《结构力学》本科课件第三章

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/12/28,#,第三,章,静定结构,的内力分析,电子课件,首页,第三章,静定结构,的内力分析,目 录,基本要求,了解,：,多,跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架的概念,掌握：,熟练,掌握多跨静定梁、静定平面刚架、静定桁架内力的计算方法，能够画出内力图,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-1,内力的概念和表示,3-1-2,内力的计算方法,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,在,平面杆件的任意截面上，将内力一般分为三个分量：轴力,FN,、剪力,FQ,和弯矩,M,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-1,内力的概念和表示,3-1-2,内力的计算方法,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,剪力图,和弯矩图之间的关系,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,梁,的内力的计算方法主要采用截面法。截面法可用以下六个字描述：,1,截开,-,在所求内力的截面处截开，任取一部分作为隔离体；,2,代替,-,用相应内力代替该截面的应力之和,；,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,3,平衡,-,利用隔离体的平衡条件，确定该截面的内力。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,利用,截面法可得出以下结论：,1,轴力等于该截面一侧所有的外力沿杆轴切线方向的投影代数和；,2,剪力等于该截面一侧所有外力沿杆轴法线方向的投影代数和,；,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,3,弯矩等于该截面一侧所有外力对截面形心的力矩的代数和。,以上,结论是解决静定结构内力的关键和规律，应熟练掌握和应用。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,1,叠加原理,几,个力对杆件的作用效果，等于每一个力单独作用效果的总和。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-1-3,分段叠加法画弯矩图,3-1-2,内力的计算方法,3-1-1,内力的概念和表示,2.,分段叠加原理,上述,叠加法同样可用于绘制结构中任意直杆段的弯矩图。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-2-1,多,跨静定梁的受力特点,3-2-2,多跨静定梁的实例分析,作用,在基本部分的力不影响附属部分，作用在附属部分的力反过来影响基本部分。因此，多跨静定梁的解题顺序为先附属部分后基本部分。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-2-1,多,跨静定梁的受力特点,3-2-2,多跨静定梁的实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-2-2,多,跨静定梁的实例分析,3-2-1,多跨静定梁的受力特点,例,3.1,求图示,3-6,多跨静定梁的弯矩和剪力图,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-2-2,多,跨静定梁的实例分析,3-2-1,多跨静定梁的受力特点,解：,a,、层次图,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-2-2,多,跨静定梁的实例分析,3-2-1,多跨静定梁的受力特点,b,、求反力,FGH,部分：,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-2-2,多,跨静定梁的实例分析,3-2-1,多跨静定梁的受力特点,c,、画弯矩图和剪力图,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-1,刚架的特点和分类,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,刚架,和桁架都是直杆组成的结构，二者的区别是：桁架中的结点全部都是铰结点，刚架中的结点全部或部分为刚结点。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-1,刚架的特点和分类,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-1,刚架的特点和分类,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,刚架：由直杆组成具有刚结点的结构。,当,组成刚架的各杆的轴线和外力都在同一平面时，称作平面刚架。,刚架的特点,:,1,杆件少，内部空间大，便于利用。,2,刚结点处各杆不能发生相对转动，因而各杆件的夹角始终保持不变,。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-1,刚架的特点和分类,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3,刚结点处可以承受和传递弯矩，因而在刚架中弯矩是主要内力。,4,刚架中的各杆通常情况下为直杆，制作加工较方便,。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-1,刚架的特点和分类,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,静定,平面刚架的类型有：,1,悬臂刚架：常用于火车站站台、雨棚等。,2,简支刚架：常用于起重机的刚支架及渡槽横向计算所取的简图等；,3,三铰刚架：常用于小型厂房、仓库、食堂等结构,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-3-1,刚架的特点和分类,例,3.2,画出图,3-11,示钢架的内力图,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-3-1,刚架的特点和分类,解：,a,、求支座反力,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-3-1,刚架的特点和分类,b,、做内力图,做内力图时应注意以下几个问题：,弯矩图在结点处应满足,因此,当结点上没有集中力矩、结点只有,2,根杆件时，弯矩图一定是画在同一侧的，即要么都在刚架的内侧，要么都在钢架,的,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-3-2,刚架,内力图实例分析,3-3-1,刚架的特点和分类,内侧,，要么都在钢架的外侧。