典型结构受力分析——结构是怎样受力的
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
结构的计算简图及受力分析—支座的简化(建筑力学)
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。
建筑力学(8章)
第8章 静定结构的受力分析
复杂桁架
复杂桁架是不按照铰接三角 形规则组成, 它的几何不变 性需要用零载法(来判别。
第8章 静定结构的受力分析
1. 结点法 由于桁架的杆件内力只有轴力, 且每根杆件具有一个均匀的 轴力, 所以, 由多少杆件组成的桁架将只有杆件数的未知轴力数。 对于总共b个杆件用j个铰结点的连接起来的静定平面桁架，其 中与基础相连的支座约束数为r个，则具有未知力个数b+r，则有
Fx 0 Fy 0
FN 25 60 0
FN 25 60kN
FN 23 0
FN 23 0
第8章 静定结构的受力分析
Fx13 60kN FN 12 60kN Fy13 30kN FN 25 60kN FN 23 0
Fx 0 Fy 0
D XD
XA A
YA
B YB
C
YD
XD
D
E YE
F YF
第8章 静定结构的受力分析
一、单元的形式及未知力
结点：桁架的结点法、刚架计算中已知Q求N时取结点为单元。 杆件：静定梁的计算、刚架计算中已知M求Q时取杆件为单元。 杆件体系：桁架、刚架计算的截面法取杆件体系为单元。
P
P
P1
P2
P
P
P1
杆件体系 单元
建 筑 力 学
第8章 静定结构的受力分析
第8章 静定结构的受力分析
基本要求： 了解静定结构受力分析的方法及简化计算方法；
掌握 静定结构的一般性质； 理解 梁、 拱、刚架和桁架的受力特点。 教学内容： ﹡静定结构受力分析方法 ﹡静定结构的一般性质 ﹡各种结构型式的受力特点
第8章 静定结构的受力分析
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。
建筑结构受力特点及其构造
建筑结构受力特点及其构造建筑结构是指建筑物的骨架，它承担了建筑物自身重量和外部荷载，并将荷载传递至地基。
建筑结构设计的目标是确保建筑物的安全性、稳定性和经济性。
本文将探讨建筑结构受力特点及其构造，并提供相关课件。
一、建筑结构受力特点1.受力多方向建筑结构通常同时受到重力、风荷载、地震力等多个方向的作用力，这些作用力要在结构内部产生复杂的受力状况。
2.受力不均匀建筑结构在荷载作用下，不同部位受力不均匀。
例如，地震力主要集中在建筑物的底部，而风荷载主要作用在建筑物的顶部。
3.受力渐进荷载作用下，结构内部的应力分布和变形逐渐增加，并逐渐达到稳定状态。
因此，在结构设计中要充分考虑荷载渐进性对结构性能的影响。
4.刚度不均匀建筑结构的刚度不同，一些结构部位刚度较大，负责承担大部分荷载，而其他结构部位的刚度较小，承受较小的荷载。
5.具有破坏机制建筑结构在受到过大荷载作用或其他不利因素的影响时，会发生破坏。
不同类型的结构有不同的破坏形态，如桁架结构常发生节点破坏、框架结构易出现柱破坏等。
二、建筑结构构造建筑结构的构造是指结构组成部分的形式、连接方式、材料选择等。
不同类型的建筑结构有不同的构造方式。
1.框架结构框架结构是由柱、梁、楼板等构件组成的，常用于多层或高层建筑。
它的特点是构件清晰、分布均匀，能够承受沿多个方向的荷载。
2.壳体结构壳体结构利用曲面形状承担荷载，常见的有球壳、圆柱壳等。
它的特点是结构轻巧、适用于大跨度的建筑，但施工难度较大。
3.桁架结构桁架结构由节点和杆件组成，广泛应用于各类大跨度厂房、体育馆等。
它的特点是梁和柱的尺寸相对较小，能够承受大跨度的荷载。
4.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的，常用于住宅、商业建筑等。
它的特点是强度高、刚度大，能满足大部分建筑的要求。
5.钢结构钢结构是由钢材构成的，常用于大型工厂、桥梁等。
它的特点是强度高、抗震性能好，但施工复杂、成本较高。
结构构造的选择取决于建筑的功能、形式和地理位置等因素，必须综合考虑经济性、安全性和可行性。
典型案例分析-结构是怎样受力
力在结构的各个部分之间传递，确保力的平衡和稳定。
3 应力和应变
受力后，结构的材料会发生应力和应变，这需要根据材料的性质进行合理的设计。
典型案例一：桥梁结构
悬索桥
特点是主梁悬挂在主塔上，通 过悬索支撑。
拱桥
通过拱形结构均匀分配力，能 够承受大跨度的荷载。
梁桥
由梁和支撑结构组成，适合较 小跨度和荷载。
典型案例分析-结构是怎 样受力
在这个演示中，我们将探讨结构受力的基本原理，并通过典型的桥梁、建筑 和机械结构案例来展示这些原理。
引言
结构是指由不同部分组合而成的整体，它们通过相互作用和受力来保持稳定。 了解结构受力的基本原理对于设计和维护安全可靠的结构至关重要。
结构受力的基本原理
1 力的作用
结构受到来自外部和内部的力的作用，如重力、风力、荷载等。
3
滑轨结构
使用滑动轨道来达到精密控制和平滑运动。
结构受力的重要因素
1 荷载类型
