《建筑力學(xué)：第三章 建筑結(jié)構(gòu)的類型和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《建筑力學(xué)：第三章 建筑結(jié)構(gòu)的類型和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖.ppt（72頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第三章 建筑結(jié)構(gòu)的類型和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖一些基本概念A(yù)DCACDACDF 鏈桿約束鏈桿約束 兩兩端端以以鉸鉸與與其其它它物物體體連連接接的的剛剛性性直直桿桿。約束反力沿著鏈桿約束反力沿著鏈桿,兩端中心連線方向。兩端中心連線方向。2 靜力學(xué)基礎(chǔ)靜力學(xué)基礎(chǔ)3 3 圖圖圖圖3-173-17中的單位為中的單位為中的單位為中的單位為N N，長度單位為，長度單位為，長度單位為，長度單位為cmcm。試分析圖示四個(gè)力。試分析圖示四個(gè)力。試分析圖示四個(gè)力。試分析圖示四個(gè)力偶，哪些是偶，哪些是偶，哪些是偶，哪些是 等效的？哪些不是等效的？等效的？哪些不是等效的？等效的？哪些不是等效的？等效的？哪些不是等效的？一力偶（

2、一力偶（一力偶（一力偶（F F1 1.F.F1 1)作用在作用在作用在作用在OxyOxy平面內(nèi)平面內(nèi)平面內(nèi)平面內(nèi),另一力偶另一力偶另一力偶另一力偶(F F2 2,F,F2 2)作用在作用在作用在作用在OyzOyz平面內(nèi)平面內(nèi)平面內(nèi)平面內(nèi),力偶矩之值相等力偶矩之值相等力偶矩之值相等力偶矩之值相等(圖圖圖圖3-18),3-18),試問兩力偶試問兩力偶試問兩力偶試問兩力偶 是否等效是否等效是否等效是否等效?為為為為什么什么什么什么?4 平面桿系結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性分析平面桿系結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性分析幾何體系劃分：幾何體系劃分：幾何不變幾何不變幾何可變幾何可變結(jié)構(gòu)必須為結(jié)構(gòu)必須為幾何不變體幾何不變體系系幾何常

3、變幾何常變幾何瞬變幾何瞬變不能用于結(jié)構(gòu)不能用于結(jié)構(gòu)從可變到不可變的過從可變到不可變的過程中，產(chǎn)生巨大的內(nèi)程中，產(chǎn)生巨大的內(nèi)力，使結(jié)構(gòu)破壞，不力，使結(jié)構(gòu)破壞，不能用于工程能用于工程-不改變體系原自由度數(shù)的約束叫多余約束。多余約束多余約束兩剛片用一個(gè)鉸和一個(gè)不通過該兩剛片用一個(gè)鉸和一個(gè)不通過該鉸的鏈桿相連，組成幾何不變體鉸的鏈桿相連，組成幾何不變體系且無多余約束。系且無多余約束。規(guī)則規(guī)則4.14.1(a)(b)(c)1、推論、推論兩剛片用兩剛片用不完全交于一點(diǎn)也不全不完全交于一點(diǎn)也不全平行的三根鏈桿平行的三根鏈桿相聯(lián)結(jié)，則組成相聯(lián)結(jié)，則組成一個(gè)無多余約束的幾何不變體系。一個(gè)無多余約束的幾何不變體系

4、。v 當(dāng)三個(gè)鏈桿平行并且長度相等當(dāng)三個(gè)鏈桿平行并且長度相等時(shí)，是幾何可變體系時(shí)，是幾何可變體系 v 當(dāng)三個(gè)鏈桿平行但長度不全相當(dāng)三個(gè)鏈桿平行但長度不全相等時(shí)，是幾何瞬變體系。（瞬鉸）等時(shí)，是幾何瞬變體系。（瞬鉸）三桿平行不等長桿通過鉸桿通過鉸 瞬變體系瞬變體系 A a 討討論論1：當(dāng)當(dāng)兩兩剛剛片片用用三三根根鏈鏈桿桿聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時(shí)時(shí)，有有以以下下六六種種情情況況發(fā)發(fā)生生，但但是是什什么么情情況況下下才才能能組組成成幾幾何何不不變變體體系系呢呢？分分析析下下面面各各種種情情況。況。（都可歸結(jié)為規(guī)則（都可歸結(jié)為規(guī)則4.1）三三根根鏈鏈桿桿中中有有兩兩根根桿桿形形成成一一個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)鉸鉸，且第三根桿不通過該

