结构力学课件4静定结构总论.ppt
第4章 静定结构总论,（2）支座移动不会产生内力,（1）内力计算与杆件的截面无关 因此设计时是先计算内力，然后根据内力选择截面。,4-5 静定结构的一般性质,这主要是静定结构没有多余的约束，当某一支座沿着它支撑的方向发生移动时，在这个方向上没有多余的约束进行阻止，因此位移顺利进行，结构也不会产生内力。,（3）温度改变不会产生内力,（4）制造误差不会产生内力,4-5 静定结构的一般性质,当温度发生变化时，结构的杆件会发生变形，但由于静定结构没有多余的约束，杆件的变形能不受约束地顺利进行，因此结构也不会产生内力。,同样由于没有多余约束，制造误差是不会使静定结构产生内力的，但是制造出来的结构不再是理论设计的样子，杆件、结点都可能发生了移动。,（5）若结构某一部分能够平衡外荷载，则其它部分 将不受力,4-5 静定结构的一般性质,图示结构在FP作用下，只使相应的柱子受了压力，而其它杆件的内力均为零。可以说：静定结构具有局部平衡的性质，具有“见死不救”的特点，也可以认为静定结构受力不均匀。,（6）当静定结构的一个内部不变部分上的荷载作等 效替换时，其余部分的内力不变。,4-5 静定结构的一般性质,图示结构中BC梁上的荷载作等效替换后，其它部分的受力状况是不会改变的。,（7）当静定结构的一个内部不变部分作构造改变时，其余部分的内力不变。,（8）满足全部平衡条件的解答是静定结构的唯一 解答。也就是说静定结构的解对任何隔离体，都能满足平 衡条件，而且是唯一的。,4-5 静定结构的一般性质,4-6 各种桁架的受力特点,1）平行弦桁架,（1）上弦杆,在往下的竖向荷载作用下，平行弦桁架的上弦杆受压，并且抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而h是常量，因此上弦杆的内力中间大，两边小。,简支梁C点的弯矩,4-6 各种桁架的受力特点,1）平行弦桁架,（2）下弦杆,在往下的竖向荷载作用下，平行弦桁架的下弦杆受拉，抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而h是常量，因此下弦杆的内力中间大，两边小。,简支梁D点的弯矩,4-6 各种桁架的受力特点,1）平行弦桁架,（3）腹杆,在往下的竖向荷载作用下，平行弦桁架的腹杆抵抗剪力。由于简支梁的剪力是两边大，中间小，因此腹杆的内力是两边大，中间小。,简支梁的剪力,4-6 各种桁架的受力特点,2）三角形桁架,（1）上弦杆,简支梁C点的弯矩,在往下的竖向荷载作用下，三角形桁架的上弦杆受压，并且抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而r是按三角形变化的，因此上弦杆的内力中间小，两边大。,4-6 各种桁架的受力特点,2）三角形桁架,（2）下弦杆,简支梁D点的弯矩,在往下的竖向荷载作用下，三角形桁架的下弦杆受拉，抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，而r是按三角形变化的，因此下弦杆的内力中间小，两边大。,4-6 各种桁架的受力特点,2）三角形桁架,（3）腹杆,在往下的竖向荷载作用下，三角形桁架的腹杆与上弦杆一起抵抗剪力。腹杆的内力中间大，两边小。,4-6 各种桁架的受力特点,3）抛物线形桁架,（1）上弦杆,在往下的竖向荷载作用下，抛物线形桁架的上弦杆受压，并且抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的,r也是按抛物线变化的，因此上弦杆的内力基本相同。,简支梁C点的弯矩,4-6 各种桁架的受力特点,3）抛物线形桁架,（2）下弦杆,在往下的竖向荷载作用下，抛物线形桁架的下弦杆受拉，并且抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的，r也是按抛物线变化的，因此下弦杆的内力相同。,简支梁D点的弯矩,4-6 各种桁架的受力特点,3）抛物线形桁架,（3）腹杆,可以证明抛物线形桁架腹杆的内力等于零，剪力由上弦杆受承受。,4-6 各种桁架的受力特点,通过上述分析可以得出以下结论：1、平行弦桁架 由于杆件内力分布不均匀，会造成材料的浪费。但构造简单，经常应用于小跨度结构。2、三角形桁架在支座处，桁架的夹角小，内力大，构造复杂，因此一般用于小跨度的屋架。3、抛物线形桁架由于上下弦杆的内力基本相同，因此最节省材料，但是结点构造复杂，一般用于大跨度结构。,4-7 各种结构型式的受力特点,下面对简支梁、带悬臂梁、组合屋架、桁架、三铰拱在相同跨度下、相同荷载下的内力进行比较。,qL2/32,4-7 各种结构型式的受力特点,从上面的比较可以得到以下几点：（1）实心简支梁 其跨中弯矩为qL2/8，而且截面的应力分布不均匀，因此最费材料，但在小跨度时它具有构造简单的优势。（2）悬挑梁 它的悬挑部分会产生负弯矩，由此减小了梁的跨中正弯矩。,4-7 各种结构型式的受力特点,（3）三角形组合结构 它上面两根斜杆是受弯构件，但其跨度为L/2，最大弯矩等于q(L/2)2/8=qL2/32，相当于简支梁的1/4。它的下弦杆为拉杆，应力分布均匀。因此整体来说它的受力要好于简支梁，但是它的竖向高度要大于简支梁。（4）折线型组合结构 与三角形组合结构相比主要是受弯构件在支座处带了一个折，这个“折”起到了两个作用，一是减小受弯构件的跨中弯矩，二是改善支座处的构造处理。因此它的受力等要好于三角形组合结构。,4-7 各种结构型式的受力特点,（5）三铰拱 它的上面两根曲杆受有弯矩，但一般来说比较小，主要内力是压力。当接近合理拱轴线时弯矩很小。因此它的受力要好于组合结构，但它的竖向高度一般来说要大于组合结构。（6）桁架 它的受力弦杆是受弯构件，但是它的节间距离一般小于组合结构，因此它的弯矩较它要小。它的其余构件均为轴力杆件。因此桁架的整体受力要好于组合结构，但竖向高度要大于组合结构。,
