結構的計算簡圖

結構的計算簡圖演示文稿目前一頁\總數(shù)三十頁\編于十七點（優(yōu)選）結構的計算簡圖目前二頁\總數(shù)三十頁\編于十七點本章內容15.1

結構的計算簡圖及平面桿系結構的分類15.2

荷載的分類目前三頁\總數(shù)三十頁\編于十七點15.1結構的計算簡圖及平面桿系結構的分類進行結構力學分析之前，應首先將實際結構進行抽象和簡化，使之既能反映實際的主要受力特征，同時又能使計算大大簡化。這種經合理抽象和簡化，用來代替實際結構的力學模型叫做結構的計算簡圖。

計算簡圖的選取在結構的力學分析中占有相當重要的地位，它直接影響著計算工作量的大小和分析結構與實際間的差異。15.1.1結構的計算簡圖目前四頁\總數(shù)三十頁\編于十七點計算簡圖的選取應遵循下列兩條原則：

（1）正確反映結構的實際受力情況，使計算結果盡可能與實際相符；

（2）對結構的內力和變形影響較小的次要因素，可以較大地簡化甚至忽略，使計算大大簡化。計算簡圖的簡化程度與許多因素有關。實際結構簡化為計算簡圖，應考慮以下幾方面的內容。目前五頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

結構的簡化包括以下兩方面：一是結構體系的簡化；二是結構構件的簡化。

結構體系的簡化是指把實際的空間體系在可能的條件下簡化或分解為若干個平面結構體系，這樣對整個的空間體系的計算就可以簡化為對平面體系結構的計算。

結構構件的簡化主要是考慮由于桿件截面尺寸比其長度小得多，可以按照平面假設，根據(jù)截面內力來計算截面應力，而且截面內力又只沿桿件長度方向變化，因此在計算簡圖中，可以用桿件縱軸線代替桿件，忽略截面形狀和尺寸的影響。15.1.1.1結構的簡化目前六頁\總數(shù)三十頁\編于十七點【例15.1】現(xiàn)澆整體式框架結構的結構體系的簡化。如圖15.1(a)所示的框架結構是由橫向框架和縱向框架組成的空間結構，要精確計算其內力是十分困難的。為了簡化計算通常忽略它們之間的空間聯(lián)系，而將空間結構體系簡化為橫向和縱向平面框架計算，并取出具有代表性的一榀或幾榀框架作為計算單元。一般可取縱向邊框架、縱向中框架、橫向邊框架和橫向中框架共四榀作為計算單元。如圖15.1(b)、（c)所示。目前七頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.1目前八頁\總數(shù)三十頁\編于十七點結構中，把各個桿件連接在一起的區(qū)域稱為結點，通常根據(jù)其實際構造和結構受力特點，分為鉸結點、剛結點和組合結點三種。

鉸結點的特點是與鉸相連的各桿件可以分別繞該鉸做自由轉動，不存在結點對桿的約束，即由于轉動在桿端不會產生力矩，也不會傳遞力矩，只能傳遞軸力和剪力，一般用小圓圈表示，如圖15.2（a)所示。

15.1.1.2結點的簡化目前九頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

剛結點的特征是結點對與之相連的各桿件的轉動有約束作用，轉動時各桿間的夾角保持不變，桿端除產生軸力和剪力外，還產生彎矩，同時某桿件上的彎矩也可以通過結點全部傳遞給其它桿件，如圖15.2(b)所示。

組合結點是由兩種不同的結點組合而成的一種結點，這種結點的一部分具有鉸結點的特征，而另一部分具有剛結點的性質。如圖15.2(c)所示。目前十頁\總數(shù)三十頁\編于十七點目前十一頁\總數(shù)三十頁\編于十七點結構構件與其支承物間的連接裝置就是支座。在對支座簡化時，一般忽略支座與構件接觸面間摩擦以及接觸面大小的影響，認為支座與桿件是以一支承點（即反力的合力作用點）連接起來的。支座根據(jù)實際構造和約束特點可分為以下幾種。（1）

固定鉸支座（簡稱鉸支座）如圖15.3(a)所示的結構，預制柱插入杯形基礎，四周用瀝青麻絲填實。15.1.1.3支座的簡化目前十二頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

(2)

可動鉸支座在單層多跨并有縱向變形縫的廠房中，當中柱為單柱時，搭在中柱柱頂?shù)钠渲幸婚菁軐⒅苯訑R置于鋼滾軸上，而鋼滾軸擱置于柱頂或牛腿頂面上。如圖15.4(a)所示。

(3)

