结构力学1-3章讲稿(2)

2018-11-29 16:15

约束作用:上部结构能沿支承面方向移动,且能绕铰心转动,但不能垂直于支承面移动支座反力(reactions at support ):垂直于支承面方向

(2)固定铰支座

被支承的部分可以转动,但不能移动,能提供两个反力X、Y。支座反力通过铰点,但方向大小未定,一般处理方法将这种支座反力分解成互相垂直的支座反力,其方向任意选定,最后由计算结果的正负确定方向。

约束作用:上部结构在支承处不能发生任何移动,但能绕铰心转动支座反力:通过铰心,方向和大小都是未知的,通常用两个确定方向的未知分反力来表示 (3)固定支座

被支承的部分完全被固定,不发生任何移动或转动,能提供三个反力 X、Y、M

约束作用:上部结构在支承处不能发生任何移动和转动支座反力:方向、大小和作用点都是未知的,通常水平和竖向分力及反力矩表示

(4)滑动支座(定向支座)

不能转动,不能沿垂直于支承面的方向移动,但可沿支承方向滑动,能提供反力矩M和一个反力,(不多见,常在对称法计算中及机动法研究影响线中用)

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约束作用:上部结构在支承处不能发生转动和垂直于支承面方向的移动,但可沿支承面方向滑动支座反力:限制移动方向上的反力及限制转动方向上的反力矩来表示

(5)刚性支座与弹性支座

刚性支座:支座在外荷载作用下本身不产生变形;

弹性支座:实际工程中,支承部分有一定的弹性。在外荷载作用下支座产生变形,从而影响结构的内力和变形,其反力与结构支承端相应的位移成正比;

5、荷载简化:

荷载简化为作用在杆件轴线上。风、地震作用简化 作用面积不大:按集中荷载考虑; 作用面积较大:按分布荷载考虑; 相联作用给予的反作用力:力偶荷载;

最后化成三大作用:线荷载、集中荷载及力偶荷载。

6、材料性质简化:

材料假设为连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 例:

(1)框架结构的计算简图

(2)简支梁计算简图:一根梁两端搁在墙上,上面放一重物。

说明:1、梁本身用其轴线表示

2、支座的简化:考虑到摩擦,梁不能左右移动,但受热膨胀时仍可伸长,故一端简化成固定铰支座,另一端简化成活动铰支座

3、荷载的简化:重物简化成集中荷载,梁自重简化成均布荷载 (3)钢筋混凝土屋架结构

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计算简图(一):铰结 计算简图(二):刚结

说明:

1、杆件的简化:用其轴线表示

2、结点的简化: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结点,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 4、荷载的简化:

选择合适计算简图的重要性、可变性、复杂性,主要根据前人经验和工程实际。同一结构,要求不同,可以简化为不同的计算简图。

§1-4杆件结构的分类

(按计算简图来分类)

一、按轴线和外力的空间位置划分:

平面结构+空间结构

二、按计算方法划分

静定结构:只靠平衡条件求解 超静定结构:平衡条件+变形条件

三、杆系结构按其受力特性不同可分为:

1、梁

结构组成:轴线通常为直线

受力特点:当荷载垂直于梁轴线时,横截面上的内力只有M、FS(梁式杆)

简支梁 外伸梁 悬臂梁 多跨静定梁 单跨超静定梁 连续梁 (图示)

简支梁 外伸梁

悬臂梁 多跨静定梁

单跨超静定梁

连续梁

2、刚架

组成特点:由梁、柱组成,结点主要为刚结点

受力特点:M、FS、FN(梁式杆)静定刚架、超静定刚架、简支刚架、悬臂刚架、三铰刚架、组合刚架(图示)

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三铰刚架 悬臂刚架 简支刚架

组合刚架

3、拱

组成特点:轴线通常为曲线

受力特点:在竖向荷载作用下有水平推力,主要内力为压力FN 静定拱+超静定拱

三铰拱 带拉杆的三铰拱

两铰拱 无铰拱

4、桁架

组成特点:全部由两端为铰结的直杆(链杆、轴力杆或二力杆)组成

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受力特点:在结点荷载作用下,各杆均只有FN 静定+超静定

5、组合结构

组成特点:由梁或刚架(梁式杆)+桁架(轴力杆)组合在一起 受力特点:梁式杆(M、FS、FN)+轴力杆(FN) 静定+超静定

6、悬索结构

组成特点:主要承重构件为悬挂于塔、柱上的缆索

受力特点:索是中心受拉构件,既无弯矩也无剪力。水平反力为H,方向是向外的

四、按杆件联结性质划分

铰结结构:桁架 刚结结构:刚架

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