,剪力图和轴力图可任意画在刚架的哪一侧，但一定要标上正负号。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-1,静定平面桁架,3-4-2,结点法,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,1,静定平面桁架：由若干直杆在两端铰接组成的静定结构,桁架,在工程实际中得到广泛的应用，但是，结构力学中的桁架与实际有差别，主要进行了以下简化：,(,1),所有结点都是无摩擦的理想,铰,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-1,静定平面桁架,3-4-2,结点法,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,(,2),各杆的轴线都是直线并通过铰的中心,(,3),荷载和支座反力都作用在结点上,2,桁架的受力特点,桁架,的杆件都在两端受轴向力，因此，桁架中的所有杆件均为二力杆,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-1,静定平面桁架,3-4-2,结点法,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3,桁架的分类,按外,型分：平行铉、三角形、梯形、折线型、抛物线型,4,桁架内力计算的方法,结点法,、截面法、联合法,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-2,结点法,3-4-1,静定平面桁架,1.,结点法：截取桁架的一个结点为脱离体计算桁架内力的方法。,结点,上的荷载、反力和杆件内力作用线都汇交于一点，组成了平面汇交力系，因此，结点法是利用平面汇交力系求解内力的，每一个结点只能求解两根杆件的内力，因此，结点法最适用于计算简单桁架。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-2,结点法,3-4-1,静定平面桁架,2.,实例分析,例,3.3,判断图,3-15,示结构的零杆（分别按对称荷载、反对称荷载作用下进行分析）。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-2,结点法,3-4-1,静定平面桁架,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-2,结点法,3-4-1,静定平面桁架,解,: a,、对称荷载作用下， 由于结构是对称的（在图示荷载 作用下，,A,点的反力等于零），取出,D,结点：,由：,得,：,因此,：,DC,杆、,EC,杆是零杆,。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-2,结点法,3-4-1,静定平面桁架,b,、反对称荷载作用下，由于结构是对称的（在图示荷载作用下，,A,点的反力等于零），轴力应相对结构的对称轴反对称，这就要求,DE,杆半根受拉、半根受压，而这是做不到的，因此,DE,杆是零杆。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-4-2,结点法,3-4-1,静定平面桁架,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-5-1,组合结构的组成,3-5-2,实例分析,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,组合结构,:,由,链杆,(,只受轴力,),和粱式杆,(,受轴力外,还受弯矩作用,),组成的结构。常用于吊车梁、桥梁的承重结构、房屋中的屋架。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-5-2,实例分析,3-5-1,组合结构的组成,例,3.4,下,图为一组合结构，其中,BD,杆为二力杆，其它杆件为受弯杆件。,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-5-2,实例分析,3-5-1,组合结构的组成,解：,a,、求反力,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-5-2,实例分析,3-5-1,组合结构的组成,b,、求弯矩及轴力,取,CDE,杆为隔离体,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-5-2,实例分析,3-5-1,组合结构的组成,c,、画弯矩和轴力图,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-6-1,拱的特征及其应用,3-6-2,三铰拱的计算,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,拱式,结构,：,在,竖向荷载作用下，会产生水平推力。通常情况下它的杆轴线是曲线的。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-6-1,拱的特征及其应用,3-6-2,三铰拱的计算,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,拱结构的优缺点：,a,、在拱结构中，由于水平推力的存在，其各截面的弯矩要比相应简支梁或曲梁的要小得多，因此它的截面就可做得小一些，能节省材料、减小自重、加大跨度,。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-6-1,拱的特征及其应用,3-6-2,三铰拱的计算,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,b,、在拱结构中，主要内力是轴压力，因此可以用抗拉性能比较差而抗压性能比较好的材料来做。,c,、由于拱结构会对下部支撑结构产生水平的推力，因此它需要更坚固的基础或下部结构。同时它的外形比较复杂，导致施工比较困难，模板费用也比较大。,3-5,组合结构,3-6,三角拱,3-6-2,三铰拱的计算,3-6-1,拱的特征及其应用,在,研究他的反力及内力的计算时，为了便于理解，始终与相应的简支梁作对比。,（,1,）支座反力计算,（,2,）弯矩计算,（,3,）剪力计算,（,4,）轴力计算,3-1,杆件的内力计算,3-2,多跨静定梁,3-3,静定平面钢架,目 录,3-4,静定平面桁架,3-5,组合结构,3-6,三角拱,THANK YOU,退出,目 录,