( 2 )支座移动不会产生内力
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第一章 绪 论Chapter 1 Preface to Steel Structure
第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 1页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
( 2 )支座移动不会产生内力
( 1 )内力计算与杆件的截面无关 因此设计时是先计算内力,然后根据内力选择截面。
6 、静定结构的特性 1 )静定结构的基本性质
( 3 )温度改变不会产生内力 这是因为静定结构没有多余的约束,杆件的位移和 变形能不受约束地顺利进行,因此结构不会产生内力。
第一章 绪 论Chapter 1 Preface to Steel Structure
第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 2页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
( 4 )制造误差不会产生内力
制造误差不会使静定结构产生内力,但其结构制不再是理论设计的形状。
△
( 5 )静定结构的局部平衡特性 若结构某一部分能够平衡外荷载,则其它部分将不受力。
FP
FP FP
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 3页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
( 6 )荷载的等效替换特性 当静定结构一个内部不变部分上的荷载作等效替换时, 其余部分的内力不变。
q
L L/2
qL
L/2
q
FP
FP
FP
FP
FPFP/2 FP/2
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 4页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
( 7 )结构的构造变换特性 当静定结构的一个内部不变部分作构造改变时,其余部 分的内力不变。
FPFP FPFP
( 8 )满足全部平衡条件的解答是静定结构的唯一解答。 也就是说静定结构的解对任何隔离体,都能满足平 衡条件,而且是唯一的。
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 5页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
2 )各种梁式桁架的受力特点 简支梁的内力分布
q
弯矩图是个抛物线
剪力两边大中间小
FPFP/2 FP FP FP FP/2FP
弯矩按抛物线变化
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 6页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
2 )各种梁式桁架的受力特点
( 1 )平行弦桁架
▲ 上弦杆0
N
MF
h
在向下的竖向荷载作用下,上弦杆受压,抵抗弯矩。由于简支梁的弯矩是按抛物线变化的,而 h是常量,因此上弦杆的轴力中间大,两边小。
FP FP FP/2FPFPFP/2 FP
▲ 下弦杆0
N
MF
h
在向下的竖向荷载作用下,下弦杆受拉,抵抗弯矩。上弦杆的轴力中间大,两边小。
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 7页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
C
r
0Q
N
FF
Cos
▲ 腹杆
腹杆抵抗剪力。由于简支梁的剪力是两边大,中间小,因此腹杆的轴力是两边大,中间小。
( 1 )平行弦桁架FP FP FP/2FPFPFP/2 FP
FPFP/2
FP
FP
FP/2 FPFP
( 2 )三角形桁架 ▲ 上弦杆 0
N
MF
r
弯矩是按抛物线变化,r是按三角形变化,因此上弦杆的轴力中间小,两边大。
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 8页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
C
r
r
( 2 )三角形桁架
▲ 下弦杆0
N
MF
r
由于弯矩按抛物线变化, r 按三角形变化,因此下弦杆的轴力中间小,两边大。
FPFP/2
FP
FP
FP/2 FPFP
▲ 腹杆
腹杆与上弦杆一起抵抗剪力。两边小中间大。
( 3 )抛物线形桁架
FP/2FP
FP
FP FP
FP FP/2 ▲ 上弦杆0
N
MF
r
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
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第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
( 3 )抛物线形桁架
FP/2FP
FP
FP FP
FPFP/2
▲ 上弦杆
由于弯矩和 r都是按抛物线变化,因此上弦杆的轴力基本相同。
0
N
MF
r
▲ 下弦杆
由于弯矩和 r都按抛物线变化,因此下弦杆的内力相同。
▲ 腹杆
可以证明抛物线形桁架腹杆的轴力等于零,剪力由上弦杆受承受。
r
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第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
通过以上分析可以得出如下结论:
平行弦桁架:由于杆件轴力分布不均匀,会造成材料的浪费。但构造简单,经常应用于小跨度结构。
三角形桁架:在支座处,桁架的夹角小,轴力大,构造复杂,因此一般用于小跨度的屋架。
抛物线形桁架:由于上下弦杆的内力基本相同,因此最节省材料,但是结点构造复杂,一般用于大跨度结构。
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 11页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
3)各种结构型式的受力特点 q
L
qL2/8
qL2/8
q
qL2/32 qL2/32
q
qL2/32 qL2/32
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第二章 几何构造分析Chapter2 Geometric construction analysis
结构力学 Structural Mechanics 第 12页
第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
从上面的比较可以得到以下几点:
▲ 实心简支梁 其跨中弯矩为 qL2/8 ,而且截面的应力分布不均匀,因此最费材料,但在小跨度时它具有构造简单的优势。
▲ 悬挑梁 它的悬挑部分会产生负弯矩,由此可减小梁跨中正弯矩。
▲ 三角形组合结构 受弯构件的最大弯矩等于 qL2/32 ,是简支梁的 1/4 。下弦杆为拉杆。受力要好于简支梁,但竖向高度较大。
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第三章 静定结构 Chapter 3 Statically Determinate Structures
▲ 折线型组合结构 支座处的“折”起两个作用,一是减小受弯构件的跨中弯矩,二是改善支座处构造。其受力要好于三角形组合结构。
▲ 三铰拱 曲杆的主要内力是压力,当接近合理拱轴线时弯矩很小。其受力要好于组合结构,但竖向高度一般要大于组合结构。
▲ 桁架 其的受力弦杆是受弯构件,但它的节间一般小于组合结构,因此它的弯矩较它要小。其余构件均为轴力杆件。因此桁架的整体受力要好于组合结构,但竖向高度最大。
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