建筑结构的类型和计算简图.ppt

1 3 1常见建筑结构的类型3 2结构计算简图3 3结构受力分析图3 4本章小结 3 建筑结构的类型及计算简图 要求 了解建筑结构的含义和分类方法 掌握常见支座和节点的类型和性质 掌握结构计算简图的简化过程 熟练掌握结构受力分析图的画法 建筑力学 2 3 1常见建筑结构的类型 一 建筑结构和建筑结构设计对建筑物进行承载能力分析时 首先要对建筑物进行抽象 去掉其中繁杂的无关内容 只保留和承载能力有关的核心骨架 这种决定建筑物承载能力的核心骨架就是建筑结构 简称结构 建筑物的主题设计 建筑设计 结构设计 结构设计的对象是建筑结构 建筑力学是解决结构分析过程中遇到各种问题的一门学科 在建筑物中 起主要受力 传力及支承作用的部分 3 二 建筑结构的分类1 结构的一般分类 不同角度有不同分类方法 建筑材料 砖石结构 混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢结构 木结构 组合结构等 空间角度 结构传力的单向性或多向性 平面结构 空间结构等 结构型式 砖混结构 框架结构 框架剪力墙结构 剪力墙结构 筒体结构等 4 构件的几何特征 杆系结构 由杆件组成 几何特征 横截面 板壳 薄壁 薄板 薄壳 结构几何特征 厚度 实体结构几何特征 结构的长 宽 高属同一量级 5 6 示例1 高层建筑 高耸结构 杆系结构 框架结构 钢筋混凝土结构等 壳体结构 钢筋混凝土结构 空间结构等 示例2 大跨结构 杆系结构 空间网架结构 薄壳结构 钢结构等 示例3 桥梁结构 杆系结构 悬索结构等 9 二 建筑结构的分类 2 杆系结构的分类在一般民用建筑中 杆系结构应用最广 分析流程相对简单 本书主要介绍杆系结构的分析方法 根据节点的连接方式和空间形态一般分为 刚架 各杆之间以刚接方式连接 混凝土结构 桁架 各杆之间以铰接方式连接 工业厂房 网架 铰接 平面 双层 网壳 铰接 曲面 单层或双层 10 11 12 3 2结构计算简图 一 结构计算简图在结构计算中 用以代替实际结构 并反应实际结构主要受力和变形特点的计算模型 二 结构计算简图的简化原则1 反映实际结构的主要受力和变形特点 计算结果安全可靠 便于计算 简化程度与计算手段以及对结果的要求相一致 三 结构计算简图的简化过程1 建筑物所受荷载的抽象和简化 2 约束的抽象和简化 3 结构构件的抽象和简化 13 荷载 所有作用在结构上的外力 建筑自重 用户重量 自然风力 雪的压力 响应 反应 结构在荷载作用下产生的内力和位移 广义荷载 导致结构产生响应的非力外因 温度变化 基础沉降 材料收缩等 结构分析 求结构系统的特定输入 外部作用 下的输出 响应 1 建筑物所受荷载的抽象和简化 14 1 建筑荷载的分类a 按照荷载的性质 永久荷载 恒载 长期作用在结构上的不变荷载 楼板 墙体 梁 柱等 可变荷载 活载 作用在结构上的可变动的荷载 楼面活荷载 风载 雪载等 偶然荷载 一般指爆炸力 冲击力等比较意外的荷载 b 按照分布方式 集中荷载 均布荷载和非均布荷载 荷载的抽象和简化 建筑结构荷载规范 15 2 建筑荷载的计算例3 1如图为南京某建筑物平顶楼盖的剖面图 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 计算其屋面永久荷载和可变荷载 荷载的抽象和简化 16 2 约束的简化和约束力 自由体和非自由体约束 对自由体进行限制 使之成为非自由体的部件称为约束 支座 杆件与地基之间的约束 节点 杆件与杆件之间的约束 众多杆件通过节点和支座联系成一个非自由的 可以抵御外荷载的杆系 结构 17 1 支座 固定支座 铰支座 滑移支座和辊轴支座固定支座 不允许有任何方向的移动和转动 产生水平 竖直及限制转动的约束力 18 1 支座 固定支座 铰支座 滑移支座和辊轴支座铰支座 