1、图1.1 杆系结构 、板壳(薄壁:薄板、薄壳)结构厚度、实体结构任何一个方向的尺寸都不能被忽略掉 图1.3 实体结构2、按结构型式划分为:砖混结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等;3、从建筑材料划分:砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、组合结构等;4、从空间角度划分:平面结构、空间结构等;三、结构力学研究的对象理论力学:刚体材料力学:变形体(单个杆件:简支梁、悬臂梁、伸臂梁)结构力学:变形体(平面杆系结构:多跨梁、桁架、刚架、组合结构、拱)四、结构力学研究的内容1 研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的内力(强度计算);研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产
2、生的变形(刚度计算);分析平面杆系结构的稳定性;4探讨平面杆系结构的组成规律及合理形式(几何构造分析);结构力学应用举例说明:设计思路钢筋混凝土悬臂梁,只考虑自重,钢筋应该配在上部,还是下部?为什么?脚手架(超静定桁架)的设计1.2结构的计算简图1、结构计算简图在结构计算中,用以代替实际结构,并反应实际结构主要受力和变形特点的计算模型。二、结构计算简图的简化原则选取的原则是: 1、要从实际出发2、要分清主次既要尽可能正确反映结构的实际工作状态,又要尽可能使计算简化。计算简图不是唯一的:根据不同的要求和具体情况,对于同一实际结构也可选取不同的计算简图。例如:初步设计阶段,可选取比较粗略的计算简图
3、,施工图设计阶段,则可选取较为精确的计算简图;用手算时,可选取较为简单的计算简图,用电算时,则可选取较为复杂的计算简图。三、实际杆件结构的简化1、杆件体系的简化实际工程结构都是空间结构,在大多数情况下,常可忽略一些次要的空间约束而将其分解为平面结构,使计算得到简化。本书主要讨论平面杆件结构的计算问题。2、杆件(几何形式)的简化无论是直杆或曲杆,均可以其轴线(截面形心的连线)代替杆件,而将杆轴线形成的几何轮廓来代替原结构。3、约束的简化体系运动时可以独立改变的座标的数目,称为该体系的自由度。平面内一个点的自由度为2,如图1.15(a)所示;平面内一个刚片的自由度为3。刚片:体系的几何组成分析不考
4、虑材料的应变,任一杆件(或体系中一几何不变部分)均可看为一个刚体,一个平面刚体称为一个刚片。减少自由度的装置称为约束(或联系)。可以减少1个自由度的装置是1个约束。约束分内部约束和外部约束。支座为外部约束,节(结)点为内部约束。支座的简化:(1) 活(滑)动铰支座(轴支座、辊轴支座)(2) 固定铰支座(不动铰支座)(3) 固定支座(4) 定向支座(滑动支座,双链杆支座)(5) 弹性支座其约束力的个数和方向如下图所示:连接结点的简化结构中的结点也称之为内部约束,可简化为链杆、铰结点、刚结点、组合结点。(链杆)一个链杆可以提供一个约束。(2) 铰结点:其变形特征和受力特点是,汇交于结点的各杆端可以
5、绕结点自由转动;在铰结点处,只能承受和传递力,而不能传递力偶,如下图所示。(c) (d)图1.11 铰结点连接两个杆的铰结点叫做单铰(提供2个约束),连接两个及以上杆件的铰结点叫做复铰(连接n个刚片的复铰可折算成(n-1)个单铰,提供2(n-1)个约束)。(2) 刚结点:其变形特征和受力特点是:汇交于结点的各杆端之间不能发生相对转动;刚结点处不但能承受和传递力,而且能承受和传递力偶。连接两个杆的刚结点叫做单刚结点(提供3个约束),连接两个及以上杆件的刚结点叫做复刚节点,连接n个刚片的复刚结可折算成(n-1)个单刚结,提供3(n-1)个约束)。 (3) 组合结点(又称不完全铰结点或半铰结点):在
6、同一结点上,部分刚结,部分铰结。图1.13 组合结点5、材料性质的简化一般均假设为连续、均匀, 各向同性、弹性。6、荷载的简化集中荷载:次梁主梁(kN);柱自重线荷载:梁的自重(kN/m)面荷载:板的自重(kN/m2)1.3平面杆系结构的分类不同的分类方法:一、按结构坐标维度分类平面杆系结构、空间杆系结构二、按计算特性分类1、静定结构:其杆件内力(包括反力)可由平衡条件惟一确定。2、超静定结构:其杆件内力(包括反力)仅由平衡条件还不能惟一确定,而必须同时考虑变形条件才能惟一确定。三、按结构的受力和变形特性分类 (1) 梁-梁是一种受弯构件,一般水平(或斜向)放置,其轴线通常为直线。可能单跨、多
7、跨。内力一般有弯矩和剪力,以弯矩为主。(2) 刚架-不同方向的杆件用结点(至少有一刚结点)连接构成,结点多为刚结点。刚架杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力,以弯矩为主。所以又叫梁式构件。(3) 桁架-由若干直杆在两端用铰结点连接构成。桁架杆件在结点荷载作用下,承受轴向变形,是轴向拉、压构件,只受轴力,均为二力杆。(4) 拱-拱的轴线为曲线,且在竖向荷载作用下会产生水平反力(推力)。这使得拱内弯矩和剪力比同跨度、同荷载的梁的为小。其内力以压力为主。(5) 组合结构-由梁式杆和桁架杆构成。常见的组合结构:排架。(6) 悬索结构-悬索结构通常以仅能承受拉力的柔性缆索作为主要受力构件。1.4荷载分类一、按
8、作用时间长短分类恒载:永久作用在结构上。如结构自重、永久设备重量。活载:暂时作用在结构上。如人群、风、雪(在结构上可占有任意位置的可动荷载)及车辆、吊车(在结构上平行移动并保持间距不变的移动荷载)。二、按作用位置是否变化固定荷载移动荷载三、按作用性质(是否考虑惯性力影响)静力荷载:荷载由零加至最后值的加载过程中,结构始终保持静力平衡,即可忽略惯性力的影响。动力荷载:要考虑惯性力影响,如地震作用。四、按与结构的接触情况:直接荷载、间接荷载注:1、荷载(直接作用):作用在结构上的主动力。2、某些非荷载因素(间接作用),如:制造(加工)误差、温度变化(材料变形)、基础沉降等也会在结构中产生内力、变形。小结:1、结构的定义2、从实际结构到计算简图的简化:材料、结构体系、杆件、结点、支座、荷载3、杆系结构分类及分类依据:按受力特征分为:梁、刚架、桁架、拱、组合结构。
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1