不同类型的荷载会对结构产生不同的影响，如静载、动载和自重等。
2 材料特性
结构的材料特性如强度、刚度、脆性等会影响其受力性能。
3 环境因素
温度变化、湿度、风力等环境因素也会对结构的受力产生影响。
总结和展望
通过对典型案例的分析，我们了解了结构受力的基本原理和重要因建造更安全、可持续的结 构。
典型案例二：建筑结构
钢结构
使用高强度钢材建造的结 构，轻巧且能够承受巨大 的重量。
混凝土结构
由混凝土块、板或柱组成 的结构，具有优异的抗压 强度。
木结构
使用木材构建的结构，具 有良好的耐震性和环保性。
典型案例三：机械结构
1
齿轮传动
薄壳结构分析圆柱壳和圆锥壳的受力分析与设计
薄壳结构分析圆柱壳和圆锥壳的受力分析与设计薄壳结构是一种常见的工程结构，具有重要的应用价值。
在工程实践中，圆柱壳和圆锥壳是常见的薄壳结构形式。
本文将针对这两种薄壳结构进行受力分析与设计的探讨。
一、圆柱壳的受力分析与设计1. 圆柱壳的基本概念圆柱壳是由一个平行于母线的曲面和两个平行于轴线的平面所围成的结构形式。
圆柱壳的内外曲面称为壳体，两平面称为壳底。
2. 圆柱壳的受力分析圆柱壳主要受到的力有压力、剪力和弯矩。
在设计圆柱壳时，需对这些作用力进行合理计算与选取。
2.1 压力分析圆柱壳承受的压力主要沿着壳体方向作用，通过壳底传递给基础。
设计时需要考虑圆柱壳的工作环境和受力情况，选择合适的材料和壳体厚度。
2.2 剪力分析剪力主要发生在圆柱壳壳体与壳底的接触面上，主要由基础产生的水平作用力引起。
设计时需考虑到基础的强度和稳定性，确保圆柱壳的稳定性。
2.3 弯矩分析弯矩是圆柱壳在垂直于轴线方向产生的力矩。
设计时需考虑到圆柱壳的荷载情况和弯曲刚度，选择适当的截面形状和材料。
3. 圆柱壳的设计原则在设计圆柱壳时，需要遵循以下原则：3.1 强度原则确保圆柱壳在承受外部荷载时，各个壳体和壳底部分的应力处于安全范围内，避免出现破坏现象。
3.2 稳定性原则保证圆柱壳在受力情况下能够保持稳定，避免产生位移或失稳现象。
3.3 经济性原则通过合理的设计和材料选取，使圆柱壳的制作和施工成本尽量低，达到经济效益最大化。
二、圆锥壳的受力分析与设计1. 圆锥壳的基本概念圆锥壳由一个锥面和两个平行于轴线的平面所围成的结构形式，是一种比圆柱壳更为复杂的薄壳结构。
2. 圆锥壳的受力分析圆锥壳的受力情况与圆柱壳类似，主要是压力、剪力和弯矩。
然而，由于圆锥壳的几何形态不规则，对其进行受力分析和设计时需要更多的考虑。
2.1 压力分析圆锥壳承受的压力分布较为复杂，需要通过数学模型或实验手段进行分析和计算。
2.2 剪力分析圆锥壳的剪力分布不均匀，需考虑壳体的几何形态和局部应力集中的情况，选择合适的剪力设计。
典型结构受力分析案例(拓展)
杠体
名词解释 立
外力
柱
拉杆
荷载
（1）杠体的受力
同一荷载在静态、动态下， 结构承受的外力往往不同
杠体受力变形总结： • 运动员对杠体施加了外力，使得杠体发生 弯曲变形 • 杠体弯曲变形的方向与杠体受外力的方向 一致
• 当人体静挂或静骑在杠体上时
杠体与人的重力
• 当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时
补充知识3——内力
• 例：尺子 • 物体由于外因而变形时，在物体内各质点之间会 产生一种相互作用的力，以抵抗这种外因的作用， 并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位 置，这种力称为内力。 • 内力反映了材料抵抗荷载破坏的能力，即强度的 大小。
补充知识4——应力•Leabharlann 截面某一点单位面积上的内力称为应力。
杠体与人的重力以及运动员运动时 手的拉力 结构中的某构件可能是其他构件的荷载
（1）构件——梁(拱架)的受力 对于梁（拱架）来说：
• 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架） 的自重 • 活载：雪载、风载等
• 拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。 • 荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的 支撑上。 • 拱的受力面积大，例如雪荷载 • 拱结构对承受荷载有利
• 应力σ＝ ΔF／ΔS 。
• 应力会随着外力的增加而增长
• 极限应力
• 认识到： 拱结构既有利于承载，又美观 • 在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。
补充知识2——荷载 荷载:
施加于机械或结构上的外力在力学中通常被称为荷载。
• 依据不同的标准，荷载有不同的分类。 • 按荷载随时间的变化分为： 恒载(永久性荷载)：作用于结构上长期不变的荷载 活载(可变性荷载)：作用于结构上可变的荷载 例：结构自重、风荷载、雪荷载 立柱——杠体、人体
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例：结构自重、风荷载、雪荷载 立柱——杠体、人体
