建筑力学下杨力彬第17章平面杆件结构的计算简图.ppt

建筑力学,第十七章平面杆件结构的计算简图,1.了解结构计算简图的选取原则，初步了解实际结构怎样简化为计算简图。2.掌握杆件结构结点和支座的类型和特征。3.了解平面杆件结构的分类。第一节结构的计算简图第二节平面杆件结构的分类,第十七章平面杆件结构的计算简图,工程中结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的，也是不必要的。因此，在对实际结构进行力学分析以前，必须对结构加以简化，略去不重要的细节，显示其基本特点，用一个简化的图形来代替实际结构，这种简化了的图形称为结构的计算简图。,第一节结构的计算简图,杆件的截面尺寸（宽度、厚度）通常比杆件长度小得多,杆件可用其轴线表示,杆长用结点间的距离表示，荷载的作用点也转移到轴线上。,第一节结构的计算简图一、杆件的简化,结构中杆件与杆件之间的相互连接处，简化为结点。铰结点：被连接的杆件在结点处可绕铰自由转动,第一节结构的计算简图二、结点的简化,结构中杆件与杆件之间的相互连接处，简化为结点。铰结点：被连接的杆件在结点处可绕铰自由转动。,第一节结构的计算简图二、结点的简化,结构中杆件与杆件之间的相互连接处，简化为结点。,第一节结构的计算简图二、结点的简化,刚结点：被连接的杆件在结点处不能相对移动，也不能相对转动。,第一节结构的计算简图三、支座的简化,结构与基础或其他支撑物体的连接装置称为支座。,第一节结构的计算简图三、支座的简化,结构与基础或其他支撑物体的连接装置称为支座。可动铰支座：在支座处不能垂直于支撑面方向移动。,固定铰支座：在支座处可以转动不能移动。,第一节结构的计算简图三、支座的简化,固定支座：支座处即不能转动也不能移动。,第一节结构的计算简图三、支座的简化,该厂房结构是一系列由屋架、柱和基础组成的结构,第一节结构的计算简图四、结构计算简图示例,该厂房结构是一系列由屋架、柱和基础组成的结构。,第一节结构的计算简图四、结构计算简图示例,屋架的杆件用其轴线表示；屋架杆件之间的连接简化为铰结点；屋架的两端通过钢板焊接在柱顶，可将其端点分别简化为固定铰支座和活动铰支座；屋面荷载通过屋面板的四个角点以集中力的形式作用在屋架的上弦上。,四、结构计算简图示例（1）竖向荷载作用下屋架的计算简图,柱用其轴线表示；屋架在两端均以铰与柱顶连接，计算柱时，屋架的作用如同一个两端为铰的链杆，将两柱在顶部连在一起；柱插入基础后，用细石混凝土填实，柱基础视为固定支座。,四、结构计算简图示例（2）横向水平荷载作用下厂房柱的计算简图,图17-13,第二节 杆件结构的分类,（）梁：一种受弯构件，轴线通常为直线。梁有单跨梁和多跨梁。,图17-13,第二节 杆件结构的分类,(2)拱：拱的轴线为曲线。,图17-13,第二节 杆件结构的分类,(3)刚架：是由梁和柱等直杆组成的结构，杆件间的结点多为刚结点。,图17-13,第二节 杆件结构的分类,(4)桁架桁架也是由直杆组成，所有结点都为铰结点，荷载作用在结点上，各杆只产生轴力。,图17-13,第二节 杆件结构的分类,(5)组合结构：是桁架和梁或刚架在一起形成的结构。,二、平面杆件结构的分类,(4)桁架桁架也是由直杆组成，所有结点都为铰结点(图17-16)，荷载作用在结点上，各杆只产生轴力。,图17-16,(5)组合结构组合结构是梁式杆和桁架组合在一起形成的结构,图17-17,（）厂房体系的简化该厂房结构是一系列由屋架、柱和基础组成的结构图畅（a）中的阴影部分或图畅（b）沿厂房的纵向有规律地排列起来，再由屋面板等纵向构件连接组成的空间结构。