《建筑力学》第二章物体受力分析

1、建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析 建筑力学第二章物体受建筑力学第二章物体受 力分析力分析 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析2 第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 第三节第三节 物体受力分析物体受力分析 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析3 一、几个概念一、几个概念 非自由体非自由体组成结构的各单独部分。组成结构的各单独部分。 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 物体可分为两类物体可分为两类自由体自由体和非和非自由体自由体。

2、自由体自由体可以自由位移可以自由位移, ,不受任何其他物体的限制。不受任何其他物体的限制。 约束约束 限制非自由体位移的其他物体。限制非自由体位移的其他物体。 约束力约束力 约束对非自由体的作用力。约束对非自由体的作用力。 注意：注意：约束力的方向总是与它所限制的位移方向相反。约束力的方向总是与它所限制的位移方向相反。 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析4 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 1. 1. 柔索约束柔索约束 柔索约束由软绳、链条等构成。柔索约束由软绳、链条等构成。 约束力特点约束力特点: : 。 A A W W F FT

3、 T W W F FT TA A F FT TB B 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析5 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 2. 2. 光滑面约束光滑面约束 两物体光滑的接触，即它们之间的摩擦力可以忽略。两物体光滑的接触，即它们之间的摩擦力可以忽略。 A A 光滑面的约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束的物体。光滑面的约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束的物体。 F FNA A A A切面切面 公法线公法线 C C A A B B F FN NA A F FN NB B F FNA A F FN NC

4、C 9090 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析6 B B A A C C 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 3. 3. 光滑铰链约束光滑铰链约束 是连接两个构件的常见约束。是连接两个构件的常见约束。 光滑铰链的约束一般用两个相互垂直的力表示！光滑铰链的约束一般用两个相互垂直的力表示！ 简化简化 铰铰 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析7 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 4. 4. 铰支座铰支座 有固定铰支座和滚动铰支座两种。有固定铰支座和滚动铰支座两种。 简化简化 （

5、1 1）固定铰支座）固定铰支座 构件构件 销钉销钉 支座支座 构件构件 固定铰支座固定铰支座 约束力约束力: : A AF F Ax F F A Ay 计算简图计算简图: : A A A A 或或 A A 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析8 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 （2 2）滚动铰支座）滚动铰支座 构件构件 简化简化 构件构件 滚动铰支座滚动铰支座 约束力约束力: : A A F FAy Ay 计算简图计算简图: : A A 或或 A A A A A A F FAy Ay 或或 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物

6、体受力分析9 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 工程上常见的简支梁工程上常见的简支梁 由固定铰支座和滚动铰支座固定在地面上由固定铰支座和滚动铰支座固定在地面上 F F Ax F F A Ay A A B B F F B By F F 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析10 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 5.5.链杆约束链杆约束 链杆（又称二力杆）是两端用光滑铰链与其链杆（又称二力杆）是两端用光滑铰链与其 他物体连接他物体连接, ,不计自重且中间不受力作用的杆件。不计自重且中间不受力作用

7、的杆件。 A A B B A A B B F FN NB B A FN 链杆对它所约束的物体的约束力必定沿着两铰链中心的连线作用在物体上。链杆对它所约束的物体的约束力必定沿着两铰链中心的连线作用在物体上。 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析11 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 5.5.链杆约束链杆约束 例题例题1 1：分析图示结构各组成部分，有二力杆吗？：分析图示结构各组成部分，有二力杆吗？ 构件构件BCBC 固定铰支座固定铰支座 构件构件ADAD 铰链铰链 BCBC是二力杆是二力杆 A A 链杆可以作支座，性质如滚动铰支座。链杆

8、可以作支座，性质如滚动铰支座。 F F A Ay 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析12 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 6.6.固定端约束（固定支座）固定端约束（固定支座） 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析13 二、常见的几种约束二、常见的几种约束 第一节第一节 约束与约束力约束与约束力 7. 7. 定向支座定向支座 允许杆端沿与链杆垂直的方向移动允许杆端沿与链杆垂直的方向移动, ,限制了沿链杆方向的移动限制了沿链杆方向的移动, ,也限制了转动。也限制了转动。 定向支座的约束力是一个沿链杆方向的力定向支座的约

9、束力是一个沿链杆方向的力 F FAy Ay 和一个力偶和一个力偶 M MA A； 注意：力注意：力 F FAY AY 和力偶和力偶 M MA A 的方向都是假定的。的方向都是假定的。 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析14 一、结构计算简图一、结构计算简图 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 1. 1. 支座简化示例支座简化示例 一个能代替真实结构且反映结构主要工作特性的简化模型。一个能代替真实结构且反映结构主要工作特性的简化模型。 简化简化 固定支座 A A 固定铰支座 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析15 一、结构计算简图一、结构计算简图 第二节第

10、二节 结构计算简图结构计算简图 2. 2. 结点简化示例结点简化示例 常见的三种结点形式： 构件的结点。构件的结点。 铰结点上的各杆件用铰链相连接。 刚结点上的各杆件刚性连接。 铰链连接，另一些杆件刚性连接。 绞结点绞结点 刚结点刚结点组合结点组合结点 （c） 绞结点上的铰链称为全绞绞结点上的铰链称为全绞 组合结点上的铰链称为半绞组合结点上的铰链称为半绞 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析16 一、结构计算简图一、结构计算简图 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 3. 3. 计算简图示例计算简图示例 结构的计算简图用结构的轮廓草图表示，不需精确画图。 简化简化 简化简化

