1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第二章 結構計算簡圖及受力圖 【教學要求】了解結構計算簡圖的概念；會畫簡單結構的計算簡圖；能正確畫出約束反力；掌握受力圖的畫法；了解平面桿件結構的分類?！局?點】 1、畫簡單結構的計算簡圖； 2、正確畫出約束反力； 3、掌握受力圖的畫法?！倦y 點】 掌握受力圖的畫法?！臼谡n方式】 課堂講解和習題練習【教學時數(shù)】 共計6學時【教學過程】2.1 結構計算簡圖的概念 2學時 2.2 約束和約束反力 2學時 2.3 結構的受力圖 2.4 平面桿件結構的分類 2學時【小 結】【課后作業(yè)】2.1 結構計算簡圖的概念 2.1.1 結構的計算簡圖：1、概念:在結構計算中，用以代替實際

2、結構，并反應實際結構主要受力和變形特點的計算模型2、簡化原則：盡可能反映實際結構的主要受力特征； 略去次要因素，便于分析和計算。2.1.2 結構簡化的內(nèi)容1、桿件的簡化用桿軸線代替桿件如梁、柱等構件的縱軸線為直線，就用相應的直線表示；拱、曲桿等構件的縱軸線為曲線，則用相應的曲線來表示。2、結點簡化結構中兩個或兩個以上的桿件共同連接處稱為結點。根據(jù)結點的實際構造，通常簡化為鉸結點、剛結點和組合結點三種類型。（1）鉸結點鉸結點的特征是約束桿端的相對線位移，但鉸結點處各桿端可以相對轉(zhuǎn)動，各桿間的夾角受荷載作用后發(fā)生改變因此鉸結點不能承受和傳遞力矩。如圖a所示為一木屋架端結點。 （2）剛結點剛結點的特

3、征是約束結點處各桿端的相對線位移和相對轉(zhuǎn)角，各桿間的夾角受荷載作用后保持不變，因此剛結點可以承受和傳遞力矩。如圖所示鋼筋混凝土結構的某一結點。（3）組合結點若在同一結點處，某些桿間相互剛結，而另一些桿間相互鉸結，則稱為組合結點如圖c、d所示。3、支座的簡化 結構與基礎相連接起來的裝置稱為支座，(1)可動鉸支座（2）固定鉸支座（3）固定端支座（4）定向支座四種類型。4、荷載的簡化荷載是主動作用于結構上的外力。結構上的荷載比較復雜，根據(jù)實際受力情況，通?？蓪⒑奢d簡化為集中荷載或分布荷載等。2.1.3 示例圖a所示單層廠房結構的計算簡圖。分析排架柱的內(nèi)力時，可用實體桿代替桁架，得出計算簡圖如圖 d所

4、示。 在計算桁架的內(nèi)力時，可單獨取出并用鉸支座代替其相互聯(lián)結作用，其計算簡圖圖c所示?！拘?結】 結構計算簡圖是工程中代替實際結構進行受力分析的圖。包括支座、節(jié)點、構件、荷載等各方面。簡化的原則;既要反映建筑結構的實際工作性能，又要便于計算。【課后作業(yè)】 P37 畫出梁的計算簡圖。2.2 約束和約束反力2.2.1 約束與約束反力的概念1、自由體：在空間中運動，位移不受限制的物體，如飛機、火箭等；2、非自由體：在空間中運動，位移受到限制的物體。如梁、柱等。 3、約束：對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體稱為約束體，簡稱約束。4、約束反力：阻礙物體運動的力稱為約束反力，簡稱反力。5、約束反力的

5、特點：約束反力的方向總是與約束所能阻礙的物體的運動或運動趨勢的方向相反，它的作用點就在約束與被約束的物體的接觸點，大小可以通過計算求得。6、物體受到的力一般可以分為兩類： 主動力是使物體運動或使物體有運動趨勢的力。 如重力、水壓力、土壓力、風壓力等。 在工程中通常稱主動力為荷載。 被動力是約束對于物體的約束反力。 2.2.2 工程中常見的約束及其約束反力1、柔體約束柔軟的繩索、鏈條、皮帶等用于阻礙物體的運動時，都稱為柔體約束。 主要作用：只限制物體沿著柔體約束中心線離開柔體約束的運動，而不能限制物體其他方向的運動。 約束反力方向：通過接觸點，沿著柔體約束中心線且為拉力，用FT 表示。（圖a、b

6、） 2.光滑接觸面約束 物體與其它物體接觸，當接觸面光滑，摩擦力很小可以忽略不計時，就是光滑接觸面約束 主要作用：只限制物體垂直接觸面指向約束的運動，而不能限制物體沿著接觸面公切線離開約束的運動。 約束反力方向：通過接觸點，沿著接觸點的公法線方向指向被 約束物體,用FN表示。3.圓柱鉸鏈約束 圓柱鉸鏈簡稱鉸鏈，是由一個圓柱形銷釘插入兩個物體的圓孔中構成，并且認為銷釘和圓孔的表面都是光滑的. 主要作用：銷釘只能限制物體在垂直于銷釘軸線平面內(nèi)任意方向的相對移動，而不能限制物體繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動 . 約束反力方向：沿接觸面某點公法線過鉸鏈的中心，但約束反力方向不能確定。為計算方便，鉸鏈約束的約束反力常用過

