建筑力学第6章课件.ppt
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- 建筑 力学 课件
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1、 学习目标学习目标 1.熟悉各种静定结构对应的内力。2.掌握多跨静定梁、刚架、拱、桁架及组合结构的内力分析方法和内力图的绘制。3.能够运用内力分析法和内力图进行实际工程计算。6.16.1静定静定结构结构的内的内力概力概述述 杆系结构是指由若干杆件所组成的结构,可分为平面杆系结构和空间杆系结构。若组成结构的各杆的轴线和作用在结构上的荷载都在同一平面上,对应的杆系结构就是平面杆系结构;若组成结构的各杆的轴线和作用在结构上的荷载不在同一平面上,对应的杆系结构就是空间杆系结构。6.16.1静定静定结构结构的内的内力概力概述述1.梁梁 梁是一种以弯曲为主要变形的结构。梁可以是单跨梁,也可以是多跨连续梁,
2、其轴线多为直线,如图6-1所示。水平梁在竖向荷载作用下,不产生水平方向的约束反力,截面内力有剪力和弯矩。6.16.1静定静定结构结构的内的内力概力概述述2.刚架刚架 刚架是由梁、柱组成,通过刚结点联结的结构,如图6-2所示。在荷载的作用下,刚架中的各杆以弯曲为主要变形,截面上轴力、剪力和弯矩同时存在,但以弯矩为主。6.16.1静定静定结构结构的内的内力概力概述述3.拱拱 拱是由曲杆组成,在竖向荷载作用下产生水平推力的结构,如图6-3所示。拱是一种受压结构,其截面内力有弯矩、剪力和轴力,且主要承担轴力。6.16.1静定静定结构结构的内的内力概力概述述4.桁架桁架 桁架是由若干直杆通过铰结点联结而
3、成的结构,如图6-4所示。当荷载只作用在结点上时,各杆只产生轴向变形,截面内力只有轴力。6.16.1静定静定结构结构的内的内力概力概述述5.组合结构组合结构 组合结构是由桁架与梁或桁架与刚架组合在一起的结构,如图6-5所示。结构中一些杆件只承受轴力,另一些杆件同时还承受剪力和弯矩。6.26.2多跨静定梁多跨静定梁6.2.1多跨静定梁的概念6.2.2多跨静定梁的内力6.26.2多跨多跨静定静定梁梁 多跨静定梁是由若干单跨梁用铰联结而成的静定结构,此种结构多用于桥梁,如图6-6所示。房屋建筑中的檩条有时也采用这种形式,如图6-7(a)所示的屋盖中的檩条。檩条接头处采用斜口搭接的形式,螺栓联结。这种
4、接头可以看作铰结点,其计算简图如图6-7(b)所示。6.26.2多跨多跨静定静定梁梁6.26.2多跨多跨静定静定梁梁6.26.2多跨多跨静定静定梁梁1.多跨静定梁的组成多跨静定梁的组成 从几何组成来看,多跨静定梁的各部分可以区分为基本部分和附属部分。如图6-7(b)所示,梁AC与梁DG和HJ为基本部分;而梁CD和GH为附属部分。若附属部分被破坏或拆除,整个基本部分仍为几何不变的,反之,若基本部分被破坏,则其附属部分的几何不变性也随之遭到破坏。基本部分与附属部分之间的依存关系,可由图6-7(c)表示,这种图称为层次图。6.26.2多跨多跨静定静定梁梁2.多跨静定梁的受力特点多跨静定梁的受力特点