5、鉸中心且第三根桿不通過該鉸中心(圖圖a)；結(jié)論：結(jié)論：幾何不變體系幾何不變體系132 三根鏈桿中有兩根桿形成一個(gè)虛鉸，三根鏈桿中有兩根桿形成一個(gè)虛鉸，且第三根桿不通過該虛鉸中心且第三根桿不通過該虛鉸中心(圖圖b)(1,2)幾何不變體系幾何不變體系132A1III幾何不變體系幾何不變體系(c)幾何常變體系幾何常變體系132 三根鏈桿相交于一點(diǎn)，形成一個(gè)實(shí)鉸三根鏈桿相交于一點(diǎn)，形成一個(gè)實(shí)鉸(圖圖c)。三三根根鏈鏈桿桿的的延延長長線線相相交交于于一一點(diǎn)點(diǎn)，形形成成一一個(gè)虛鉸個(gè)虛鉸(圖圖d)。(d)幾何瞬變體系幾何瞬變體系132(1,2,3)(e)幾何常變體系幾何常變體系132 三三根根鏈鏈桿桿平平行

6、行且且等等長長，形形成成一一個(gè)個(gè)無無窮窮遠(yuǎn)遠(yuǎn)虛鉸虛鉸(圖圖e e)。(f)幾何瞬變體系幾何瞬變體系132 三根鏈桿平行不等長三根鏈桿平行不等長(圖圖f f)。規(guī)則規(guī)則4.2三剛片用三剛片用不在同一直線不在同一直線上的三個(gè)單鉸上的三個(gè)單鉸兩兩鉸聯(lián)兩兩鉸聯(lián)，則組成幾何不變體系，且，則組成幾何不變體系，且無多余約束無多余約束。推論推論1虛鉸虛鉸4.3.2 三剛片規(guī)則三剛片規(guī)則三剛片規(guī)則討論三剛片規(guī)則討論1、當(dāng)三鉸共線時(shí)：、當(dāng)三鉸共線時(shí)：瞬變體系瞬變體系2、三剛片用六根鏈桿兩兩、三剛片用六根鏈桿兩兩相聯(lián)，若相聯(lián)，若三個(gè)瞬鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)瞬鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)中心不在同一直線上中心不在同一直線上，則，則組成幾何不變體系

7、，且無組成幾何不變體系，且無多余約束。多余約束。3、特殊情況：無窮遠(yuǎn)處的虛鉸、特殊情況：無窮遠(yuǎn)處的虛鉸（1 1）一鉸在無窮遠(yuǎn)處）一鉸在無窮遠(yuǎn)處）一鉸在無窮遠(yuǎn)處）一鉸在無窮遠(yuǎn)處（2 2）兩鉸在無窮遠(yuǎn)處）兩鉸在無窮遠(yuǎn)處）兩鉸在無窮遠(yuǎn)處）兩鉸在無窮遠(yuǎn)處（3 3）三鉸在無窮遠(yuǎn)處）三鉸在無窮遠(yuǎn)處）三鉸在無窮遠(yuǎn)處）三鉸在無窮遠(yuǎn)處（1）一鉸在無窮遠(yuǎn)處）一鉸在無窮遠(yuǎn)處若形成虛鉸的一對(duì)平行鏈桿與另兩鉸連線若形成虛鉸的一對(duì)平行鏈桿與另兩鉸連線不不平行平行，則形成，則形成幾何不變體系幾何不變體系；（1）一鉸在無窮遠(yuǎn)處）一鉸在無窮遠(yuǎn)處若形成虛鉸的一若形成虛鉸的一對(duì)平行鏈桿與另對(duì)平行鏈桿與另兩鉸連線兩鉸連線平行平行，則

