结构力学课件4静定结构总论.ppt

第4章 静定结构总论 （2）支座移动不会产生内力 （1）内力计算与杆件的截面无关 因此设计时是先计算内力，然后根据内力选择截面。 4-5 静定结构的一般性质 这主要是静定结构没有多余的约束，当某一支座沿着 它支撑的方向发生移动时，在这个方向上没有多余的约束 进行阻止，因此位移顺利进行，结构也不会产生内力。 （3）温度改变不会产生内力 （4）制造误差不会产生内力 CD 4-5 静定结构的一般性质 当温度发生变化时，结构的杆件会发生变形，但由 于静定结构没有多余的约束，杆件的变形能不受约束地 顺利进行，因此结构也不会产生内力。 同样由于没有多余约束，制造误差是不会使静定结 构产生内力的，但是制造出来的结构不再是理论设计的 样子，杆件、结点都可能发生了移动。 （5）若结构某一部分能够平衡外荷载，则其它部分 将不受力 Fp=1 4-5 静定结构的一般性质 图示结构在FP作用下，只使相应的柱子受了压力， 而其它杆件的内力均为零。可以说：静定结构具有局 部平衡的性质，具有“见死不救”的特点，也可以认为 静定结构受力不均匀。 （6）当静定结构的一个内部不变部分上的荷载作等 效替换时，其余部分的内力不变。 ql l/2l/2 4-5 静定结构的一般性质 图示结构中BC梁上的荷载作等效替换后，其它 部分的受力状况是不会改变的。 q ACB （7）当静定结构的一个内部不变部分作构造改变时， 其余部分的内力不变。 （8）满足全部平衡条件的解答是静定结构的唯一 解答。 也就是说静定结构的解对任何隔离体，都能满足平 衡条件，而且是唯一的。 FpFp FpFp 4-5 静定结构的一般性质 4-6 各种桁架的受力特点 1）平行弦桁架 5d h FPFPFPFP/2FPFP/2 （1）上弦杆 C 在往下的竖向荷载作用下，平行弦桁架的上弦杆受压，并且 抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而h是常量， 因此上弦杆的内力中间大，两边小。 简支梁C 点的弯 矩 4-6 各种桁架的受力特点 1）平行弦桁架 5d h FPFPFPFP/2FPFP/2 （2）下弦杆 D 在往下的竖向荷载作用下，平行弦桁架的下弦杆受拉，抵抗 弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而h是常量，因此 下弦杆的内力中间大，两边小。 简支梁D 点的弯 矩 4-6 各种桁架的受力特点 1）平行弦桁架 5d h FPFPFPFP/2FPFP/2 （3）腹杆 在往下的竖向荷载作用下，平行弦桁架的腹杆抵抗剪力。由 于简支梁的剪力是两边大，中间小，因此腹杆的内力是两边大 ，中间小。 简支梁 的剪力 4-6 各种桁架的受力特点 2）三角形桁架 （1）上弦杆 简支梁C 点的弯 矩 4d FP/2FP/2 FPFP FP h C 在往下的竖向荷载作用下，三角形桁架的上弦杆受压，并且 抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而r是按三角 形变化的，因此上弦杆的内力中间小，两边大。 4-6 各种桁架的受力特点 2）三角形桁架 （2）下弦杆 简支梁D 点的弯 矩 4d FP/2FP/2 FPFP FP h D 在往下的竖向荷载作用下，三角形桁架的下弦杆受拉，抵抗 弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而r是按三角形变 化的，因此下弦杆的内力中间小，两边大。 4-6 各种桁架的受力特点 2）三角形桁架 （3）腹杆 4d FP/2FP/2 FPFP FP h 在往下的竖向荷载作用下，三角形桁架的腹杆与上弦杆一起 抵抗剪力。腹杆的内力中间大，两边小。 是零杆，与上弦杆一起抵抗剪力。 D EC 4-6 各种桁架的受力特点 3）抛物线形桁架 （1）上弦杆 在往下的竖向荷载作用下，抛物线形桁架的上弦杆受压，并 且抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的,r也是按抛 物线变化的，因此上弦杆的内力基本相同。 简支梁C 点的弯 矩 FP 6d FP/2FP/2 FP FP FP FP h C 4-6 各种桁架的受力特点 3）抛物线形桁架 （2）下弦杆 在往下的竖向荷载作用下，抛物线形桁架的下弦杆受拉，并 且抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，r也是按抛 物线变化的，因此下弦杆的内力相同。 简支梁D 点的弯 矩 FP 6d FP/2FP/2 FP FP FP FP h D 4-6 各种桁架的受力特点 3）抛物线形桁架 （3）腹杆 可以证明抛物线形桁架腹杆的内力等于零，剪力由上 弦杆受承受。 FP 6d FP/2FP/2 FP FP FP FP h 4-6 各种桁架的受力特点 通过上述分析可以得出以下结论： 1、平行弦桁架 由于杆件内力分布不均匀，会造成材料的浪费。但构造 简单，经常应用于小跨度结构。 2、三角形桁架 在支座处，桁架的夹角小，内力大，构造复杂，因此一 般用于小跨度的屋架。 3、抛物线形桁架 由于上下弦杆的内力基本相同，因此最节省材料，但是 结点构造复杂，一般用于大跨度结构。 4-7 各种结构型式的受力特点 下面对简支梁、带悬臂梁、组合屋架、桁架、三铰拱 在相同跨度下、相同荷载下的内力进行比较。 L qL2/8 q qL2/8 qL2/32 qL2/32 4-7 各种结构型式的受力特点 从上面的比较可以得到以下几点： （1）实心简支梁 其跨中弯矩为qL2/8，而且截面的应力分布不均 匀，因此最费材料，但在小跨度时它具有构造简单 的优势。 （2）悬挑梁 它的悬挑部分会产生负弯矩，由此减小了梁的 跨中正弯矩。 4-7 各种结构型式的受力特点 （3）三角形组合结构 它上面两根斜杆是受弯构件，但其跨度为L/2，最 大弯矩等于q(L/2)2/8=qL2/32，相当于简支梁的1/4。 它的下弦杆为拉杆，应力分布均匀。因此整体来说它 的受力要好于简支梁，但是它的竖向高度要大于简支 梁。 （4）折线型组合结构 与三角形组合结构相比主要是受弯构件在支座处 带了一个折，这个“折”起到了两个作用，一是减小 受弯构件的跨中弯矩，二是改善支座处的构造处理。 因此它的受力等要好于三角形组合结构。 4-7 各种结构型式的受力特点 （5）三铰拱 它的上面两根曲杆受有弯矩，但一般来说比较小， 主要内力是压力。当接近合理拱轴线