固定铰支座PPT课件

1、钢结构88层高420m（曾名列亚洲第一、世界第三）上海金贸大厦1-1 结构力学的研究对象及任务结构力学的研究对象及任务如：房屋结构、桥梁结构、特种结构等。大坝结构、 建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为工程结构，简称为结构。 1. 结构世界第一拱(钢结构跨径550m)斜拉桥水利工程的拱坝中国民航飞机高速列车宇宙飞船第1页/共37页2. 结构力学的研究对象结构力学: 结构+力学几门力学课程研究对象比较: 材料力学: 研究单个杆件;弹性力学: 研究杆件（更精确）、板、壳、及块体等非杆状结构。结构力学: 研究由杆件系统（Framed Structure）组成的工程结构, 即 杆系结

2、构 ;理论力学: 研究质点，质点系，刚体;1-1 结构力学的研究对象及任务结构力学的研究对象及任务第2页/共37页3. 结构力学的研究任务 (2) 研究结构在荷载等因素作用下的内力（强度）及位移（刚度）计算。 强度结构在外力作用下是否会破坏的问题。 （如：桥在火车作用下的内力计算问题）。 刚度结构在外力作用下变形是否满足规定值。 （如：桥在火车作用下的位移、挠度、转角计算）。(3) 研究结构的稳定性及动力荷载作用下的反应。 稳定性受压构件在轴向压力作下，能否保持其直线平衡状态。杆件如受压后变弯失稳 (1) 研究结构的组成规则和合理形式。 1-1 结构力学的研究对象及任务结构力学的研究对象及任务

3、第3页/共37页 理论分析、实验研究和数值计算三方面。 结构力学的计算方法众多，但所有方法都要考虑下列三方面的条件：（1）力系的平衡条件及运动条件;（2）变形的几何连续条件;（3）应力与变形间的物理条件（或称为本构方程）。4. 结构力学的研究方法1-1 结构力学的研究对象及任务结构力学的研究对象及任务第4页/共37页荷载： 作用在结构上的主动力。 例如，结构的自重、水压力、土压力、风载等， 在建筑物施工和使用期间，大小、位置会发生变化的荷载。1、按作用时间的长短分类 长期作用在结构上的不变荷载（如：结构构件的自重、土压力等）。 思考：恒载和活载对结构的影响有何不同？活载：恒载：恒载： 广义荷载

4、: 还包括使结构产生内力的其他因素。 例如，温度变化、基础沉陷、材料胀缩等。1-2 荷载的分类荷载的分类第5页/共37页在结构上的作用位置是移动的（如：汽车荷载，吊车荷载）。2 、按作用位置是否固定分类 在结构上的作用位置是固定的（如：恒载、 风载、雪载）。 固定荷载： 移动荷载：1-2 荷载的分类荷载的分类3、按荷载作用的性质分类 数量、位置、大小等不随时间变化或变化极为缓慢，不使结构产生显著的振动，因而惯性力的影响可以忽略（如：恒载、雪载）。静力荷载：第6页/共37页 随时间迅速变化，使结构产生显著振动，因而惯性力的影响不能忽略（如：冲击荷载、地震荷载等。车辆荷载、风荷载在通常的设计中视为

5、静载, 但在特殊情况下按动载考虑）。动力荷载： 1-2 荷载的分类荷载的分类4、按结构与荷载接触的情况、按结构与荷载接触的情况分类分类 荷载不是直接作用而是通过纵横梁系间接地作用于结构（主梁上的荷载）。 直接作用于结构上的荷载（纵梁上的荷载）。 直接荷载： 间接荷载（结点荷载）：DEBAC主 梁纵 梁横 梁 (节 点 )F=1第7页/共37页 1、计算简图： 将一个具体的工程结构物用一个简化的受力图形来表示。选择计算简图时，要它能反映工程结构物的如下特征： 1受力特性（荷载的大小、方向、作用位置）； 2几何特性（构件的轴线、形状、长度）； 3支承特性（支座的约束反力性质、杆件连接形式）。选取计

