定性結構力學主講人：謝偉平電話：E-mail：辦公地點：西院東教-323當前1頁，總共42頁。第三講工程結構的抗力體系2023/3/202當前2頁，總共42頁。上次課的回顧（幾點思考）1.定性結構力學概念的提出？課程的目的？意義？定性結構力學的概念是上世紀九十年代提出的（同濟大學稱之為概念結構力學，東南大學稱為趣味結構力學）。古代以師傅帶徒弟的方式進行定性的教育，如今大批量的培養專業人才，定量的方法極大地豐富，從而弱化了定性能力的培養。

概念設計、估算判斷。2023/3/203當前3頁，總共42頁。2.應由定性結構力學引申到所有力學課程知識的提煉與升華。3.結構計算模型的簡化與計算目的有關，完全正確的計算模型

是沒有的。4.定性與定量的關系通過定量分析使定性能力得到提高，古代是通過實踐經驗的總結得到定性能力的提高。5.工程中是不會給你出結構力學的題目讓你算的。2023/3/204當前4頁，總共42頁。2023/3/205當前5頁，總共42頁。6.試對以下結構進行幾何組成分析，看看能得到什么結論？(d)2023/3/206當前6頁，總共42頁。7.目前的教育是老師提出問題，由學生來分析問題，解決問題。你們想想問題是怎么提出的呢？8.疊加原理的應用條件。什么是線彈性？其數學表示是什么？9.強調用專業的眼光來看待所有的結構問題。總體感覺：本門課程信息量大，如何抓住重點是個難題!2023/3/207當前7頁，總共42頁。一、結點與支座剛結點鉸結點剛結2023/3/208當前8頁，總共42頁。鉸結2023/3/209當前9頁，總共42頁。半剛半鉸結點2023/3/2010當前10頁，總共42頁。基礎支座形式2023/3/2011當前11頁，總共42頁。2023/3/2012當前12頁，總共42頁。2023/3/2013當前13頁，總共42頁。2023/3/2014當前14頁，總共42頁。2023/3/2015當前15頁，總共42頁。2023/3/2016當前16頁，總共42頁。二、荷載的傳遞路徑2023/3/2017當前17頁，總共42頁。2023/3/2018當前18頁，總共42頁。2023/3/2019當前19頁，總共42頁。試比較方案（一）和方案（二）的兩種結構形式，在幾何尺寸、材料參數和外荷載均相同的情況下，哪種方案更加合理，即內力較小。方案（二）方案（一）2023/3/2020當前20頁，總共42頁。方案（二）方案（一）彎矩圖2023/3/2021當前21頁，總共42頁。方案（二）方案（一）剪力圖2023/3/2022當前22頁，總共42頁。方案（二）方案（一）軸力圖2023/3/2023當前23頁，總共42頁。樓板梁柱基礎2023/3/2024當前24頁，總共42頁。實際結構計算簡圖的簡化

2023/3/2025當前25頁，總共42頁。靜定桁架的合理外形與腹桿布置

弦桿——抗彎能力，腹桿——抗剪能力。原則：當簡支桁架的弦桿外形與相應的簡支梁彎矩圖形狀接近時，上下弦桿所受軸力較均勻，比較合理。因斜桿軸力的豎向分量與代梁相應剪力相同，因此應根據材料性質合理布置斜桿，充分發揮材料的強度。桁架的合理高度可進行計算。2023/3/2026當前26頁，總共42頁。剛架——軸向變形的影響

剛架主要內力是彎矩。在高層結構或軸力很大的剛架中，軸向變形的影響不可忽略。決定軸向變形影響大小的主要因素：軸力的相對大小；桿件長度與橫截面尺寸的比例（長細比）。2023/3/2027當前27頁，總共42頁。剛架——剪切變形的影響

當桿件截面尺寸與桿長的比值不大時，剪切變形對內力和位移的影響都很小，可以忽略。當比值較大時，剪切變形的影響應予考慮。決定剪切變形影響大小的主要因素：桿件截面尺寸與桿長比值；與截面形狀和材料性質也有關。2023/3/2028當前28頁，總共42頁。溫度變化的定性分析

超靜定梁和剛架的應變與位移是由內力和溫度變化共同產生的。靜定結構在溫度變化時不產生內力，但有變形。

在溫度變化因素作用下計算位移時，一般應考慮軸向變形而忽略剪切變形。

2023/3/2029當前29頁，總共42頁。溫度變化的定性分析

2023/3/2030當前30頁，總共42頁。試畫出如下結構的彎矩圖2023/3/2031當前31頁，總共42頁。三、水平與豎向抗力體系

低層、多層與高層建筑的豎向及水平結構體系設計的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形則要大很多。在高層建筑中，主要的設計問題是抗彎和抵抗變形。

增加抗彎結構體系的有效寬度2023/3/2032當前32頁，總共42頁。

設計結構分體系應使其構件以最有效的方式相互作用

增大受荷載最有效的構件截面

使大部分豎向荷載直接由最主要抗彎構件承受

在豎向結構分體系中，合理布置實心墻或斜撐構件，

可以有效的抵抗每層樓的局部剪力

每層樓蓋應足以起水平隔板的作用

將大型豎向和水平構件聯結成巨型框架2023/3/2033當前33頁，總共42頁。四、廠房結構

廠房結構的分類

依據跨度、高度和吊車起重量等因素分類：混合結構；混凝土結構；鋼結構

依據施工方法分類：

現澆式；裝配式

依據承重結構形式分類：排架結構；剛架結構2023/3/2034當前34頁，總共42頁。廠房結構的計算簡圖

排架結構：柱與屋架為鉸接，與基礎為固接。2023/3/2035當前35頁，總共42頁。剛架結構：柱與橫梁為剛接，與基礎為鉸接，也可采用剛接。2023/3/2036當前36頁，總共42頁。廠房結構柱腳節點做法階梯形基礎——實線（低杯口基礎）高杯口基礎——虛線錐形基礎——實線（柔性基礎）剛性基礎——虛線2023/3/2037當前37頁，總共42頁。a)、b)平板式鉸接柱腳c)、d)剛性柱腳剛接柱腳：傳遞彎矩、剪力、軸力。填充細石混凝土鉸接柱腳：傳遞剪力、軸力。填充瀝青麻刀1:2水泥砂漿2023/3/2038當前38頁，總共42頁。五、全國大學生第二屆大學生結構設計大賽作品欣賞

——彩虹倒影

材料：230g白卡紙、蠟線、膠水結點處，所有桿件做成實的圓柱體，并與線、膠連接，防止結點破壞為了防止受壓桿件的失穩問題，增加結構的整體受力性能，在豎向腹桿之間用線構造“X”的聯系；為了減少上弦桿在平面內和平面外的計算長度，在順橋向和橫橋向用線和桿件設置聯系；為了充分發揮各構件空間協同工作性能，除用紙形成橋面鋪裝層外，在桁架的側面上蒙上半層厚的紙，發揮蒙皮效應，使整個結構的受力均勻和變形協調，提高壓桿的歐拉臨界力，增強其穩定性。