结构概念与定性分析

1,结构概念与定性分析,2,1结构概念与定性分析,结构概念：工程师对结构形状和行为的理解和提炼。正确并深入掌握结构概念是设计、建造优秀结构的前提。,定性分析的任务：1对结构受力规律与变形趋势进行判断；2为构造协同工作能力强的结构提供概念服务。,3,1结构概念与定性分析,结构概念的获得：过去主要通过手算和工程经验积累获得；现在大量的手算工作已经被计算机取代；计算机分析结果在数学上是正确的，但如果假设和模型不正确，结果可能错误,结构概念和原理是抽象的，无法直接看到和感觉。如传力途径。,4,平衡,一平衡,平衡：物体处于静止（或匀速直线运动）状态。,平衡是静力学的基础，是建立静力平衡方程的前提；平衡是一种状态，与物体构成无关（静定、超静定或几何可变）；一个体系处于平衡，其任何一个部分取出来都满足平衡条件（不管该部分是否几何不变）,5,平衡,例：作图示多跨静定梁的内力图,ABG段能否使用叠加原理？如果能，很容易根据G点和B点弯矩，求出A点弯矩,6kN/m,10kN,4kN,G,4,10,18,6,C,D,MC,MD,FQC,FQD,比较:,梁中任一直杆段的内力图，都可视作相应的简支梁，按叠加法作出内力图。,回顾叠加法作内力图的证明：,7,C,D,MC,MD,FQC,FQD,梁中任一直杆段的内力图，都可视作相应的简支梁，按叠加法作出内力图。,如果CD段有铰，对隔离体的平衡是否有影响？,写出对C、D的力矩平衡方程，显然铰对C、D的剪力没有影响,8,二弯矩图形状,快速作出结构在荷载下弯矩图的形状，对判断计算结果、结构设计都有重大意义。,力矩分配的概念剪力分配的概念,9,例：,10,11,12,例：,13,14,15,16,17,例：,18,19,20,例：,21,22,因为横梁弯曲刚度无穷大，结点处不产生转动，故只有一个线位移未知数。,剪力分配的概念例用位移法计算图示刚架，绘弯矩图。,23,24,用叠加法作弯矩图,按平衡条件绘出杆件的杆端弯矩,25,讨论,26,扩展,引用上面的解题结果,有,27,28,29,例：,30,31,三变形图形状,勾画出结构在荷载下变形图的形状，同样对判断计算结果、结构设计都有重大意义。,根据弯矩图形状判断杆件变形曲线的凹凸判断某些关键点的位移方向,32,根据弯矩图形状判断杆件变形曲线的凹凸判断某些关键点的位移方向,33,根据弯矩图形状判断杆件变形曲线的凹凸,34,例：画出结构的变形图形状,根据我们对下图的经验，很容易得出错误的变形图,35,根据弯矩图形状,正确的变形图形状为,36,例：作结构的变形图形状,解：结构的弯矩图形状为,由此作出结构的变形图形状,37,习题：作出下列结构的变形图形状,38,四传力途径,荷载通过结构的杆件，传递到大地。传力途径表现了结构的受力性能的好坏。,用结构刚度来判断传力途径的好坏;刚度的定义：,P作用在结构上的力;结构的位移；,39,铰接结构（桁架）,桁架位移计算公式为：,结构刚度是单位荷载作用下控制节点位移的倒数：,式中，ei为杆件的柔度,40,要增大结构的刚度：使尽可能多的杆件内力为零；任意一杆的内力都不应该显著大于其他非零杆件所有非零杆的内力应尽可能小,推论：传力途径直接；内力分布均匀；结构内力较小,41,例：比较下列结构的刚度,解：根据位移计算公式，C点位移分别为：,图(a)：,42,图(a)的位移是图(b)的2.306倍。其原因是传力途径不同。,缩短传力途径有利于提高结构刚度。,图(b)：,43,用于支撑杆件的准则：结构基础到顶部，每层都应设置支撑杆件；不同层间的支撑杆件应直接连接；支撑杆件应尽量以直接形式连接；顶层和其相邻跨间的支撑杆件应尽量直接连接,44,例：比较下列结构的刚度,解：从内力计算结果可以看出：图(b)结构的零杆比图(a)多；图(b)内力差异比图(a)小；图(b)内力比图(a)小,45,图(a)：,图(b)：,图(b)结构的刚度是图(a)的3.81倍,46,梁式结构,梁式结构位移计