补充知识3——内力
例：尺子
物体由于外因而变形时，在物体内各质点之间会 产生一种相互作用的力，以抵抗这种外因的作用 ，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的 位置，这种力称为内力。
杠体受力变形总结：
运动员对杠体施加了外力，使得杠体发生 弯曲变形
杠体弯曲变形的方向与杠体受外力的方向 一致
（2）立柱的受力与变形分析
当人体静挂或静骑在杠体上时
杠体与人的重力
• 当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时
杠体与人的重力以及运动员运动时 手的拉力 结构中的某构件可能是其他构件的荷载
问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过 杠体作用于立柱，立柱产生弯曲变形趋势,如果要 向前发生弯曲，请问同学们，有什么方法可以削 弱或抵消这种弯曲呢？
立柱埋深一点 用一个力从反方向拉
（3）拉杆的作用
拉杆：辅助立柱抵抗弯曲 变形趋势
2、棚室屋架结构受力分析
1 草帘 2 塑料棚膜 3 后屋面 4 拱架（梁） 5 立柱 6 后墙 7 通道 8 防寒沟 9 防渗膜固定槽 10 防渗膜 11 混凝土墙
（1）构件——梁(拱架)的受力
对于梁（拱架）来说：
恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架） 的自重
活载：雪载、风载等
拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。
荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的 支撑上。
拱的受力面积大，例如雪荷载
拱结构对承受荷载有利
认识到： 拱结构既有利于承载，又美观
连线
拉力 压力
作用于物体 ,使它产生弯曲的力
两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的 平行力
剪切力 扭转力
挤压物体的力 物体所承受的拉拽力
弯曲力
反方向向物体两端均匀 施力,使物体发生扭转形 变的力
补充知识2——荷载
荷载:
施加于机械或结构上的外力在力学中通常被称为荷载。
依据不同的标准，荷载有不同的分类。 按荷载随时间的变化分为：
在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。
（2）构件——墙的受力
对于墙（和立柱）来说：
恒载：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜 ）
活载：雪载、风载等
荷载压力——由恒载和雪载生成。 墙受压力时的情形。
荷载中的风载，作用于棚室的情况比较复 杂，它与风的作用方向有关。
压力
推力
补充知识1——外力的基本形式
回顾
1、结构的定义、构件、力学本质 2、结构的基本分类有哪些，分类的标准
是什么？
枣庄八中高二通用技术组
第二节 典型结构案例分析
－－结构是怎样受力的
1、单杠受力和变形分析
看一段视频
杠体
名词解释
立
外力柱
拉杆
荷载
（1）杠体的受力
同一荷载在静态、动态下， 结构承受的外力往往不同
杠体受到的力的方向
任意时刻，人对杠体的作用力，其方向，都是从杠 体指向人重心所处的瞬间位置。
（3）趁热打铁——
压力：挤压物体的力，产生压缩变形 。 例子：压订书机、坐板凳、压路机压路
（4）修理草坪——
剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反， 且作用于同一物体上的平行的力。
例 子：剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝
（5）拧干服——
扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转 形变的力。
例 子：拧麻花条
内力反映了材料抵抗荷载破坏的能力，即强度的 大小。
补充知识4——应力
• 截面某一点单位面积上的内力称为应力。 应力σ＝ ΔF／ΔS 。 • 应力会随着外力的增加而增长 • 极限应力 • 许用应力
小结
典型结构案例分析：
分析结构受力的方法：
（1）单杠受力和变形分析
结构 构件
（2）棚室屋架受力与变形分析 总荷载 恒载、活载
补充知识：
1）外力的基本形式 2）荷载 3）内力 4）应力
本节课结束！
构件所受的外力形式多样，基本形式有弯曲力、 拉力、压力、剪切力、扭转力等。
在受外力作用时，构件会发生形状或大小的改变 ，这种改变称为变形。
（1）钓鱼——
弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲变形的力 （与构件纵轴线相垂直）
例 子：使用弓、使用臂力器、撑杆跳高
（2）拔河——
拉力：物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形 。 例子：拉面、油条、拉力器