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车辆荷载、风荷载在通常的设计中视为静载

2021-01-22 07:10 作者:pokerking club 点击:

  固定铰支座_物理_自然科学_专业资料。结构力学 第一章 绪论 §1-1 结构力学研究的对象及任务 §1-2 荷载的分类 §1-3 结构的计算简图 §1-4 支座和结点的类型 §1-5 结构的分类 §1-1 结构力学的研究对象及任务

  结构力学 第一章 绪论 §1-1 结构力学研究的对象及任务 §1-2 荷载的分类 §1-3 结构的计算简图 §1-4 支座和结点的类型 §1-5 结构的分类 §1-1 结构力学的研究对象及任务 结构力学 1. 结构 建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分 称为工程结构,简称为结构。 如:房屋结构、桥梁结构、大坝结构、特种结构等。 中国民航飞机钢结构 88层高 420m (曾名列 亚洲第一、 世界第三) 斜拉桥 上海金贸长大厦江世(宇钢三界结宙第构峡一跨飞拱径工5船5程0m) 水利工程的拱坝 高速列车 §1-1 结构力学的研究对象及任务 结构力学 2. 结构力学的研究对象 结构力学: 结构+力学 几门力学课程研究对象比较: 理论力学: 研究质点,质点系,刚体; 材料力学: 研究单个杆件; 结构力学: 研究由杆件系统(Framed Structure)组 成的工程结构, 即 杆系结构 ; 弹性力学: 研究杆件(更精确)、板、壳、及块 体等非杆状结构。 §1-1 结构力学的研究对象及任务 结构力学 3. 结构力学的研究任务 (1) 研究结构的组成规则和合理形式。 (2) 研究结构在荷载等因素作用下的内力(强度)及位移 (刚度)计算。 ☆ 强度——结构在外力作用下是否会破坏的问题。 (如:桥在火车作用下的内力计算问题)。 ☆ 刚度——结构在外力作用下变形是否满足规定值。 (如:桥在火车作用下的位移、挠度、转角计算)。 (3) 研究结构的稳定性及动力荷载作用下的反应。 ☆稳定性——受压构件在轴向压力作下,能否保持其直 线平衡状态。杆件如受压后变弯——失稳 §1-1 结构力学的研究对象及任务 4. 结构力学的研究方法 结构力学 理论分析、实验研究和数值计算三方面。 结构 力学的计算方法众多,但所有方法都要考虑下列 三方面的条件: (1)力系的平衡条件及运动条件; (2)变形的几何连续条件; (3)应力与变形间的物理条件(或称为本构方程)。 §1-2 荷载的分类 结构力学 荷载: 作用在结构上的主动力。 例如,结构的自重、水压力、土压力、风载等, 广义荷载: 还包括使结构产生内力的其他因素。 例如,温度变化、基础沉陷、材料胀缩等。 1、按作用时间的长短分类 恒载:长期作用在结构上的不变荷载(如:结构构件的自 重、土压力等)。 活载:在建筑物施工和使用期间,大小、位置会发生变 化的荷载。 思考:恒载和活载对结构的影响有何不同? §1-2 荷载的分类 结构力学 2 、按作用位置是否固定分类 固定荷载: 在结构上的作用位置是固定的(如:恒载、 风载、雪载)。 移动荷载: 在结构上的作用位置是移动的(如:汽车荷 载,吊车荷载)。 3、按荷载作用的性质分类 静力荷载: 数量、位置、大小等不随时间变化或变化极 为缓慢,不使结构产生显著的振动,因而惯性力的影响 可以忽略(如:恒载、雪载)。 §1-2 荷载的分类 结构力学 动力荷载: 随时间迅速变化,使结构产生显著振动,因 而惯性力的影响不能忽略(如:冲击荷载、地震荷载 等。车辆荷载、风荷载在通常的设计中视为静载, 但在 特殊情况下按动载考虑)。 4、按结构与荷载接触的情况分类 直接荷载: 直接作用于结构上的荷载(纵梁上的荷载)。 间接荷载(结点荷载): 荷载不是直接作用而是通过 纵横梁系间接地作用于结构(主梁上的荷载)。 