固定支座在實際工程中，有些結構構件既不能發(fā)生任何方向的移動，也不能發(fā)生任何角度的轉動。如圖15.5(a)所示。目前十三頁\總數(shù)三十頁\編于十七點【例15.2】現(xiàn)澆整體式框架結構的結點的簡化。仍以例15.1的框架結構為例。由于現(xiàn)澆整體式框架結構的梁柱結點是現(xiàn)澆成整體的，如圖15.6所示，縱梁和橫梁的梁端彎矩可通過該結點進行傳遞和分配，所以該結點一般認為是剛結點。柱下端一般與基礎整體澆注在一起，可簡化為固定支座，見圖15.1(b）、(c)。目前十四頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.3目前十五頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.4目前十六頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.5目前十七頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.6目前十八頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

荷載的簡化是指將實際結構構件上所受到的各種荷載簡化為作用在構件縱軸上的線荷載、集中荷載或力偶。在簡化時應注意力的作用點、方向和大小。如圖15.7(a)所示為某排架結構單層廠房的剖面圖，圖15.7(b)為其平面布置圖，屋面板為大型預應力屋面板，基礎為預制杯形基礎，并用細石混凝土灌縫，試確定該排架結構的計算簡圖。15.1.1.4荷載的簡化目前十九頁\總數(shù)三十頁\編于十七點（1）

結構的簡化

①結構體系的簡化將該空間結構簡化為一平面體系的結構，即取一平面排架作為研究對象，而不考慮相鄰排架對它的影響。

②結構構件的簡化柱用其軸線表示，屋架因其平面內剛度很大，故也可用一直桿表示。目前二十頁\總數(shù)三十頁\編于十七點（2）

結點的簡化在該平面排架內的結點只有屋架與柱的連接結點，一般該結點均為螺栓連接或焊接，結點對屋架轉動的約束較弱，故可簡化為鉸結點。（3）

支座的簡化由于柱插入基礎后，用細石混凝土灌縫嵌固，限制了柱在豎直方向和水平方向的移動及轉動，因此柱下按固定支座考慮。（4）

荷載的簡化該平面排架結構的計算簡圖如圖15.8所示。目前二十一頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.7目前二十二頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.8目前二十三頁\總數(shù)三十頁\編于十七點15.1.2平面桿系結構的分類

首先按照空間觀點，結構可以分為平面結構和空間結構，即如果組成結構的各桿件的軸線都在一平面內，并且荷載也作用于該平面內，則此結構為平面結構，否則為空間結構。某些空間結構根據(jù)其組成特點及荷載的傳遞路徑等，在一定的近似程度上也可以分解為若干個獨立的平面結構。本書的主要研究對象是平面桿系結構。它也可以分為下列幾種類型。

目前二十四頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

（1）梁梁是一種受彎構件，軸線常為一直線，可以是單跨梁，也可以是多跨連續(xù)梁，其支座可以是鉸支座、可動鉸支座，也可以是固定支座。如圖15.9(a)為單跨梁，圖15.9(b)為多跨連續(xù)梁。

（2）拱拱的軸線為曲線，在豎向力作用下，支座不僅有豎向支座反力，而且還存在水平支座反力，拱內不僅存在剪力、彎矩，而且還存在軸力。圖15.9(c)所示為一兩鉸拱。

(3)

剛架剛架由梁、柱組成，梁、柱結點多為剛結點，柱下支座常為固定支座，在荷載作用下，各桿件的軸力、剪力、彎矩往往同時存在，但以彎矩為主。如圖15.9(d)所示。目前二十五頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

（4）

桁架由若干桿件通過鉸結點連接起來的結構，各桿軸線為直線，支座常為固定鉸支座或可動鉸支座，當荷載只作用于桁架結點上時，各桿只產生軸力，如圖15.9(e)所示。

（5）

組合結構即結構中部分是鏈桿，部分是梁或剛架，在荷載作用下，鏈桿中往往只產生軸力，而梁或剛架部分則同時還存在彎矩與剪力，如圖15.9(f)所示。目前二十六頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

桿系結構也可以根據(jù)計算特點分為靜定結構和超靜定結構。

靜定結構是指在荷載作用下，支座反力和截面內力都可以通過靜力平衡條件求出的結構；而超靜定結構由于附加約束較多，支座反力和各截面內力必須通過靜力平衡條件和結構的變形幾何條件共同求出。目前二十七頁\總數(shù)三十頁\編于十七點圖15.9目前二十八頁\總數(shù)三十頁\編于十七點15.2荷載的分類

荷載是主動作用在結構上的外力，如結構自重、人的重量、水壓力、風壓力等。根據(jù)特征的不同，荷載可有下列的分類：

（1）根據(jù)荷載作用時間的久暫，荷載可分為恒荷載和活荷載（也叫可變荷載）。

恒荷載是長期作用在結構上的大小和方向不變的荷載，如結構的自重等，活荷載是隨著時間的推移，其大小、方向或作用位置發(fā)生變化的荷載，如雪荷載、風荷載、人的重量等。目前二十九頁\總數(shù)三十頁\編于十七點

（2）根據(jù)荷載的分布范圍，