作用在厂房上的荷载，通常沿纵向是均匀分布的。因此，可以从这个空间结构中，取出柱间距中线之间的部分作为计算单元；作用在结构上的荷载，则通过纵向构件分配到各计算单元平面内。在计算单元中，荷载和杆件都在同一平面内，这样，就把一个空间结构分解成为平面结构图畅（b）。下面对图畅（b）所示平面结构，分别讨论其屋架和厂房柱的计算简图。在竖向荷载作用下，屋架的计算简图如图畅（c）所示。这里，采用了以下的简化：屋架的杆件用其轴线表示；屋架杆件之间的连接简化为铰结点；屋架的两端通过钢板焊接在柱顶，可将其端点分别简化为固定铰支座和活动铰支座；屋面荷载通过屋面板的四个角点以集中力的形式作用在屋架的上弦上。（）竖向荷载作用下屋架的计算简图（）横向水平荷载作用下厂房柱的计算简图在横向水平荷载（如侧向风荷载）作用下，厂房柱的计算简图如图畅（d）所示。这里，采用了以下的简化：柱用其轴线表示；屋架在两端均以铰与柱顶连接，计算柱时，屋架的作用如同一个两端为铰的链杆，将两柱在顶部连在一起；柱插入基础后，用细石混凝土填实，柱基础视为固定支座。图（b）和（d）所示的结构，称为铰结排架，是单层工业厂房常用的一种结构型式。结构计算简图的选择十分重要，又很复杂；需要选择者有较多的实际经验，并善于判断各种不同因素的相对重要性。对一些新型结构，往往要通过多次的实验和实践，才能获得比较合理的计算简图，但对常用的结构型式，已有前人积累的经验，可以直接取其常用的计算简图。所以，选择结构计算简图的能力是在本课程、后续相关课程以及长期工程实践中逐步形成的。,二、结点的简化,图17-2,二、结点的简化,图17-3,三、支座的简化,(1)可动铰支座如图17-4a所示在支座处结构可以转动和沿支承面方向移动，但不能在垂直于支承面方向移动，所产生的支座反力只有垂直于支承面的支座反力Fy。(2)固定铰支座如图17-5a所示，在支座处结构可以转动，但不能移动，产生两个支座反力Fx、Fy，在计算简图中用两根相交链杆表示(图17-5b或图17-5c)。(3)固定支座如图17-6a所示，在支座处结构既不能转动，又不能移动，能产生约束反力偶M和两个支座反力Fx、Fy，其计算简图如图17-6b所示。,三、支座的简化,图17-4,三、支座的简化,图17-5,三、支座的简化,图17-6,三、支座的简化,(4)定向支座如图17-7a所示，其支座处结构不能转动，但可沿一个方向平行滑动，产生约束力偶M和一个支座反力Fy，在计算简图中用两根平行链杆表示(图17-7b)。,图17-7,四、计算简图示例,图17-8,一、结构的分类二、平面杆件结构的分类,第二节平面杆件结构的分类,一、结构的分类,图17-9,(1)杆件结构这类结构是由杆件所组成。杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。如图179所示的单层工业厂房的结构即为杆件结构。,一、结构的分类,(2)薄壁结构这类结构是由薄壁构件组成，如薄壳屋面(图17-10)、折板屋面(图17-11)等。,图17-10,一、结构的分类,(3)实体结构这类结构的长、宽和厚三个尺寸大小相仿，如挡土墙(图17-12)、水坝等。,图17-11,二、平面杆件结构的分类,图17-12,二、平面杆件结构的分类,(1)梁梁是一种受弯构件，其轴线一般为直线，梁可以是单跨的(图17-13a、c),也可以是多跨的(图17-13b、d)。,