5、从受力情况来看,当荷载作用于基本部分时,只有基本部分受力而附属部分不受力。当荷载作用于附属部分时,则不仅附属部分受力,而且由于附属部分是支承在基本部分之上的,其荷载效应将通过铰结处传给基本部分,从而使基本部分也同时受力。6.26.2多跨多跨静定静定梁梁 在计算多跨静定梁时,应先分析其层次关系,然后根据其受力特点,先计算附属部分再计算基本部分。多跨静定梁可以分成若干单跨梁分别计算,从而可避免解联立方程。在绘制内力图时,可分别绘出每段单跨梁的内力图,最后将各单跨梁的内力图连在一起,从而得到多跨梁的内力图。也可在求出支座约束反力后,根据整体的受力情况直接绘制内力图。6.26.2多跨多跨静定静定梁梁
6、在某些情况下,如能熟练掌握弯矩图的形状特征及叠加法,则可不求支座反力,根据梁上的荷载特点,直接绘制出弯矩图。有了弯矩图,剪力图就可根据微分关系或平衡条件求得,请读者自行研究。6.26.2多跨多跨静定静定梁梁 多跨静定梁与等跨度的简支梁相比,弯矩小且分布较均匀,从而承载能力得以提高,但中间铰结处构造较复杂,且若基础部分遭到破坏,附属部分也将随之倒塌。注注 意意6.36.3静定平面刚架静定平面刚架6.3.1 平面刚架的特征6.3.2 静定平面刚架的内力6.3.3 静定平面刚架的内力图6.36.3静定静定平面平面刚架刚架 刚架是由若干直杆部分或全部刚结点组成的结构。从变形角度看,在刚结点处各杆不能发
7、生相对转动,因而各杆间的夹角在变形过程中始终保持不变。从受力角度看,刚结点可以承受和传递弯矩。刚架的优点是结构具有较大的刚度,整体性好,内力分布较均匀;此外刚架还具有净空间较大,便于使用的优点。6.36.3静定静定平面平面刚架刚架静定平面刚静定平面刚架常见类型架常见类型1)1)悬臂刚架悬臂刚架2)2)简支刚架简支刚架3)3)三铰刚架三铰刚架4)4)组合刚架组合刚架6.36.3静定静定平面平面刚架刚架 图6-10(a),(b),(c)所示的分别为悬臂刚架、简支刚架、三铰刚架。6.36.3静定静定平面平面刚架刚架 刚架的内力一般包括弯矩、剪力和轴力。静定刚架的受力分析,原则上与静定梁相同。一般先由
8、整体或某些部分的平衡条件求出各支座反力及铰结处的约束力,再求控制截面的内力,最后逐杆绘制其内力图。在刚架内力分析中,规定弯矩图绘在杆件受拉的一侧,图中不标注正负号。一般规定使刚架内侧受拉的弯矩为正,使刚架外侧受拉的弯矩为负,也可自定正负。剪力与轴力正负号的规定与梁相同,而剪力图与轴力图可以绘在杆件的任一侧,但必须注明正负号。6.36.3静定静定平面平面刚架刚架 作刚架内力图时,首先要求各杆的杆端内力。求杆端内力的基本方法仍是截面法。根据截面法可以由外力直接计算内力,可采用以下的公式。FN=(左或右侧)Fix (6-1)FS=(左或右侧)Fiy (6-2)M=(左或右侧)M(Fi)(6-3)进行
9、计算时,应该注意截面上下左右的外力引起变形效应。对杆端内力常在其右下方加用两个角标,以区别内力所属杆件的杆端。【例6-3】的详细内容请参照课本。6.36.3静定静定平面平面刚架刚架 刚架内力图的基本做法是把刚架拆成杆件,先求各杆的杆端内力,然后根据杆端内力和荷载情况分别作各杆的内力图,将各杆内力图合在一起就是刚架的内力图。【例6-4】、【例6-5】和【例6-6】的相关题目和解答过程请参照课本相关内容。6.46.4三铰拱三铰拱6.4.1 三铰拱的基本概念6.4.2 三铰拱支座反力6.4.3 合理拱轴线6.46.4三铰三铰拱拱 拱在桥涵建筑、水工和房屋建筑中均被广泛采用。拱结构是指以杆轴为曲线且在
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