建筑結(jié)構(gòu)的類型和計算簡圖（課堂PPT）

1,3.1常見建筑結(jié)構(gòu)的類型3.2結(jié)構(gòu)計算簡圖3.3結(jié)構(gòu)受力分析圖3.4本章小結(jié),3.建筑結(jié)構(gòu)的類型及計算簡圖,要求：了解建筑結(jié)構(gòu)的含義和分類方法；掌握常見支座和節(jié)點的類型和性質(zhì)；掌握結(jié)構(gòu)計算簡圖的簡化過程；熟練掌握結(jié)構(gòu)受力分析圖的畫法。,建筑力學(xué),2,2,3.1常見建筑結(jié)構(gòu)的類型,一、建筑結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑物進(jìn)行承載能力分析時，首先要對建筑物進(jìn)行抽象，去掉其中繁雜的無關(guān)內(nèi)容，只保留和承載能力有關(guān)的核心骨架。這種決定建筑物承載能力的核心骨架就是建筑結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。建筑物的主題設(shè)計：建筑設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計的對象是建筑結(jié)構(gòu)。建筑力學(xué)是解決結(jié)構(gòu)分析過程中遇到各種問題的一門學(xué)科。,在建筑物中，起主要受力、傳力及支承作用的部分。,2020/5/19,3,二、建筑結(jié)構(gòu)的分類1、結(jié)構(gòu)的一般分類（不同角度有不同分類方法）建筑材料：磚石結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等；空間角度（結(jié)構(gòu)傳力的單向性或多向性）：平面結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)等；結(jié)構(gòu)型式：磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等；,2020/5/19,4,構(gòu)件的幾何特征：、桿系結(jié)構(gòu)：由桿件組成。幾何特征：橫截面、板殼（薄壁:薄板、薄殼）結(jié)構(gòu)幾何特征：厚度、實體結(jié)構(gòu)幾何特征：結(jié)構(gòu)的長、寬、高屬同一量級,2020/5/19,5,2020/5/19,6,示例1,高層建筑,高聳結(jié)構(gòu),（桿系結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等）,（殼體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)等）,2020/5/19,示例2,大跨結(jié)構(gòu),（桿系結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等）,示例3,橋梁結(jié)構(gòu),（桿系結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等）,9,二、建筑結(jié)構(gòu)的分類,2、桿系結(jié)構(gòu)的分類在一般民用建筑中，桿系結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣，分析流程相對簡單，本書主要介紹桿系結(jié)構(gòu)的分析方法。根據(jù)節(jié)點的連接方式和空間形態(tài)一般分為：剛架：各桿之間以剛接方式連接（混凝土結(jié)構(gòu)）。桁架：各桿之間以鉸接方式連接（工業(yè)廠房）。網(wǎng)架：鉸接；平面；雙層。網(wǎng)殼：鉸接；曲面；單層或雙層。,2020/5/19,10,2020/5/19,11,11,2020/5/19,12,3.2結(jié)構(gòu)計算簡圖,一、結(jié)構(gòu)計算簡圖在結(jié)構(gòu)計算中，用以代替實際結(jié)構(gòu)，并反應(yīng)實際結(jié)構(gòu)主要受力和變形特點的計算模型。二、結(jié)構(gòu)計算簡圖的簡化原則1、反映實際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形特點：計算結(jié)果安全可靠；、便于計算：簡化程度與計算手段以及對結(jié)果的要求相一致。三、結(jié)構(gòu)計算簡圖的簡化過程1、建筑物所受荷載的抽象和簡化；2、約束的抽象和簡化；3、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抽象和簡化。,2020/5/19,13,荷載：所有作用在結(jié)構(gòu)上的外力（建筑自重、用戶重量、自然風(fēng)力、雪的壓力）。響應(yīng)（反應(yīng)）：結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和位移。廣義荷載：導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生響應(yīng)的非力外因（溫度變化、基礎(chǔ)沉降、材料收縮等）。結(jié)構(gòu)分析：求結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特定輸入（外部作用）下的輸出（響應(yīng)）。,1、建筑物所受荷載的抽象和簡化,2020/5/19,14,（1）建筑荷載的分類a.按照荷載的性質(zhì)：永久荷載（恒載）：長期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載（樓板、墻體、梁、柱等）?？勺兒奢d（活載）：作用在結(jié)構(gòu)上的可變動的荷載（樓面活荷載、風(fēng)載、雪載等）。偶然荷載：一般指爆炸力、沖擊力等比較意外的荷載。b.按照分布方式：集中荷載、均布荷載和非均布荷載,荷載的抽象和簡化,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,2020/5/19,15,（2）建筑荷載的計算例3-1如圖為南京某建筑物平頂樓蓋的剖面圖。