6、算简图的原则：（1）正确反映实际结构的受力情况和主要性能。（2）略去次要因素，便于分析和计算。选取计算简图时应考虑的因素：（1）结构的重要性； （2）设计阶段；（3）计算问题的性质；（4）计算工具。1-3 结构的计算简图结构的计算简图第8页/共37页 对实际结构体系主要进行如下的简化：(1) 结构整体的简化（如分解为平面结构）； (2) 杆件的简化（杆轴表示，荷载作用杆轴）； (3) 杆件间连接的简化（铰结点、刚结点）； (4) 结构与基础间连接的简化（支座表示）； (5) 荷载的简化（集中荷载、分布荷载）； (6) 材料性质的简化。 2、简化方法1-3 结构的计算简图结构的计算简图第9页/共

7、37页(1) 结构整体的简化（如分解为平面结构）； 多数情况下，可以忽略一些次要的空间约束，将实际空间结构分解为平面结构。EIEI(代屋架杆）F 注意：有些结构具有明显的空间特征而不宜简化成平面结构。1-3 结构的计算简图结构的计算简图 2、简化方法第10页/共37页 (2) 杆件的简化（杆轴表示，荷载作用杆轴）； 由于杆件的截面尺寸通常比杆件长度小得多，因此在计算简图中，用轴线代替实际杆件。 注意：当截面尺寸增大时（如超过长度的14）,杆件用其轴线表示的简化，将引起较大的误差。为什么可以？请思考！1-3 结构的计算简图结构的计算简图 2、简化方法第11页/共37页 (5) 荷载的简化（集中荷

8、载、分布荷载）； (6) 材料性质的简化。 在结构计算中，对组成各构件的材料一般都假设为连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 (3) 杆件间连接的简化（铰结点、刚结点等）； (4) 结构与基础间连接的简化（支座表示）；1-3 结构的计算简图结构的计算简图 2、简化方法第12页/共37页3、简化实例1-3 结构的计算简图结构的计算简图第13页/共37页1-3 结构的计算简图结构的计算简图3、简化实例第14页/共37页1-3 结构的计算简图结构的计算简图3、简化实例第15页/共37页1-4 支座和结点的类型一、支座：把结构与基础联系起来的装置。1. 活动铰支座(Roller suppo

9、rt)AVA滚轴支座FyDCABFyCFyAFyBFyDFxA计算简图第16页/共37页 2. 固定铰支座(Hinge support)AVAHA沥青麻刀FxFyFxFy或屋架柱焊缝预埋钢板1-4 支座和结点的类型 第17页/共37页3. 固定端(Fixed support)AMAVAHA细石混凝土FyMFx1-4 支座和结点的类型第18页/共37页4. 滑动支座(Fixed support)MFy1-4 支座和结点的类型第19页/共37页1-4 支座和结点的类型5. 弹性支座(Elastic support)第20页/共37页二、结点：结构中杆件相互联结的地方。1. 铰结点(Hinge jo

10、int) 杆件间不能相对平动，但可以相对转动；结点具有杆件间不能相对平动，但可以相对转动；结点具有x 向向和和 y 向反力，但无弯矩。向反力，但无弯矩。1-4 支座和结点的类型第21页/共37页2. 刚结点(Rigid joint) 杆件间不能相对平动，也不能相对转动；结点处既有杆件间不能相对平动，也不能相对转动；结点处既有x和和y 向反力，也有弯矩。向反力，也有弯矩。1-4 支座和结点的类型第22页/共37页3. 组合结点 同一结点处，有些杆件为刚结，有些为铰接。 组合梁组合梁（加劲梁）（加劲梁）1-4 支座和结点的类型第23页/共37页 （1）杆件结构由杆件组成的结构（杆件的几何特征是横截