11、建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析17 二、平面杆系结构的分类二、平面杆系结构的分类 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 1.1.梁梁 单跨梁单跨梁多跨梁多跨梁 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析18 二、平面杆系结构的分类二、平面杆系结构的分类 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 2.2.拱拱 三绞拱三绞拱 无绞拱无绞拱 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析19 二、平面杆系结构的分类二、平面杆系结构的分类 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 2.2.拱拱 密苏里州圣路易斯拱形门密苏里州圣路易斯拱形门 中国古代赵州桥中国古代赵州

12、桥 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析20 二、平面杆系结构的分类二、平面杆系结构的分类 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 3.3.刚架刚架由梁和柱组成的结构由梁和柱组成的结构 单层刚架单层刚架多层刚架多层刚架 排架排架 又称又称 铰结刚架铰结刚架 或或 铰结排架铰结排架 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析21 二、平面杆系结构的分类二、平面杆系结构的分类 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 4.4.桁桁架架由若干直杆用铰链连接组成的结构由若干直杆用铰链连接组成的结构 图1 图2 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析22 二、平面杆

13、系结构的分类二、平面杆系结构的分类 第二节第二节 结构计算简图结构计算简图 5.5.组合结构组合结构 由桁架和梁或刚架组合在一起形成的结构由桁架和梁或刚架组合在一起形成的结构, , 其中含有组合结点。其中含有组合结点。 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析23 第三节第三节 物体受力分析物体受力分析 例题例题2 2： 起吊架由杆件起吊架由杆件 ABAB 和和 CDCD 组成组成, ,起吊重物的重量起吊重物的重量 为为W W。不计杆件自重不计杆件自重, ,作杆件作杆件 A BA B 的受力图。的受力图。 解：解： 一、几个概念：一、几个概念： 1.1.物体系统物体系统若干构件通过

14、某种连接方式组成机构或结构若干构件通过某种连接方式组成机构或结构, , 用以传递运动或承受荷载。用以传递运动或承受荷载。 2.2.分离体分离体所要研究的物体单独分离出来所要研究的物体单独分离出来, ,画出其简图。画出其简图。 3.3.内力内力 分离体内各构件之间相互作用的力。分离体内各构件之间相互作用的力。 4.4.外力外力 分离体以外的物体对分离体作用的力。分离体以外的物体对分离体作用的力。 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析24 第三节第三节 物体受力分析物体受力分析 分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，画出分离体的受力简图。分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，画

15、出分离体的受力简图。 作图步骤：作图步骤： 二、受力图二、受力图 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析25 第三节第三节 物体受力分析物体受力分析 例题例题3: 3: A A B B E E C C D D F F W W 重为重为 W W 的直杆的直杆AB AB 搁在台阶上搁在台阶上 , , 与地面上与地面上 A A 、D D 两点接触两点接触 ，在，在E E点点 应绳索应绳索 E FE F 与墙壁相连。如图所示与墙壁相连。如图所示 , , 略去摩擦。试作直杆的受力图。略去摩擦。试作直杆的受力图。 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析26 第三节第三节 物体受

16、力分析物体受力分析 例题例题3: 3: 解解: : 取杆取杆AB AB 为研究对象。为研究对象。 EFEF为柔绳约束为柔绳约束, ,约束力为约束力为F FTE E A A为光滑面约束，公法线为光滑面约束，公法线 垂直于地面，约束力为垂直于地面，约束力为F FNA A。 D D为光滑面约束为光滑面约束，公，公 法线垂直于法线垂直于直杆表面直杆表面, , 约束力为约束力为F FND D A A B B E E C C D D F F W W F FTE F FNA F FND 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析27 第三节第三节 物体受力分析物体受力分析 例题例题4: 4: 画出

17、多跨梁画出多跨梁 ACD ACD 中中 AC AC 和和 CD CD 部分及整体的受力图。部分及整体的受力图。 F F A A D D B B C C D D C C F FDy F FAy 解解: : 取整体为研究对象。取整体为研究对象。 F FDy F FBy F FAx 取取 ACAC 为研究对象。为研究对象。 F F A A B B C C F FAy F FAx F FByF FCy F FCx 取取 CDCD 为研究对象。为研究对象。 Cx F Cy F 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析28 A 第三节第三节 物体受力分析物体受力分析 例题例题5: 5: 解:(1)取整体为研究对象。 图示系统中,物体K 重W,其他各构件不计自重。分别取 (1)整体;(2) AB 杆;(3)BE 杆;(4)CD 杆、轮C、绳及物体K 所组 成的系统为分离体,作出四个分离体的受力图。 F FAy F FAx MA (2)取AB为研究对象。 F FAy F FAx MA A D B F FDy F FDx F FBy F FBx (3)取BE为研究对象。 作用与反作用力作用与反作用力 建筑力学第二章物体受力分析建筑力学第二章物体受力分析2