建筑力学第三章习题课与作业.ppt

建筑力学 第三章建筑结构的类型和结构计算简图 了解常见建筑结构类型 掌握结构计算简图绘制和结构受力分析 本章回顾 建筑结构和结构计算简图 建筑荷载的分类与计算 约束的简化和约束力 结构受力分析图 什么是结构计算简图 结构计算简图对建筑物力学本质的描述 是从力学的角度对建筑物的抽象和简化 这一抽象和简化过程包括三个环节 建筑物所受荷载的抽象和简化 约束的抽象和简化 结构构件的简化和抽象 结构的简化必须符合结构的实际情况 不是随意的简化 建筑荷载的分类 一 按照建筑荷载的性质分为 永久荷载 可变荷载 偶然荷载永久荷载 恒载 长期作用在结构上的不变的荷载 如屋面板 屋架 楼板 墙体 梁 柱等建筑物各部分的自重 可变荷载结构上可变动的荷载 如楼面活荷载 如民用建筑楼面活荷载是指民用建筑在使用期间 由人群 物件 家具 设备等产生的荷载 吊车荷载 风荷载 雪荷载 积灰荷载等 可变荷载的确定相对比较复杂 有较大的随机性 为了简化设计流程 荷载规范 给出了各类建筑活荷载标准值 偶然荷载一般指爆炸力 撞击力等比较意外的荷载 建筑荷载的分类 二 按照建筑荷载的分布方式分为 集中荷载 均布荷载 非均布荷载把次梁传到主梁的荷载作为集中力处理 建筑荷载的分类 二 楼板的荷载直接传到框架梁上 这时框架梁承受均布荷载 建筑荷载的分类 二 水坝压力 非均布荷载 建筑荷载的计算 当建筑物给定后 其尺寸和各种建筑材料的用量就已经确定了 所以 只要根据材料用量和材料密度 就容易计算出作用在该结构上的永久荷载 同时 根据建筑物的使用环境和情况 依据规范还可以计算出建筑物上的可变荷载 偶然荷载 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 约束的简化和约束力 众多杆件通过杆件和杆件之间的约束 节点 杆件和地基之间的约束 支座 节点 支座联系成为一个非自由的 可抵御外荷载的杆系 结构 杆件 支座 节点 支座的简化汇总 反力数目 反力性质 位移性质 计算简图 支座名称 3 2 3约束的简化和约束力 杆件 支座 节点 众多杆件通过杆件和杆件之间的约束 节点 杆件和地基之间的约束 支座 节点 支座联系成为一个非自由的 可抵御外荷载的杆系 结构 约束的简化和约束力 节点 结构中 把各个杆件连接在一起的区域称为节点 根据实际构造和受力特点 节点分为 刚结点 铰结点 组合结点 3 2 3约束的简化和约束力 杆件 支座 节点 众多杆件通过杆件和杆件之间的约束 节点 杆件和地基之间的约束 支座 节点 支座联系成为一个非自由的 可抵御外荷载的杆系 结构 杆件的简化 主要研究对象是平面杆系结构 梁 拱 刚架 桁架 结构受力分析图 实际建筑物抽象成结构计算简图后 问题就转变成了一个纯粹的力学问题 结构的受力分析图 实际上是以结构某特定部分为对象的示力图 结构受力分析图 受力分析解题的基本要求结构整体分析取隔离体 确定研究对象 建立坐标系进行受力分析 外力 约束反力分析平衡条件 选择合适的平衡方程求解未知力结果表述 须说明力的三要素 大小 方向 作用点 例题与作业解答 解 1 取梁AB为研究对象 2 受力分析如图 其中Q q AB 100 3 300N 作用在AB的中点C 例 梁AB上受到一个均布载荷和一个力偶作用 已知载荷集度q 100N m 力偶矩大小M 500N m 长度AB 3m DB 1m 求活动铰支D和固定铰支A的反力 3 列平衡方程 4 联立求解 ND 475NNAx 0NAy 175N 例求图示结构的支座反力 解 取AB杆为研究对象画受力图 由 FX 0 由 Fy 0 由 MA 0 一个研究对象最多有三个平衡条件 因此研究对象上最多只能有三个未知力 注意到BC杆有三个未知力 而AB杆未知力超过三个 所以应先取BC杆为计算对象 然后再取AB杆为计算对象 例求图示结构的支座反力 解 由 FX 0 由 Fy 0 由 MB 0 BC杆 由 FX 0 由 Fy 0 由 MA 0 AB杆 注意作用与反作用关系 所以 3 4作图示结构杆件AB的示力图 a 解 受力分析 作示力图建立坐标系 列平衡方程 说明受力方向 b 解 受力分析 3 5作图示结构ABCD的示力图 a 解 受力分析 作示力图 说明受力方向 b 解 受力分析 3 6求支座A的反力 a 解 首先进行取隔离体 受力分析建立坐标系 列平衡方程 说明受力方向 3 6求支座A的反力 b 解 首先进行取隔离体 受力分析建立坐标系 列平衡方程 说明 解题时需要注意规范性 列方程时应写清楚具体是对整体或某一局部 或一点 进行的受力分析 而且须有必要的文字说明 应该注意所求力实际方向与原假设方向的关系 绘制梁AB和BC的受力分析图 并求支座A和C的约束反力 解 该结构体系由两个结构构件组成整体受力分析 需分别受力分析求解对BC建立隔离体 受力分析 由 MC 0 由 Fx 0 由 Fy 0 说明力的作用方向 取AB为隔离体 建立坐标系做示力图作用力反作用力原理平衡方程求解 由 Fx 0 由 Fy 0 由 MA 0