允许绕固定铰铰心的微小转动 过铰心产生任意方向的约束力 分解成水平和竖直方向的两个力 约束的简化和约束力 19 1 支座 固定支座 铰支座 滑移支座和辊轴支座滑移支座 允许产生沿链杆垂直方向的微小移动 但不允许有转动和另一方向的移动 约束的简化和约束力 20 1 支座 固定支座 铰支座 滑移支座和辊轴支座辊轴支座 允许微小转动和沿支座链杆垂直方向的微小移动 沿支座链杆方向产生约束力 约束的简化和约束力 21 约束的简化和约束力 1 支座 固定支座 铰支座 辊轴支座和滑移支座 22 2 节点 刚节点 铰接点和组合节点刚节点 汇交于一点的杆端是用一个完全不变形的刚性结点连结 形成一个整体 刚结点所连各杆端相互之间的夹角不能改变 约束的简化和约束力 23 2 节点 刚节点 铰接点和组合节点铰接点 汇交于一点的杆端是用一个完全无磨擦的光滑铰连结 铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动 即各杆端之间的夹角可任意改变 约束的简化和约束力 24 2 节点 刚节点 铰接点和组合节点组合节点 半铰 刚结点与铰结点的组合体 约束的简化和约束力 25 26 1 结构体系和构件的简化空间杆系结构平面杆系结构杆系结构的杆件其杆件轴线代替 用杆轴线构成的几何轮廓代替原结构的几何尺寸 并且所有杆件轴线都位于同一平面内 且通过结点的中心 全部结点都当作理想铰结点 2 材料性质的简化结构为连续 均匀 各项同性 完全弹性体 3 构件的简化 27 4 工程实例 例3 2 某预制楼板的实际构造如图 试绘制楼梯的计算简图 28 5 几种常见的杆系结构的计算简图 29 3 3结构受力分析图 物体受力分析包含两个步骤 1 取分离体 是把所要研究的物体或物体的一部分解除全部约束 即解除研究对象与其它部分的联系 得到一个与外界完全隔离的隔离体 2 画受力图 示力图 1 主动力 画出分离体上受到的主动力 外荷载 2 约束反力 用相应的约束反力代替解除的约束对研究对象的作用 注 受力图是画出分离体上所受的全部外力 即主动力与约束力 主动力是荷载产生的力 实际作用的力 约束反力是解除联系后作用力 例题 30 受力分析步骤 1 取研究对象 画分离体图 2 在分离体上画所有主动力 3 在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力 假设一个正方向 31 1 分离体要彻底分离 2 约束反力 外力一个不能少 3 约束反力要符合约束类型的性质 4 未知力不能判定实际方向的先假设方向 经计算结果为正时假设方向就是实际方向 为负时假设方向与实际方向相反 5 分离体内力不能画出 6 作用力与反作用力方向相反 需分别画在相互作用的两个不同的隔离体上 分离体受力图不能错 否则皆错 画分离体图注意 32 例1如图所示 简支梁AB 跨中受到集中力F A端为固定铰支座约束 B端为可动铰支座约束 试画出梁的受力图 D 33 二力构件 例2如图三角铰刚架及受力情况如图所示 试分别画出构件AC BC和整体ABC的受力图 34 例3如图三角铰刚架及受力情况如图所示 试分别画出构件AC BC和整体ABC的受力图 35 例4起吊架由杆件AB和CD组成及滑轮构成 起吊重物的重量为Q 不计杆件自重 作杆件AB的受力图 36 习题 图中所示结构中 构件AB和BC的自重分别为P1和P2 BC上受荷载F的作用 作构件AB BC及结构整体的受力图 37 补充题 多跨静定梁如图所示 已知q 5kN m P 10kN 试画出该多跨梁的受力图 FE FY 5kN FC 5kN FD 10kN FAx 11 25kN FBy 3 75kN 38 简单桁架 由基础或一个基本铰接三角形开始逐次增加二杆结点 组成的桁架 思考 作 截面以左部分的受力图 39 例2 1起吊架由杆件AB和CD