建筑力学第二章 约束与受力图ppt课件

约束与受力图,第二章,21荷载的分类与计算22约束与约束反力23力学计算简图24受力分析与受力图,21荷载的分类与计算,荷载及其分类,荷载-主动作用在物体上的力称为荷载,分类,恒载活载,分布荷载集中荷载,静载动载,楼面活荷载应依据建筑结构荷载规范进行设计，如教室规定为2.0KN/m2。,楼面活荷载,21荷载的分类与计算,荷载及其分类,荷载-主动作用在物体上的力称为荷载,分类,恒载活载,分布荷载集中荷载,静载动载,分布荷载,21荷载的分类与计算,荷载及其分类,荷载-主动作用在物体上的力称为荷载,分类,恒载活载,分布荷载集中荷载,静载动载,l,7,静载动载,21荷载的分类与计算,荷载的计算,体分布荷载、面分布荷载、线分布荷载的合力计算,体分布荷载,作用点：重心,面分布荷载,线分布荷载,作用点：中点,作用点：1/3杆长处,作用点：形心,1/3,分布荷载,22约束与约束反力,22约束与约束反力,自由体：位移不受限制的物体。非自由体：位移受到限制的物体。约束：限制非自由体运动的其他物体。约束反力：约束对被约束体的作用力。主动力：约束力以外的力。,基本概念,是自由体吗？,22约束与约束反力,约束反力的特点,22约束与约束反力,常见的约束和约束反力,光滑接触面约束,柔索约束,光滑铰链约束,链杆约束,22约束与约束反力,柔体（索）约束,柔索约束柔绳、链条、胶带构成的约束,柔索只能受拉力，又称张力。用T,FT等表示。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。,22约束与约束反力,柔体（索）约束,22约束与约束反力,光滑接触面约束,光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处方向沿接触处的公法线并指向受力物体，常用N,FN等表示。,22约束与约束反力,光滑圆柱铰链约束,约束力：当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束法向约束力。约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。,可用二个通过轴心的正交分力Fx，Fy或Rx，Ry表示,当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。,22约束与约束反力,光滑圆柱铰链约束,22约束与约束反力,光滑圆柱铰链约束,22约束与约束反力,链杆约束,链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。,链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，使链杆受拉或者是受压,22约束与约束反力,常见的工程支座,可动铰支座,固定铰支座,固定端支座,*定向支座,22约束与约束反力,固定铰支座,约束反力可以用FA或RA和一未知方向角表示，也可以用一个水平力FAX和垂直力FAY表示。,杯型基础施工中，在杯口四周填入沥青麻丝，柱端可发生微小转动，则可简化为固定铰支座。,22约束与约束反力,固定铰支座实例,22约束与约束反力,可动铰支座,支座反力：垂直支座的一个力，如图所示FRA,22约束与约束反力,可动铰支座实例,杯型基础施工中，在杯口四周用细石混凝土填实、地基较好且基础较大时，可简化为固定支座。,22约束与约束反力,固定端支座实例,22约束与约束反力,固定端支座,=,=,=,反力：一个水平力FAX和垂直力FAY和一个反力偶MA,22约束与约束反力,定向支座,反力：垂直支座的一个力FNA和一个力偶M。,23力学计算简图,1结构体系的简化,2杆件的简化,3节点的简化,4支座的简化,5荷载的简化,23力学计算简图,实际结构简化的过程,23力学计算简图,实际结构简化的过程,框架结构,排架结构,23力学计算简图,实际结构简化的过程,杆件的简化-以轴线代替杆件,立体,平面,粗线,23力学计算简图,实际结构简化的过程,三铰刚架,实例-刚架,23力学计算简图,实际结构简化的过程,节点,杆件之间的连接,杆件与基础的连接,支座,杆件间连接的简化,节点的简化,23力学计算简图,实际结构简化的过程,铰节点,刚节点,杆件间连接的简化,节点的类型,23力学计算简图,实际结构简化的过程,铰节点实例,不能发生相对位移，但仍然有可能发生微小的相对转动,刚节点实例,混凝土现浇成整体，且配置适量钢筋，故在节点处，梁与柱既不能相对移动又不能相对转动,支座的简化,23力学计算简图,实际结构简化的过程,荷载的简化,23力学计算简图,实际结构简化的过程,23力学计算简图,实际结构简化的过程,1结构体系的简化,2杆件的简化,3节点的简化,4支座的简化,5荷载的简化,23力学计算简图,实际结构简化的过程,计算简图一（铰结）,计算简图二（刚结）,计算简图：示例,例：一钢筋混凝土屋架,1、杆件的简化：用其轴线表示,2、节点的简化：只反映桁架主要承受轴力这一特点，各杆之间的联结均假定为铰节点，虽然与实际情况不符，但可使计算大为简化，计算结果在工程上是可接受的。