11、面尺寸比长度小很多）。如：梁、拱、桁架、刚架。 （2）板壳结构结构的形状是平面或曲面，它的厚度比长度和宽度小得多。如：楼板、地下连续墙、壳体屋盖。1. 从几何角度分类 （3）实体结构长、宽、厚三个方向尺寸相当。如: 大坝、挡土墙。1-5 结构的分类第24页/共37页2. 按受力特性的不同分类 (1) 梁(Beam)是一种受弯杆，轴线为直线，有单跨与多跨的。1-5 结构的分类第25页/共37页(2) 拱(Arch)：轴线是曲线，竖向荷载作用下产生水平支承推力。1-5 结构的分类第26页/共37页(3) 刚架(Frame)：由直杆组成，并具有刚结点。 ( bending, shearing and

12、 tension or compression） 主要以受弯为主。 多跨多跨多层多层空间空间刚架刚架1-5 结构的分类第27页/共37页(4) 桁架(Truss): 所有结点均为铰结点，各杆仅受轴力。 1-5 结构的分类第28页/共37页(5) 组合结构(Composite structure): 桁架与梁或刚架组合在一起。1-5 结构的分类第29页/共37页(6) 悬索结构(cable-suspended structure) 1-5 结构的分类第30页/共37页3. 按杆件系统的轴线是否在同一平面内分类平面内，外力也作用在任意面一平杆件系统的轴系不在同空间结构平面内内，且外力也作用在该平面

13、杆件系统的轴系在同一平面结构 : ) ( : ) (structurespacestructureplane4. 按内力是否静定分类)mindet(:)mindet(:ate systemer instaticallyate systemer statically还需要变形条件超静定结构条件求出内、反力可由静力平衡静定结构1-5 结构的分类第31页/共37页本章重点一、与相关课的关系一、与相关课的关系1 1、“理力理力”、“材力材力”是是“结构力学结构力学”的先修课。的先修课。（1 1）“理力理力”为为“结力结力”提供基本的力学原理。提供基本的力学原理。 （2 2）“材力材力”以研究单根杆件为

14、主，以研究单根杆件为主，“弹力弹力”以研以研究实体结构与薄壁结构为主，究实体结构与薄壁结构为主，“结构力学结构力学”研究的是杆研究的是杆系结构。系结构。 2 2、“钢结构钢结构”、“钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构”、“砖石结砖石结构构”、“结构抗震结构抗震”等是等是“结力结力”的后继课。的后继课。3 3、“结力结力”的特点的特点（1 1）系统性：一环套一环，连锁反应。）系统性：一环套一环，连锁反应。（2 2）灵活性：一题多解，殊途同归。）灵活性：一题多解，殊途同归。第32页/共37页二、二、 如何选择结构的计算简图如何选择结构的计算简图三、三、 各种结点，支座的计算简图形式各种结点，支座的计算简

15、图形式四、四、 通过结构力学的学习，通过结构力学的学习，逐步培养如下能力逐步培养如下能力1. 分析能力 （1）选择结构计算简图的能力 （2）力系平衡分析和变形几何分析的能力，是结构分析的两个看家本领，要在反复运用中加以融会贯通，逐步提高，力求达到正确、熟练、灵活运用的水平。 （3）选择计算方法的能力方法众多，要了解各种方法的特点和最适用的场合，具有根据具体问题选择恰当计算方法的能力。本章重点第33页/共37页2. 计算能力（1）对各种结构进行计算或确定计算步骤的能力;（2）对计算体系进行定量校核或定性判断的能力;（3）初步具有使用结构计算程序的能力。3. 自学能力 自学能力就是在没有教师指导的情况下自己获取知识的能力，它包括三个方面： （1）复习已学的知识即精读教材； （2）摄取新的知识即阅读参考书;4. 表达能力 作业条理清楚，步骤整齐，计算书书写整洁。 （3）理解、分析、概括、整理、运用所学知识。本章重点第34页/共37页本章思考题1. 杆系结构、板壳结构与实体结构的主要差别是什么？5. 什么是结构的计算简图什么是结构的计算简图? ?6. 如何选择结构的计算简图如何选