土木工程力学结构的计算简图及分类

土木工程力学第一章补充知识结构的计算简图及分类合肥铁路工程学校机电教研室12/13/20221结构的计算简图及分类温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领一、结构的计算简图二、荷载的分类及计算三、平面杆系结构的分类12/13/20222本节课需要解决的问题:1、什么是结构计算简图2、荷载的分类3、平面杆系结构的分类学习探究12/13/20223第一章静力学的基本概念补充知识结构的计算简图及分类12/13/20224一、知识回顾1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体2、光滑接触面约束—公法线及反力画法3、圆柱铰链约束—四选一4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）5、支座—11种表达及其反力画法12/13/202252受力图

画受力图的步骤①选研究对象，画脱离体图；②首先画上主动力；③明确研究对象所受周围的约束，根据约束类型，然后再画约束力；④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。12/13/20226一、结构的计算简图12/13/20227结构平面杆系结构杆件的截面尺寸远小长度特点板壳结构块体结构杆系结构承受荷载起骨架作用的构件或由其组成的整体概念分类一、结构的计算简图建筑结构12/13/20228计算简图选择的原则：1、尽可能符合实际——计算简图应能反映实际结构的主要受力和变形性能2、尽可能简单——计算简图要便于计算计算简图：指对实际结构进行简化，表现主要特点略去次要因素，用一个简化图形来代替实际结构，这简化图形就称为实际结构的计算简图。一、结构的计算简图12/13/20229实际结构简化的过程计算简图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12/13/202210结构体系的简化31空间结构平面结构框架结构12/8/202211排架结构空间结构平面结构12/8/202212杆件的简化32——以轴线（（粗实线）表表示立体平面粗线当截面尺寸增增大时，将引引起较大误差差。如：超过长度度的1/4。。12/8/202213杆件的简化32——以轴线（（粗实线）表表示柱基础屋架实例1--屋屋架12/8/202214杆件的简化32——以轴线（（粗实线）表表示柱12/8/202215两铰刚架实例2—刚架架杆件的简化32——以轴线（（粗实线）表表示12/8/202216三铰刚架实例3—刚架架杆件的简化32——以轴线（（粗实线）表表示12/8/202217节点杆件之间的连连接杆件与基础的的连接支座杆件间连接的简化33——节点的简简化12/8/202218杆件间连接的简化33——节点的简简化节点的类型：：⑴铰节点⑵刚节点12/8/202219杆件间连接的简化33——节点的简简化铰节点点实实例例上图图的的木木屋屋架架通通过过预预埋埋在在柱柱子子或或墙墙内内的的螺螺栓栓与与柱柱或或墙墙相相连连接接，，屋屋架架与与柱柱不不能能发发生生相相对对位位移移，，但但仍仍然然有有可可能能发发生生微微小小的的相相对对转转动动，，故故常常把把这这种种节节点点简简化化为为铰铰节节点点。。12/8/202220杆件间连接的简化33———节节点点的的简简化化铰节点点实实例例上图图的的钢钢筋筋混混凝凝土土屋屋架架，，其其端端部部与与柱柱顶顶都都有有事事先先预预埋埋的的钢钢板板，，吊吊装装就就位位后后，，把把钢钢板板焊焊在在一一起起。。屋屋架架与与柱柱不不能能发发生生相相对对位位移移，，但但仍仍然然有有可可能能发发生生微微小小的的相相对对转转动动，，故故常常把把这这种种节节点点简简化化为为铰铰节节点点。。12/8/202221杆件间连接的简化33———节节点点的的简简化化刚节点实例例上图(a)所示示为现浇浇钢筋混混凝土框框架顶层层节点的的构造。。