若将各杆联结处视为刚结，则可得到较精确的计算简图，但计算复杂得多。,3、支座的简化：一端简化成固定铰支座，另一端简化成活动铰支座,24受力分析与受力图,24受力分析与受力图,前言,练习1、画出蓝色杆件ABC整体的约束反力,A,B,C,A,B,A:可动绞支座约束约束反力：为垂直支撑面的力FA。C:固定端支座约束约束反力为两个正交分力+力偶矩MC。,FA,FCx,FCy,MC,整体的受力图,C,分离体,24受力分析与受力图,解答,某学生的作业,力没有加标记,B点圆柱铰链属于内力，不用画,24受力分析与受力图,纠错,静力分析的重要任务之一就是根据静力学公理、约束反力等表示物体的受力情况，确定未知的约束反力。,受力分析,解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。,24受力分析与受力图,受力分析的概念,1,简单地说，受力分析就是确定物体受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向。,受力图,分离体把研究对象解除约束，从周围物体中分离出来，单独画出其图形轮廓（力学简图）。,受力图将分离体所受的主动力和约束力分别用带箭头的线段表示在分离体上所得到的图形。,24受力分析与受力图,受力图的概念,2,受力图,画受力图的步骤,选研究对象，画分离体图；首先画上主动力、力偶（如果有）；明确研究对象所受周围的约束，根据约束类型，对号入座画约束（反）力；检查是否含有二力杆，如果有首先分析二力杆;必要时用二力平衡公理、三力平衡汇交定理确定某些约束力的指向。,24受力分析与受力图,24受力分析与受力图,受力分析与受力图,FAx,FAy,FBx,FBy,G,FAx,FAy,MC,FDx,FDy,经验：画受力图实际上就是把物体的约束解除（去掉），代以相应的约束力的过程,例1：碾子重为P，拉力为F,A,B处光滑接触，画出碾子的受力图。,解：画出简图,画出主动力,画出约束力,24受力分析与受力图,例题解析,例2水平均质梁AB重为，电动机重为，不计杆CD的自重，画出杆CD和梁AB的受力图。图(a),24受力分析与受力图,例题解析,解：取CD杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b),取AB梁，其受力图如图(c),杆的受力图能否画为图（d）所示？,若这样画，梁AB的受力图又如何改动?,24受力分析与受力图,例题解析,例3,24受力分析与受力图,例题解析,圆柱体的重力W作用在圆心O；杆的B点处由绳系着，A端与墙相铰接；不计杆的自重。试画出圆柱体的受力图和杆AB的受力图。,24受力分析与受力图,例题解析,例4,不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC,CB的受力图与系统整体受力图。,解：右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示,24受力分析与受力图,例题解析,取左拱AC,其受力图如图（c）所示,系统整体受力图如图（d）所示,24受力分析与受力图,例题解析,取左拱AC,其受力图如图（c）所示,考虑到左拱AC在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC的受力图，如图（e）所示,此时整体受力图如图（f）所示,24受力分析与受力图,例题解析,例5：不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出绳子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图(a),解：绳子受力图如图（b）所示,24受力分析与受力图,例题解析,梯子左边部分受力图如图（c）所示,梯子右边部分受力图如图（d）所示,24受力分析与受力图,例题解析,整体受力图如图（e）所示,24受力分析与受力图,例题解析,除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。,1、不要漏画力,24受力分析与受力图,画受力图应注意的问题,2、不要多画力,要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。,24受力分析与受力图,画受力图应注意的问题,约束反力的方向必须严格按照约束类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力一定要与作用力方向相反，不要把箭头方向画错。,3、不要画错力的方向,24受力分析与受力图,画受力图应注意的问题,即受力图一定要画在分离体上。（用约束反力代替原先的约束）,4、受力图上不能再带约束。,一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。,5、受力图上只画外力，不画内力。,24受力分析与受力图,画受力图应注意的问题,对于某一处的约束反力的方向一