F =1 纵梁 横梁(节点) A B D C E 主梁 §1-3 结构的计算简图 结构力学 1、计算简图: 将一个具体的工程结构物用一个简化的 受力图形来表示。 选择计算简图时,要它能反映工程结构物的如下特征: 1.受力特性(荷载的大小、方向、作用位置); 2.几何特性(构件的轴线.支承特性(支座的约束反力性质、杆件连接形式)。 选取计算简图的原则: (1)正确反映实际结构的受力情况和主要性能。 (2)略去次要因素,便于分析和计算。 选取计算简图时应考虑的因素: (1)结构的重要性; (2)设计阶段; (3)计算问题的性质;(4)计算工具。 §1-3 结构的计算简图 结构力学 2、简化方法 对实际结构体系主要进行如下的简化: (1) 结构整体的简化(如分解为平面结构); (2) 杆件的简化(杆轴表示,荷载作用杆轴); (3) 杆件间连接的简化(铰结点、刚结点); (4) 结构与基础间连接的简化(支座表示); (5) 荷载的简化(集中荷载、分布荷载); (6) 材料性质的简化。 §1-3 结构的计算简图 结构力学 2、简化方法 (1) 结构整体的简化(如分解为平面结构); 多数情况下,可以忽略一些次要的空间约束,将实 际空间结构分解为平面结构。 F 注意:有些结 构具有明显的(代空屋间架杆) 特征而不宜EI简化成 EI 平面结构。 §1-3 结构的计算简图 结构力学 2、简化方法 (2) 杆件的简化(杆轴表示,荷载作用杆轴); 由于杆件的截面尺寸通常比杆件长度小得多,因此在 计算简图中,用轴线代替实际杆件。 为什么可以?请思考! 注意:当截面尺寸增大时(如超过长度的1/4),杆件 用其轴线表示的简化,将引起较大的误差。 §1-3 结构的计算简图 结构力学 2、简化方法 (3) 杆件间连接的简化(铰结点、刚结点等); (4) 结构与基础间连接的简化(支座表示); (5) 荷载的简化(集中荷载、分布荷载); (6) 材料性质的简化。 在结构计算中,对组成各构件的材料一般都假设为连 续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 §1-3 结构的计算简图 3、简化实例 结构力学 §1-3 结构的计算简图 3、简化实例 结构力学 §1-3 结构的计算简图 3、简化实例 结构力学 §1-4 支座和结点的类型 结构力学 一、支座:把结构与基础联系起来的装置。 1. 活动铰支座(Roller support) 限制一个方向的位移 A VA 滚轴支座 计算简图 Fy F xA AC F yA F yC D B FyD FyB §1-4 支座和结点的类型 2. 固定铰支座(Hinge support) 限制两个方向位移 结构力学 沥青麻刀 屋架 焊缝A HA预埋钢板 柱 VA 或 Fx Fy Fx Fy §1-4 支座和结点的类型 3. 固定端(Fixed support) 限制三个方向位移 结构力学 细石混凝土 A HA MA VA M Fx Fy §1-4 支座和结点的类型 4. 滑动支座(Fixed support) 限制两个方向位移 M 结构力学 Fy §1-4 支座和结点的类型 5. 弹性支座(Elastic support) 抗移动弹性支座 结构力学 抗转动弹性支座 §1-4 支座和结点的类型 结构力学 二、结点:结构中杆件相互联结的地方。 1. 铰结点(Hinge joint) 杆件间不能相对平动,但可以相对转动;结点具有x 向 和 y 向反力,但无弯矩。 §1-4 支座和结点的类型 结构力学 2. 刚结点(Rigid joint) 杆件间不能相对平动,也不能相对转动;结点处既有 x和y 向反力,也有弯矩。 §1-4 支座和结点的类型 结构力学 3. 组合结点 同一结点处,有些杆件为刚结,有些为铰接。 组合梁 (加劲梁) §1-5 结构的分类 结构力学 1. 从几何角度分类 (1)杆件结构——由杆件组成的结构(杆件的几何特征 是横截面尺寸比长度小很多)。如:梁、拱、桁架、刚架。 (2)板壳结构——结构的形状是平面或曲面,它的厚度比 长度和宽度小得多。