8、為則為幾何瞬變體幾何瞬變體系系（1）一鉸在無窮遠(yuǎn)處）一鉸在無窮遠(yuǎn)處若形成虛鉸的一若形成虛鉸的一對(duì)平行鏈桿對(duì)平行鏈桿等長等長且與另兩鉸連線且與另兩鉸連線平行平行，則為，則為幾何幾何常變體系常變體系規(guī)則規(guī)則4.34.3 在一體系上增加（或減去）二元體不改變?cè)谝惑w系上增加（或減去）二元體不改變?cè)w系的穩(wěn)定性，也不改變?cè)w系的自由度。原體系的穩(wěn)定性，也不改變?cè)w系的自由度。4.3.3 二元體規(guī)則二元體規(guī)則二元體二元體：從一個(gè)單鉸出發(fā)的兩個(gè)剛片，只在遠(yuǎn)端用鉸與：從一個(gè)單鉸出發(fā)的兩個(gè)剛片，只在遠(yuǎn)端用鉸與 其它物體相連，且此三鉸不共線。其它物體相連，且此三鉸不共線。去掉二元體去掉二元體增加二元體增加二元體在

9、一個(gè)體系上，增加或去掉二元體，體系的在一個(gè)體系上，增加或去掉二元體，體系的幾何組成不變。幾何組成不變。規(guī)律規(guī)律 4.34.34.3.3 幾何穩(wěn)定性分析的一般思路幾何穩(wěn)定性分析的一般思路（1）考慮體系是否為簡(jiǎn)支）考慮體系是否為簡(jiǎn)支（2）有無二元體可去）有無二元體可去（3）從擴(kuò)大地基入手）從擴(kuò)大地基入手（4）靈活結(jié)合多種規(guī)則）靈活結(jié)合多種規(guī)則靜定結(jié)構(gòu)靜定結(jié)構(gòu)FFBFAyFAx無多余無多余聯(lián)系幾何聯(lián)系幾何不變。不變。FFBFAyFAxFC超靜定結(jié)構(gòu)超靜定結(jié)構(gòu)有多余有多余聯(lián)系幾何聯(lián)系幾何不變。不變。平面彎曲平面彎曲外力都作用在此面內(nèi)外力都作用在此面內(nèi)5 靜定靜定結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力內(nèi)力分析分析5.2 靜定

10、結(jié)構(gòu)指定截面的內(nèi)力分析求截面求截面B的彎矩和截面的彎矩和截面C右右的剪力的剪力vvvvvvvvv5.3 直桿的荷載直桿的荷載內(nèi)力關(guān)系內(nèi)力關(guān)系5.4 單跨靜定梁的簡(jiǎn)單彎矩圖單跨靜定梁的簡(jiǎn)單彎矩圖疊加原理：疊加原理：幾個(gè)載荷共同作用的效果，等于各個(gè)載荷單獨(dú)作用效果之和幾個(gè)載荷共同作用的效果，等于各個(gè)載荷單獨(dú)作用效果之和X5.5 疊加法作疊加法作彎矩彎矩圖圖彎矩圖的疊加，彎矩圖的疊加，不是兩個(gè)圖形的簡(jiǎn)單疊加，不是兩個(gè)圖形的簡(jiǎn)單疊加，而是而是對(duì)應(yīng)點(diǎn)處縱坐標(biāo)的相加對(duì)應(yīng)點(diǎn)處縱坐標(biāo)的相加對(duì)應(yīng)點(diǎn)處縱坐標(biāo)的相加對(duì)應(yīng)點(diǎn)處縱坐標(biāo)的相加。疊加時(shí)，易先畫直線形的彎矩圖，再疊加疊加時(shí)，易先畫直線形的彎矩圖，再疊加曲線形彎

11、矩圖曲線形彎矩圖思考：中點(diǎn)彎矩是極值點(diǎn)嗎？思考：中點(diǎn)彎矩是極值點(diǎn)嗎？5.5.2分段疊加法分段疊加法原理原理任意非懸挑梁段都可以當(dāng)作簡(jiǎn)支梁任意非懸挑梁段都可以當(dāng)作簡(jiǎn)支梁,并可以并可以利用疊加法來作該段梁的彎矩圖利用疊加法來作該段梁的彎矩圖1、任意非懸挑梁段當(dāng)作簡(jiǎn)支梁、任意非懸挑梁段當(dāng)作簡(jiǎn)支梁2、任意懸挑梁段當(dāng)作懸臂梁、任意懸挑梁段當(dāng)作懸臂梁3、把分解的一段簡(jiǎn)單梁用疊加法畫該段彎矩圖、把分解的一段簡(jiǎn)單梁用疊加法畫該段彎矩圖4、選擇分段時(shí)盡量選擇能套用簡(jiǎn)單彎矩圖的區(qū)段、選擇分段時(shí)盡量選擇能套用簡(jiǎn)單彎矩圖的區(qū)段需要掌握：內(nèi)力微分關(guān)系、表需要掌握：內(nèi)力微分關(guān)系、表5-1簡(jiǎn)單彎矩圖、疊加原理簡(jiǎn)單彎矩圖、疊

