第三章 静定结构的内力计算
§3-6 静定平面桁架
[桁架的计算简图]
桁架是由若干直杆在其两端用铰连结而成的结构。 桁架的三条基本假定:
(1)桁架的结点都是光滑的铰结点; (2)各杆的轴线都是直线并通过铰的中心; (3)荷载和支座反力都作用在结点上。
根据上述假定,桁架的计算简图各杆均用轴线表示,且都是只承受轴力的二力杆。 [平面桁架的分类] (1)按桁架的外形可分为 a、平行弦桁架
b、折弦桁架
c、三角形桁架
(2)按支座反力的特点可分为 a、无推力桁架或梁式桁架
b、有推力桁架或拱式桁架
(3)按几何组成方式可分为
a、简单桁架——由一个基本铰接三角形开始,依次增加二元体所组成的桁架。
b、联合桁架——由几个简单桁架按照两刚片或三刚片规则联合所组成的几何不变的桁架。
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第三章 静定结构的内力计算
c、复杂桁架——不是按照上述两种方式组成的其它桁架。
[结点法计算桁架的内力]
[桁架零杆的判断及结点平衡的特殊情况] 零杆——内力为零的杆件。 零杆判断的要诀: 两杆结点无荷载; 三杆结点一直线; 四杆结点对称性。 解释:
结点法——截取桁架的结点为隔离体,利用各结点静力平衡条件计算各杆内力。
(1)不共线的两杆结点,无荷载作用时,则两杆为零杆。
(2)有两杆共线的三杆结点,无荷载作用时,则第三杆为零杆。
(3)四杆对称K结点,结构对称,荷载对称,K结点位于对称轴上,无荷载作用时,则不在一直线上的两杆为零杆。
结点平衡的特殊情况
(1)K结点,四杆对称K结点,无荷载作用时,则不在一直线上的两杆内力绝对值相等,但符号相反。
(2)X结点,两两共线的四杆结点,无荷载作用时,则同一直线上的两杆内力相等。
[截面法计算桁架的内力]
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第三章 静定结构的内力计算
截面法——截取桁架其中任一部分为隔离体,根据静力平衡条件计算未知杆件的内力。所选平衡方程的不同,截面法可分为力矩法和投影法。
[各类平面梁式桁架的比较]
平行弦桁架、三角形桁架和抛物线形桁架的受力情况,其中弦杆内力可写成统一计算公式:
其中,
是相应简支梁对应矩心点的弯矩,
是内力
对矩心的力臂。正号表示下弦受拉,负号
表示上弦受压。
分析结论:
(1)平行弦桁架的内力分布不均匀,弦杆内力向垮中递增; (2)三角形桁架的内力分布也不均匀,弦杆内力接近支点处最大; (3)抛物线折线形桁架的内力分布均匀,材料使用最为经济。
§3-7 静定组合结构
[组合结构]
由只承受轴力的链杆和承受弯矩、剪力和轴力的梁式杆件所组成。 [计算组合结构的一般步骤] (1)求支座反力; (2)计算各链杆的轴力; (3)计算梁式杆的内力;
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第三章 静定结构的内力计算
(4)作出其内力图。
§3-8 静定结构的特性
[静定结构的特性]
(1)在静定结构中,除荷载外,任何其它因素,如温度改变,支座位移,材料收缩,制造误差等,均不产生任何反力和内力。
(2)静定结构的局部平衡。当由平衡力系所组成的荷载作用于静定结构的几何不变部分时,则只有该部分受力,而其余部分的反力和内力均等于零。
(3)静定结构荷载的等效变换。对作用于静定结构某一几何不变部分上的荷载进行等效变换时,则只有该部分的内力发生变化,而其余部分的反力和内力均保持不变。
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