如:楼板、地下连续墙、壳体屋盖。 (3)实体结构——长、宽、厚三个方向尺寸相当。如: 大坝、挡土墙。 §1-5 结构的分类 结构力学 2. 按受力特性的不同分类 (1) 梁(Beam)——是一种受弯杆,轴线为直线,有单跨 与多跨的。 简支梁 悬臂梁 简支外伸梁 多跨连续梁 §1-5 结构的分类 结构力学 (2) 拱(Arch):轴线是曲线,竖向荷载作用下产生水平 支承推力。 §1-5 结构的分类 结构力学 (3) 刚架(Frame):由直杆组成,并具有刚结点。 ( bending, shearing and tension or compression) 主要以受弯为主。 多跨 多层 空间 刚架 §1-5 结构的分类 结构力学 (4) 桁架(Truss): 所有结点均为铰结点,各杆仅受轴力。 §1-5 结构的分类 结构力学 (5) 组合结构(Composite structure): 桁架与梁或刚架组 合在一起。 部分桁架杆,部分梁式杆的结构 梁式杆 桁架杆 §1-5 结构的分类 (6) 悬索结构(cable-suspended structure) 结构力学 §1-5 结构的分类 结构力学 3. 按杆件系统的轴线是否在同一平面内分类 ?平面结构( plane structure) : 杆件系统的轴系在同一平面 ? ? 内,且外力也作用在该平面内 ??空间结构(space structure) : 杆件系统的轴系不在同一平 ?? 面内,外力也作用在任意平面 4. 按内力是否静定分类 ?静定结构 :内、反力可由静力平衡条件求出 ??(statically det er min ate system) ??超静定结构 : 还需要变形条件 ??(statically in det er min ate system) 本章重点 结构力学 一、与相关课的关系 1、“理力”、“材力”是“结构力学”的先修课。 (1)“理力”为“结力”提供基本的力学原理。 (2)“材力”以研究单根杆件为主,“弹力”以研 究实体结构与薄壁结构为主,“结构力学”研究的是杆 系结构。 2、“钢结构”、“钢筋混凝土结构”、“砖石结构”、 “结构抗震”等是“结力”的后继课。 3、“结力”的特点 (1)系统性:一环套一环,连锁反应。 (2)灵活性:一题多解,殊途同归。 本章重点 结构力学 二、 如何选择结构的计算简图 三、 各种结点,支座的计算简图形式 四、 通过结构力学的学习,逐步培养如下能力 1. 分析能力 (1)选择结构计算简图的能力 (2)力系平衡分析和变形几何分析的能力,是结构分 析的两个看家本领,要在反复运用中加以融会贯通,逐步 提高,力求达到正确、熟练、灵活运用的水平。 (3)选择计算方法的能力——方法众多,要了解各种 方法的特点和最适用的场合,具有根据具体问题选择恰当 计算方法的能力。 本章重点 结构力学 2. 计算能力 (1)对各种结构进行计算或确定计算步骤的能力; (2)对计算体系进行定量校核或定性判断的能力; (3)初步具有使用结构计算程序的能力。 3. 自学能力 自学能力就是在没有教师指导的情况下自 己获取知识的能力,它包括三个方面: (1)复习已学的知识——即精读教材; (2)摄取新的知识——即阅读参考书; (3)理解、分析、概括、整理、运用所学知识。 4. 表达能力 作业条理清楚,步骤整齐,计算书书写整洁。 本章思考题 结构力学 1. 杆系结构、板壳结构与实体结构的主要差别是什么? 2. 动力荷载与静力荷载的主要是什么区别? 3. 儿童在地面上跳动与在跳跳板上跳动的荷载性质相同吗? 4. 移动荷载与动力荷载的主要区别是什么? 5. 什么是结构的计算简图? 6. 如何选择结构的计算简图? 本章思考题 7. 将下图简化成计算简图。 结构力学 8.A梁与拱B 的区E别是什么F ? C D 9.A刚架与B桁架E的区别是F什么C? D 10.静定结构与超静定结构的区别是什么?

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