12、加原理小結(jié)小結(jié)5.6 多跨靜定梁分析多跨靜定梁分析（2跨）跨）受力層次分析受力層次分析幾何不變部分幾何不變部分為為基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)；幾何可變部分幾何可變部分為為從屬結(jié)構(gòu)從屬結(jié)構(gòu)。第二種解法：根據(jù)受力層次計(jì)算第二種解法：根據(jù)受力層次計(jì)算荷載傳遞原則：荷載傳遞原則：從屬結(jié)構(gòu)上的荷載要傳遞到基本結(jié)構(gòu)上從屬結(jié)構(gòu)上的荷載要傳遞到基本結(jié)構(gòu)上即即從屬結(jié)構(gòu)上的荷載對(duì)基本結(jié)構(gòu)有影響從屬結(jié)構(gòu)上的荷載對(duì)基本結(jié)構(gòu)有影響；基本結(jié)構(gòu)上的荷載不傳遞到從屬結(jié)構(gòu)上基本結(jié)構(gòu)上的荷載不傳遞到從屬結(jié)構(gòu)上即即基本結(jié)構(gòu)上的荷載對(duì)從屬結(jié)構(gòu)無影響基本結(jié)構(gòu)上的荷載對(duì)從屬結(jié)構(gòu)無影響。5.7 靜定平面剛架分析靜定平面剛架分析1 1、定義、定義2

13、2、分類、分類3 3、計(jì)算：兩鉸剛架，三鉸等高剛架、計(jì)算：兩鉸剛架，三鉸等高剛架5.8 靜定平面桁架分析靜定平面桁架分析上弦桿上弦桿 Top chard下弦桿下弦桿Bottom chard豎腹桿豎腹桿Vertical chard斜腹桿斜腹桿 Diagonal chard跨度跨度矢高矢高 弦桿弦桿腹桿腹桿節(jié)間節(jié)間d d桁架各部分名稱：對(duì)稱荷載對(duì)稱荷載：荷載的大小、作用點(diǎn)、：荷載的大小、作用點(diǎn)、方向都關(guān)于一個(gè)軸對(duì)稱。方向都關(guān)于一個(gè)軸對(duì)稱。2L2LLLFPFP反對(duì)稱荷載反對(duì)稱荷載：荷載的大小、作用點(diǎn)關(guān)：荷載的大小、作用點(diǎn)關(guān)于一個(gè)軸對(duì)稱，對(duì)應(yīng)位置的荷載方向于一個(gè)軸對(duì)稱，對(duì)應(yīng)位置的荷載方向相反相反2L2

14、LLLFPFP 1.對(duì)于一些特殊的節(jié)點(diǎn)，可以應(yīng)用平衡條件直接判斷該節(jié)點(diǎn)的某些桿件的內(nèi)力為零。零桿 (1)(1)兩兩桿桿交交于于一一點(diǎn)點(diǎn)，若若節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)無無荷荷載載，則則兩兩桿桿的內(nèi)力都為的內(nèi)力都為零零。特殊節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用（零桿分析）：特殊節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用（零桿分析）：(2)三三桿桿交交于于一一點(diǎn)點(diǎn)，其其中中兩兩桿桿共共線線，若若節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)無無荷荷載載，則則第第三三桿桿是是零零桿桿，而而在在直直線線上上的的兩兩桿桿內(nèi)內(nèi)力大小相等，且性質(zhì)相同。力大小相等，且性質(zhì)相同。(3)四四桿桿交交于于一一點(diǎn)點(diǎn)，其其中中兩兩兩兩共共線線，若若節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)無無荷荷載載，則則在在同同一一直直線線上上的的兩兩桿桿內(nèi)內(nèi)力力大大小小相相等