因梁与与柱在节节点处，，是用混混凝土现现浇成整整体，且且配置适适量钢筋筋，故在在节点处处，梁与与柱既不不能相对对移动又又不能相相对转动动，此时时便把该该节点简简化为刚刚节点，，如图(b)所所示。12/8/202222杆件间连接的简化33铰节点不能相对对移动，，可以相相对转动动可以传递递力，但但不能传传递弯矩矩——节点点的简化化12/8/202223杆件间连接的简化33——节点点的简化化铰节点连连接的杆杆件受到到荷载作作用而产产生变形形时，铰铰节点处处各杆件件的夹角会发发生改变变，约束反反力用两两对互相相垂直、、等大反反向的力力表示。。C12/8/202224刚节点不能相对对移动和和转动可以传递递力和弯弯矩杆件间连接的简化33——节点点的简化化12/8/202225杆件间连接的简化33——节点点的简化化刚节点连连接的杆杆件受到到荷载作作用而产产生变形形时，刚刚节点处处各杆件件的夹角不会会发生改改变，约束反反力用两两对互相相垂直、、等大反反向的力力加上两两对力偶偶矩表示示。12/8/202226杆件间连接的简化33——节点点的简化化不完全铰铰节点部分刚节节、部分分铰节的的节点称称为半铰铰或复合合铰节点点。12/8/202227结构与基础间连接的简化34可动绞支座可以转动和水水平左右移动动，但不能竖竖向上下移动动。提供垂直于支支撑面的竖向向约束反力——支座的简简化12/8/202228可动铰支座Fy12/8/202229固定铰铰支座座可以转转动，，但不不能竖竖向移移动和和水平平移动动。提供竖竖向和和水平平约束束反力力。固定铰铰支座座12/8/202230固定端端支座座不能竖竖向移移动、、水平平移动动和转转动。。提供竖竖向、、水平平约束束反力力和约约束力力矩12/8/202231预制钢钢筋混混凝土土柱插插入杯杯形基基础的的两种种施工工方法法12/8/202232结构与基础间连接的简化34——支支座的的简化化在杯口口四周周填入入沥青青麻丝丝，柱柱端可可发生生微小小转动动，则则可简简化为为固定定铰支支座。。12/8/202233结构与基础间连接的简化34——支支座的的简化化当杯口四周周用细石混混凝土填实实、地基较较好且基础础较大时，，可简化为为固定支座座。12/8/202234结构与基础间连接的简化34——支座的的简化一根两端支支承在墙上上的钢筋混混凝土梁，，受到均布布荷载的作作用，对这这样一个最最简单的结结构，如果果要严格按按实际情况况去计算，，是很困难难的。因为为梁两端所所受到的反反力沿墙宽宽的分布情情况十分复复杂，反力力无法确定定。12/8/202235结构与基础间连接的简化34——支座的的简化如何选择比比较符合实实际的计算算简图，先先要分析梁梁的变形情情况。因为梁支承承在砖墙上上，其两端端均不可能能产生垂直直向下的移移动，但在在梁受压时时，弯曲变变形导致两两端能够产产生微小转转动；整个个梁不可能能在水平方方向移动，，但在温度度变化时，，梁端能够够产生热胀胀冷缩。12/8/202236结构与基础间连接的简化34——支座的的简化梁的支座座作如下下简化处处理：通通常在一一端墙宽宽的中点点设置固固定铰支支座，在在另一端端墙宽的的中点设设置可动动铰支座座，用梁梁的轴线线代替梁梁，就得得到了简简支梁的的计算简简图。↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓q梁右端的的可动铰铰支座体体现了梁梁在温度度变化下下的热胀胀冷缩，，左端的的固定铰铰支座体体现了梁梁不能在在水平方方向移动动但却可可以在梁梁受压时时由于弯弯曲变形形导致梁梁两端能能够产生生微小转转动的事事实。12/8/202237结构与基础间连接的简化34——支座座的简化化这个计算算简图反反映了：：梁的两两端不可可能产生生垂直向向下移动动但可转转动的特特点；左左端的固固定铰支支座限制制了梁在在水平方方向的整整体移动动；右端端的可动动铰支座座允许梁梁在水平平方向的的温度变变形。这这样的简简化既反反映了梁梁的实际际工作性性能及变变形特点点，又便便于计算算。这就就是所谓谓的简支梁。↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓q12/8/202238荷载的简化35体积力表面力——自重重等——风、、雪荷载载等简化为作作用于轴轴线上的的集中荷荷载或均均布荷载载荷载：作作用在结结构或构构件上的的主动力力。如重力力、风压压力、雪雪压力等等。作用面积积不大：：按集中中荷载考考虑；作用面积积较大：：按分布布荷载考考虑。12/8/202239↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l结构的计计算简图图举例12/8/202240二、荷载载的分类类及计算算12/8/202241荷载：指主动作用于于结构上的外外力.广义荷载：其其他使结构产产生内力或变变形的因素，，如温度变化化、基础沉陷陷、材料收缩缩等。二、荷载的分分类及计算荷载可以根据据不同的特征征进行分类12/8/202242依据荷载作用时间的久暂31恒载：长期作用在结结构上的不变变荷载，如结构的自自重或土压力力。活载：在建筑物施工工和使用期间间可能存在的的可变荷载，如楼面荷载载、屋面荷载载、雪载和风风载等。二、荷载的分分类及计算12/8/202243依据荷载作用时间的久暂31结构的自重计计算公式二、荷载的分分类及计算自重=重力密密度（N/m3）×体积（m3）砖的重力密度度=19（KN/m3）水泥砂浆的重重力密度=20（KN/m3）12/8/202244楼面活荷载楼面活荷载应应依据《建筑筑结构荷载规规范》进行设设计，如教室室规定为2.0KN/m2。12/8/202245依据在结构上的分布情况32集中中荷荷载载：：当荷荷载载的的作作用用范范围围很很小小，，此此时时可可以以认认为为荷荷载载全全部部集集中中作作用用在在一一点点上上，，即即称称之之为为集集中中荷荷载载，如如汽汽车车轮轮压压。。单单位位：：N或KN。。分布布荷荷载载：：满布布在在结结构构某某一一表表面面上上的的荷荷载载，又分为为均布荷荷载和非非均布荷荷载。如如楼面荷荷载、雪雪载等。。二、荷载载的分类类及计算算12/8/202246依据在结构上的分布情况32分布荷荷载：：满布在在结构构某一一表面面上的的荷载载，又分分为均均布荷荷载和和非均均布荷荷载。。如楼楼面荷荷载、、雪载载等。。二、荷荷载的的分类类及计计算分布荷荷载按按照形形态又又分为为以下下3种种：①体分分布荷荷载；；②面面分布布荷载载；③③线分分布荷荷载。。12/8/202247吊车梁梁上的的荷载载吊车梁梁牛腿吊车轮轮12/8/202248依据荷载的作用性质33静力荷荷载：：数量量、方方向和和位置置不随随时间间变化化或变化化极极为为缓缓慢慢，，不不使使结结构构产产生生显显著著的加加速速度度。。如如自自重重和和其其他他恒恒载载。。动力力荷荷载载：：随随时时间间迅迅速速变变化化或或在在短短暂暂时时段段内内突突然作用用或消消失的的荷载载，使使结构构产生生显著的的加速速度，，要考考虑惯惯性力力的影影响，如如冲击击荷载载、地地震力力等。。12/8/202249三、平平面杆杆系结结构的的分类类12/8/202250——平平面杆杆系按按结构构的计计算简简图分分类受弯构构件其轴线线通常常为直直线可以是是单跨跨的或或多跨跨的梁3112/8/202251梁3112/8/202252刚架32由直杆杆组成成，各各杆主主要受受弯曲曲变形形。其节点点通常常为刚刚节点点。12/8/202253刚架3212/8/202254拱33轴线为为曲线线,以以压缩缩变形形为主主。力学特特点是是在竖竖向荷荷载作作用下下有水水平支支座反反力12/8/202255桁架34由直直杆杆组组成成，，三三角角形形单单元元。。所有有节节点点都都为为铰铰节节点点12/8/202256桁架3412/8/202257组合结构35是桁桁架架和和梁梁或或刚刚架架组组合合一一起起形形成成的的结结构构12/8/202258思考考：：组合合式式吊吊车车梁梁结结构构简简图图的的形形成成依依据据组合式吊车梁的计算简图P1P212/8/2022