7、鉸鏈中心兩個大小未知的正交分力FCx、FCy來表示。4.鏈桿約束 兩端以鉸鏈與其它物體連接中間不受力且不計自重的剛性直桿稱鏈桿. 主要作用：只限制物體沿著鏈桿中心線的運動或離開鏈桿的運動，而不能限制其他方向的運動。約束反力方向：沿著鏈桿中心線，指向未定，或為拉力，或為壓力，用FN表示。 5、.固定鉸支座 用圓柱鉸鏈把結構或構件與支座底板連接，并將底板固定在支承物上構成的支座稱為固定鉸支座。圖b、c、d、e為結構簡圖，f為受力圖。支座特點：允許結構繞A轉(zhuǎn)動，但不能移動。約束反力：通過鉸A的中心，但指向和大小均未知。6、可動鉸支座 在固定鉸支座下面加幾個輥軸支承于平面上，就構成可動鉸支座。 支座特

8、點：限制了桿件的豎向位移，但允許結構繞鉸作相對轉(zhuǎn)動，并可沿支座平面方向移動。 約束反力：作用點確定，即通過鉸中心并與支承平面相垂直，但指向未知。圖b、c、d、為結構簡圖，e為受力圖。7、固定端支座把構件和支承物完全連接為一整體，構件在固定端既不能沿任意方向移動，也不能轉(zhuǎn)動的支座稱為固定端支座。支座特點：既限制構件的移動，又限制構件的轉(zhuǎn)動。所以，限制了桿件的豎向位移，但允許結構繞鉸作相對轉(zhuǎn)動，并可沿支座平面方向移動。約束反力：包括水平力、豎向力和一個阻止轉(zhuǎn)動的力偶?！拘?結】本節(jié)講述了約束及約束反力，阻礙物體運動的限制物體，叫約束。約束對物體的作用可用相應的約束反力來代替。柔體約束、光滑面的約束

9、的約束反力的作用線和方向是已知的，其余的約束的約束反力的方向是未知的，是假設的?！菊n后作業(yè)】畫出下圖所示圖中C處約束對物體A的約束反力。2.3 結構的受力圖2.3.1 物體受力分析 物體受力分析包含兩個步驟：取脫離體，畫受力圖。 1取脫離體：是把所要研究的物體解除約束，即解除研究對象與其它部分的聯(lián)系； 2畫受力圖：用相應的約束力代替解除的約束，畫出其簡圖受力圖。 受力圖是畫出脫離體上所受的全部力，即主動力與約束力的作用點、作用線及其作用方向。2.3.2 畫受力圖的步驟：1取研究對象；畫脫離體圖；2在脫離體上畫所有主動力；3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設一個正方向。例2-1

10、重物的小球置于光滑的斜面上，并用繩索系住。如圖2-26a所示，試畫出小球的受力圖。 解（1）取小球為研究對象，并單獨畫出其簡圖（圖2-26b）。（2）分析并畫出主動力。作用在小球上的主動力是重力，它作用于球心，鉛垂向下。（3）分析并畫出約束反力。小球受到光滑面和繩索的約束，光滑面對球的約束反力，通過切點，沿著公法線并指向球心；繩索的約束反力，作用與接觸點，沿著繩的中心線且背離球心。小球的受力圖如圖2-26b所示。例2-2 水平梁受已知力和均布荷載作用，端為固定鉸支座，端為可動鉸支座，如圖2-27a所示。梁的自重不計，試畫出梁的受力圖。解 （1）取梁為研究對象，并畫出其分離體圖（圖2-27b）。

11、（2）梁受的主動力有集中力和均布荷載。梁端為固定鉸支座，其約束反力用兩個正交分力和表示；端為可動鉸支座，其約束反力垂直于支承面，指向可任意假設。梁的受力圖如圖2-27b所示。例2-3 畫圖示各構件的受力圖，自重不計。 球O的受力圖 桿AB的受力圖畫脫離體圖注意：（1）脫離體要徹底分離。 （2）約束力、外力一個不能少。 （3）約束力要符合約束力的性質(zhì)。 （4）未知力先假設方向，計算結果定實際方向。 （5）分離體內(nèi)力不能畫。 （6）作用力與反作用力方向相反，分別畫在不同的隔離體上。 (7) 注意識別二力構件。2.4 平面桿件結構的分類 平面桿件結構指各桿的軸線與作用荷載均位于同一平面內(nèi)。 分類：1、梁-受彎構件，直桿、單跨、多跨 。2、拱-曲軸、有水平推力。3、桁架-直桿 鉸結點 荷載作用在結點上、軸力。4、剛架-直桿、剛結點。5、組合結構-梁式桿和鏈桿。【小 結】本節(jié)講述了受力圖及桿件的分類。受力圖是表示物體受力情況的簡圖。正確的對物體進行受力