15、等，且且性質(zhì)相同。性質(zhì)相同。推推論論，若若將將其其中中一一桿桿換換成成外外力力F，則則與與F 在在同一直線上的桿的內(nèi)力為同一直線上的桿的內(nèi)力為F ，性質(zhì)與，性質(zhì)與F 相同。相同。截面上被切斷的未知軸截面上被切斷的未知軸力的桿件只有三個(gè)力的桿件只有三個(gè),三桿三桿均為單桿均為單桿.截面上被切斷的未知截面上被切斷的未知軸力的桿件除一個(gè)外軸力的桿件除一個(gè)外交于一點(diǎn)交于一點(diǎn).截面上被切斷的未知軸截面上被切斷的未知軸力的桿件除一個(gè)均平行力的桿件除一個(gè)均平行.截面法技巧：第第6 6章章 桿件應(yīng)力、應(yīng)變桿件應(yīng)力、應(yīng)變分析分析問題解答：?jiǎn)栴}解答：1.內(nèi)力大小不能衡量構(gòu)件內(nèi)力大小不能衡量構(gòu)件強(qiáng)度強(qiáng)度的大小。的大小

16、。2.強(qiáng)度：材料承受荷載的能力強(qiáng)度：材料承受荷載的能力衡量標(biāo)準(zhǔn)：桿件在某點(diǎn)的內(nèi)力大小衡量標(biāo)準(zhǔn)：桿件在某點(diǎn)的內(nèi)力大小應(yīng)力應(yīng)力；應(yīng)應(yīng)力力的的和和單單位位在工程實(shí)際中常采用的單位在工程實(shí)際中常采用的單位:kPa kPa 、MPaMPa和和 GPaGPa1 kPa1 kPa =1=110103 3Pa Pa （1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2)1 MPa=1N1 MPa=1Nmmmm2 2=1=110106 6PaPa 1 GPa=11 GPa=110109 9Pa=10Pa=103 3 MPaMPa6.3 應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系E是材料的是材料的彈彈性模量性模量6.4 拉拉壓壓桿的桿的應(yīng)

17、應(yīng)力、力、應(yīng)變應(yīng)變分析分析 在在受受軸軸力力桿件的桿件的單單位橫截面位橫截面積積內(nèi)內(nèi)為為正正應(yīng)應(yīng)力力。單單位位N/m2（Pa）。）。拉拉為為正，正，壓為負(fù)壓為負(fù)。6.5.2 純彎曲：6.5.3 橫力彎曲：6.5 梁平面彎曲的梁平面彎曲的應(yīng)應(yīng)力、力、應(yīng)變應(yīng)變分析分析6.5.1 平面彎曲：純彎曲：橫截面上只有彎矩正應(yīng)力橫力彎曲：橫截面上有彎矩和剪力正應(yīng)力、剪應(yīng)力6.5 梁平面彎曲的梁平面彎曲的應(yīng)應(yīng)力、力、應(yīng)變應(yīng)變分析分析中性中性軸軸 在在截面截面上下兩上下兩層纖維層纖維之之間間的的某某處處有一些有一些應(yīng)應(yīng)力力為為零的點(diǎn)。所有零的點(diǎn)。所有這樣這樣一些點(diǎn)一些點(diǎn)軌軌跡稱跡稱為為中性中性軸軸。而而對(duì)對(duì)于任

18、何截面中性于任何截面中性軸總軸總是通是通過過橫截面橫截面積積的形心。的形心。梁彎曲梁彎曲時(shí)時(shí)橫截面上任意一點(diǎn)橫截面上任意一點(diǎn)的彎曲正的彎曲正應(yīng)應(yīng)力力計(jì)計(jì)算公式（算公式（P117）。）。截面截面慣慣性矩性矩II為為：截面上每一微面：截面上每一微面積積與與該該微面微面積積至至某一某一軸線軸線距離平方的乘距離平方的乘積積的集合的集合對(duì)對(duì)于矩形截面于矩形截面 ：I中性中性軸軸計(jì)入梁自重，作用在梁上的荷載如圖，要求：計(jì)入梁自重，作用在梁上的荷載如圖，要求：1 1、畫出該梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單圖。、畫出該梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單圖。2 2、畫出該梁的整體結(jié)構(gòu)受力分析圖。、畫出該梁的整體結(jié)構(gòu)受力分析圖。次梁截面尺寸次梁截面尺寸200mm200mm*500mm500mm，預(yù)制板自重，預(yù)制板自重2kN/m22kN/m2，板面和板底各有，板面和板底各有20mm20mm厚水泥砂漿找厚水泥砂漿找平（水泥砂漿自重平（水泥砂漿自重20kN/m3),20kN/m3),樓面建筑功能樓面建筑功能為辦公樓，樓面活載為辦公樓，樓面活載2kN/m22kN/m2