
3.2 静定结构支座反力的计算
三、静定结构的分类及支反力的计算
2.简支结构 与基础的联结满足两刚片组成规律的结构。
A B A
独立体系
YA
C
P
B
YC
XB
X 0 M 0 Y 0
A
A
B
计算特点: 简单
3.2 静定结构支座反力的计算
三、静定结构的分类及支反力的计算
A B
XA
YA
YB
3.2 静定结构支座反力的计算
一、选取研究对象
2.半独立体 能应用自身的平衡条件,求出部分未知力的体系。
对承受一般力系的体系,未知力虽多于3个,但未知力 作用线满足下述条件之一: (1)除一个特殊未知力外,其余的未知力平行 (2)除一个特殊未知力外,其余的未知力汇交
P
P
XA
A
YA
3.主、从结构 特点:结构的一部分先与基础联结成几何不
变体系(基本部分),基本部分又能与另一部分(附属部分) 联结成新的几何不变体系。 半独立体
XA
计算特点:先附属后基本。
P
C D
YD P
q
A
YA
B
YB
E
附属部分 q 基本部分
XA YA
C
XC YC
D
YD
E
先分析 后分析
A B
YB
3.2 静定结构支座反力的计算