定性结构力学概要（第四讲）ppt课件

1、基本部分与附属部分,(1)当i2 10(i1 +i3 )时；,讨论题1：定性绘制图示刚架弯矩草图（精度在10%左右）,(2)当i2 (i1 +i3 )/10, 且 i1 =i3 时；,(3)当i3 =0, 且 i1 =i2 时。,第四讲：几何组成与结构受力的关系,第四讲：几何组成与结构受力的关系,2、结构的分类与受力特点,2、结构的分类与受力特点,例3：定量计算图示结构,（1）计算图示计算简图各杆轴力和弯矩（列表表达），在表中标出计算时各杆I 和A 的取值；,1,2,3,4,5,6,（2）比较三种计算简图对计算结果的影响；,（3）当各杆抗弯、抗拉刚度发生变化时，分析内力的变化趋势；定性给出极限内力状态，并指出达到临界状态时的各杆I 和A 的取值。,例3：定量计算图示结构,一、集中荷载下的刚架计算（h=0.3m),例3：定量计算图示结构,二、集中荷载下的组合结构计算（h=0.3m),例3：定量计算图示结构,三、集中荷载下的桁架计算（h=0.3m),3、几种结构型式,一、项目背景及研究目的,悬臂柱结构,网架结构,刚架结构,桁架结构,4、依托工程概况,大连港矿石专用码头位于大孤山半岛的东南岸，距大窑湾港区约4km。工程建设25万吨级兼顾30万吨船矿石泊位一个，工程概算总投资11.44亿元，实际投资11.84亿元，于2002年7月开工建设，2004年6月试投产，2006年1月通过国家验收正式投产。,#1堆场,#3堆场,先后投资700万元在#1堆场和#3堆场建设抑尘网854米，取得良好的抑尘效果。,一、项目背景及研究目的,1、结构选型及布置,二、设计参数,选择平面结构,支撑,结构主尺度： 网高 H=20m； 底宽 B=4m。,支撑自由布置,二、设计参数,2、设计荷载,风荷载（kN/m）分布如图,设计荷载仅考虑自重和 风荷载,钢的密度： 自重分项系数：1.2、1.0,荷载可以正、反方向作用,荷载分项系数1.4,2、材料选用及物理参数,二、设计参数,全部杆件选用Q235钢；,弹性模量,强度设计值 按钢结构设计规范(GB 500172003) 中表3.4.11取值（见附件）,1、拉弯、压弯构件强度校核,式中： M、N构件的弯矩、轴力设计值； A构件截面面积； Wx构件抗弯截面模量； x截面塑性发展系数，与截面形式有关，圆管截面取1.15，工字型截面1.05； f钢材强度设计值。,三、校核(验算）内容,式中： x截面的x轴（强轴）； N、Mx构件轴力、弯矩设计值； A构件截面面积； 构件轴压稳定系数，查钢结构设计规范(GB 500172003) 附录C 轴心受压构件的稳定系数； mx等效弯矩系数，与荷载形式有关，取1.0； 考虑轴力对稳定的影响，与轴力和截面有关，为简化取为0.95；,2、压弯构件在弯矩作用平面内的稳定验算,将上式简化为：,三、校核内容,最大位移不受限制,3、结构整体刚度验算,三、校核内容,如选择型钢，则不需要验算局部稳定；,4、局部稳定验算,如自定义园管截面，按钢结构设计规范(GB 500172003)（见附件）验算局部稳定；,不建议自定义工字型截面。,在满足强度、稳定的前提下，用钢量省；施工简便。,四、选型、设计(优化）要求,五、工作内容（要求提交计算书）,（1）根据设计要求确定撑杆的布置形式（包括层高的确定以及联接方式）；,1、撑杆布置及杆件截面参数选取,（2）选择立柱和撑杆型号（可参考钢结构手册选用圆管或工字型型钢）；,前、后立柱截面可以不同，但同一根立柱截面要求相同；,各撑杆截面可以不同，但同一根撑杆截面要求相同；,可以自定义截面参数，但不建议；,杆件种类少者成绩占优。,五、工作内容（要求提交计算书）,1、撑杆布置及杆件截面参数选取,（3）列表给出杆件及类型编号。,（1）根据设计要求确定撑杆的布置形式（包括层高的确定以及联接方式）；,（2）选择立柱和撑杆型号（可参考钢结构手册选用圆管或工字型型钢）；,五、工作内容（要求提交计算书）,（1）内力计算 选择恰当的计算软件（需说明）进行内力计算； 单元剖分：列表注明节点编号和坐标；列表注明单元编号和单元性质（如单元类型、杆件截面类型、杆件长度等）； 列表显示各杆件内力计算的标准值和设计值。,2、内力计算及强度（稳定）验算,（2）杆件的强度校核列表显示校核过程；,（3）压弯构件在弯矩作用平面内的稳定验算列表显示验算过程；,（4）杆件的局部稳定验算自定义构件截面需进行。,五、工作内容（要求提交计算书）,列表显示各杆件的质量及总用钢量。,3、计算材料用量,4、分析结构的计算简图,根据内力计算结果分析，将原结构简化成结构力学的计算简图（用图说明）。,六、评分标准,以杆件类型多少确定名次，少者占优。 第一名20分，以下依次递减5分；名次可以并列。,1、撑杆布置及杆件截面参数选取（20分）,2、内力计算及强度（稳定）验算（40分）,满分40分，按错误扣分，扣完为止。 内力计算每错一根杆扣5分；强度校核每错一根杆扣5分；稳定验算（平面内稳定与局部稳定）每错一根杆扣2分。,3、材料用量（20分）,以用钢量多少确定名次，少者占优。 第一名20分，以下依次递减5分；名次可以并列。,4、计算书整理与结构计算简图分析（20分）,计算书整理10分：内容翔实，简洁明了； 计算简图分析10分：反映结构整体受力特点，与程序计算结果接近。,六、评分标准,以杆件类型多少确定名次，少者占优。,1、撑杆布置及杆件截面参数选取（20分）,2、内力计算及强度（稳定）验算（40分）,满分40分，按错误扣分，扣完为止。,3、材料用量（20分）,以用钢量多少确定名次，少者占优。,4、计算书整理与结构计算简图分析（20分）,由教师和各组投票确定名次。,以以上四项分数之和确定各组名次,七、时间安排（共计四周）,第十周：熟悉任务书，确定分工；,第十一周：制定工作计划，熟悉规范和计算软件；,第十二周：计算任务质疑，选型与计算、校核；,第十三周：计算书整理，定性分析；,第十四周：汇报与答辩。,参考资料： 1、第五届全国大学生结构设计竞赛题目； 2、修改后的竞赛题目。,讨论题3：结构设计竞赛规则修订,要求： 根据目前的条件（设备和器材）和个人能力（基 础知识和个人时间）修订规则。,希望达到的目的： 1、能够用定性的方法确定层高和质量布置； 2、能够用定量的方法计算频率和振型； 3、了解材料物理参数测定和动力分析的实验方法； 4、通过实验与计算结果对比，初步掌握修正计算 方法的能力。,讨论题3：结构设计竞赛规则修订,竞赛的评判标准： 1、结构设计的安全性（强度、刚度、稳定）； 2、功能利用的最