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）計算其屋面永久荷載和可變荷載。,荷載的抽象和簡化,2020/5/19,16,2、約束的簡化和約束力,自由體和非自由體約束：對自由體進(jìn)行限制，使之成為非自由體的部件稱為約束。支座：桿件與地基之間的約束。節(jié)點：桿件與桿件之間的約束。眾多桿件通過節(jié)點和支座聯(lián)系成一個非自由的、可以抵御外荷載的桿系結(jié)構(gòu)。,2020/5/19,17,（1）支座：固定支座、鉸支座、滑移支座和輥軸支座固定支座：不允許有任何方向的移動和轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生水平、豎直及限制轉(zhuǎn)動的約束力。,2020/5/19,18,（1）支座：固定支座、鉸支座、滑移支座和輥軸支座鉸支座：允許繞固定鉸鉸心的微小轉(zhuǎn)動。過鉸心產(chǎn)生任意方向的約束力（分解成水平和豎直方向的兩個力）。,約束的簡化和約束力,2020/5/19,19,（1）支座：固定支座、鉸支座、滑移支座和輥軸支座滑移支座：允許產(chǎn)生沿鏈桿垂直方向的微小移動，但不允許有轉(zhuǎn)動和另一方向的移動。,約束的簡化和約束力,2020/5/19,20,（1）支座：固定支座、鉸支座、滑移支座和輥軸支座輥軸支座：允許微小轉(zhuǎn)動和沿支座鏈桿垂直方向的微小移動。沿支座鏈桿方向產(chǎn)生約束力。,約束的簡化和約束力,2020/5/19,21,約束的簡化和約束力,（1）支座：固定支座、鉸支座、輥軸支座和滑移支座,2020/5/19,22,（2）節(jié)點：剛節(jié)點、鉸接點和組合節(jié)點剛節(jié)點：匯交于一點的桿端是用一個完全不變形的剛性結(jié)點連結(jié)，形成一個整體。剛結(jié)點所連各桿端相互之間的夾角不能改變。,約束的簡化和約束力,2020/5/19,23,（2）節(jié)點：剛節(jié)點、鉸接點和組合節(jié)點鉸接點：匯交于一點的桿端是用一個完全無磨擦的光滑鉸連結(jié)。鉸結(jié)點所連各桿端可獨自繞鉸心自由轉(zhuǎn)動，即各桿端之間的夾角可任意改變。,約束的簡化和約束力,2020/5/19,24,（2）節(jié)點：剛節(jié)點、鉸接點和組合節(jié)點組合節(jié)點（半鉸)：剛結(jié)點與鉸結(jié)點的組合體。,約束的簡化和約束力,2020/5/19,25,2020/5/19,26,1、結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的簡化空間桿系結(jié)構(gòu)平面桿系結(jié)構(gòu)桿系結(jié)構(gòu)的桿件其桿件軸線代替。用桿軸線構(gòu)成的幾何輪廓代替原結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，并且所有桿件軸線都位于同一平面內(nèi)，且通過結(jié)點的中心，全部結(jié)點都當(dāng)作理想鉸結(jié)點。2、材料性質(zhì)的簡化結(jié)構(gòu)為連續(xù)、均勻、各項同性，完全彈性體,3、構(gòu)件的簡化,2020/5/19,27,4、工程實例,例32：某預(yù)制樓板的實際構(gòu)造如圖，試?yán)L制樓梯的計算簡圖。,2020/5/19,28,5、幾種常見的桿系結(jié)構(gòu)的計算簡圖,2020/5/19,29,3.3結(jié)構(gòu)受力分析圖,物體受力分析包含兩個步驟：1取分離體：是把所要研究的物體或物體的一部分解除全部約束，即解除研究對象與其它部分的聯(lián)系，得到一個與外界完全隔離的隔離體；2畫受力圖（示力圖）（1）主動力：畫出分離體上受到的主動力（外荷載）；（2）約束反力：用相應(yīng)的約束反力代替解除的約束對研究對象的作用。注：受力圖是畫出分離體上所受的全部外力，即主動力與約束力。主動力是荷載產(chǎn)生的力，實際作用的力；約束反力是解除聯(lián)系后作用力。例題,2020/5/19,30,受力分析步驟：,1取研究對象；畫分離體圖；2在分離體上畫所有主動力；3在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個正方向。,2020/5/19,31,（1）分離體要徹底分離。（2）約束反力、外力一個不能少。（3）約束反力要符合約束類型的性質(zhì)。（4）未知力不能判定實際方向的先假設(shè)方向，經(jīng)計算結(jié)果為正時假設(shè)方向就是實際方向，為負(fù)時假設(shè)方向與實際方向相反。（5）分離體內(nèi)力不能畫出。（6）作用力與反作用力方向相反，需分別畫在相互作用的兩個不同的隔離體上。分離體受力圖不能錯，否則皆錯。,畫分離體圖注意：,2020/5/19,32,例1如圖所示,簡支梁AB,跨中受到集中力F,A端為固定鉸支座約束,B端為可動鉸支座約束.試畫出梁的受力圖.,D,2020/5/19,33,二力構(gòu)件,例2如圖三角鉸剛架及受力情況如圖所示，試分別畫出構(gòu)件AC、BC和整體ABC的受力圖。,2020/5/19,34,例3如圖三角鉸剛架及受力情況如圖所示，試分別畫出構(gòu)件AC、BC和整體ABC的受力圖。,2020/5/19,35,例4起吊架由桿件AB和CD組成及滑輪構(gòu)成，起吊重物的重量為Q。不計桿件自重，作桿件AB的受力圖。,2020/5/19,36,習(xí)題:圖中所示結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件AB和BC的自重分別為P1和P2，BC上受荷載F的作用。作構(gòu)件AB、BC及結(jié)構(gòu)整體的受力圖。,2020/5/19,37,補充題多跨靜定梁如圖所示,已知q=5kN/m,P=10kN,試畫出該多跨梁的受力圖。,FE=FY=5kN,FC=5kN,FD=10kN,FAx=11.25kN,FBy=3.75kN,2020/5/19,38,簡單桁架：由基礎(chǔ)或一個基本鉸接三角形開始逐次增加二桿結(jié)點，組成的桁架。,思考：作-截面以左部分的受力圖？,2020/5/19,39,例2-1起吊架由桿件AB和CD組成，起吊重物的重量為Q。不計桿件自重，作桿件A