建筑力学第十章结构简化公开课.ppt

制作：赵萍,建筑力学,教学目的,教学内容：,建筑力学,第十章第一节,结构计算简图及其分类（,P165,）,教学目的：,一、理解什么是结构。,二、理解结构计算简图的定义，结构简图的作用和目的，结构简图的选择原则；,三、结构简化的五大方面：杆件的简化、结点的简化、支座的简化、荷载的简化、结构体系的简化；,四、几种典型的结构计算简图：梁、拱、刚架、,桁架、混合结构,。,引言,1,、结构的认识。,2,、结构简化的五个方面。,3,、五种典型的结构计算简图。,重点：,引言,难点：,1,、支座的简化、结点的简化。,2,、刚架与,桁架的结构简化,。,第十章 结构的计算简图,$10-1,结构计算简图及其分类,导入课程,什么是建筑结构呢？,教学楼、食堂、宿舍楼、民用房子、公路桥、铁路桥是建筑。,学力学的目的是首先分析结构所受的力（理论力学课本第一,四章）；然后分析材料如钢筋、混凝土结构的受力变形情况，柱子是否能承受拉伸或压缩，梁是否能是否弯曲（材料力学课本第五,九章）；最后是结构的受力分析、变形分析（课本第十章开始）。下面，先欣赏几个建筑。,（一）、研究对象,1,、建筑物、构筑物、结构物在各类工程中大量存在。,（,1,）住宅、厂房等工业民用建筑物；,（,2,）涵洞、隧道、堤坝、挡土墙等构筑物；,（,3,）桥梁、轮船、潜水艇、飞行器等结构物。,2,、结构力学以,结构,为研究对象。,3,、结构：上述结构中承担荷载、起骨架作用的部分（以土木工程结构为主）。,讲授新课：第一节、什么是结构？,上图：天津城市建设学院主楼,左图：城建学院图书馆,（建筑物）,绪论,（建筑物）,高层建筑,绪论,（建筑物）,绪论,（建筑物）,绪论,（构筑物）,绪论,长江三峡工程,（构筑物）,福州海峡会展中心,福清两馆一中心,刚架斜缆，传力简捷，形似屋架，胜似屋架,拱肋上承，简捷明快，曲直分明，相得益彰,柱墩等跨连续梁，倚势而造，潇洒自如,矮斜拉，免高塔，出双拳，梁挺拔,矮斜拉，平行索，矮墩倒影创意多,绪论,（结构物）,绪论,澳 门 桥,奥,门桥,（结构物）,绪论,（结构物）,现代桥梁欣赏,绪论,桥梁结构：远处为钢结构桥梁，近处为悬索桥梁。,（结构物）,现代桥梁欣赏,绪论,桁架结构传力分析,绪论,拱结构传力分析,第一节 结构,（二）、结构力学的任务,1,、研究结构的组成规律：杆件如何拼装才能成为一个结构，怎样拼装才能成为一个好的结构。,2,、研究结构在外部因素作用下的强度、刚度和稳定性的计算原理计算方法,（一）、选取结构的计算简图必要性、重要性：,实际结构的组成、受力和变形情况往往很复杂，要完全按结构实际进行计算非常困难，甚至不可能。例如：计算教学楼梁的受力时，梁受到地板压力、桌子压力、人的重力、讲台的力、有风扇、电灯、电视机等的拉力，等等多种因素，怎么来计算梁的受力呢？,将实际结构作适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点。这种代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。,（三）、影响计算简图选取的主要因素：,1,、结构的重要性：重要结构,精；次要结构,粗；,2,、设计阶段：初步设计,粗；技术设计,精；,3,、计算问题的性质：静力计算,精；动力计算,粗；,4,、计算工具：先进,精；简陋,粗,（二）、选取结构的计算简图的原则：,1,、能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况。,2,、忽略次要因素，便于分析计算。例如，梁的受力时，先忽略一些轻的力。,第二节 结构的计算简图,（一）、,杆件的简化,用杆轴线代替杆件。,第三节、结构简化的几个方面,杆件的截面尺寸通常比杆件的长度小得多，在计算杆件结构的内力和变形时，可以用杆件的轴线代替杆件。例如：梁、柱等构件，用直线表示。,目 录,起重机大梁,只能传力，不能传力矩,（,1,）铰,结点,被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可以相对转动,（二）、,结点的,简化,杆件结构中杆件与杆件相连结处称为,结点,。,结构的计算简图,能传递力和力矩,（,2,）刚结点,被连接的杆件在连接处既不能相对移动，有不能相对转动,结构的计算简图,结点的计算简图,结点,计算简图,机动特征,受力特征,铰结点,各杆之间不能相对移动，可以绕铰结点作自由转动,能承受和传递力，不能承受和传递力矩,刚结点,各杆之间不能相对移动，也不能相对转动,能承受和传递力，也能承受和传递力矩,组合,结点,BA,杆与,AC,杆用刚结点相联，其机动和受力特征同刚结点；,BA,杆与,AD,杆用铰结点相联，其机动和受力特征同铰结点,结构的计算简图,（三）、支座的简化,可动铰支座,将结构与,基础,或其它支承物联系起来，以固定结构位置的装置称为,支座。,固定铰支座,结构的计算简图,固定支座,结构的计算简图,1,、固定铰支座,支座特点,：允许结构绕,A,转动，但不能移动。,举例：门的铰链、用螺母螺栓连接的钢筋、不焊死的结构,用圆柱铰链把结构或构件与支座底板连接，并将底板固定在支承物上构成的支座称为固定铰支座。,2.,可动铰支座,在固定铰支座下面加几个辊轴支承于平面上，就构成可动铰支座。,支座特点：,限制了杆件的竖向位移，但允许结构绕铰作相对转动，并可沿支座平面方向移动。,举例：桥梁结构中，为防止热胀冷缩产生内不应力，桥放在柱上不固定死。,3.,固定端支座,把构件和支承物完全连接为一整体，构件在固定端既不能沿任意方向移动，也不能转动的支座称为固定端支座。,支座特点,：既限制构件的移动，又限制构件的转动。所以，限制了杆件的竖向位移，但允许结构绕铰作相对转动，并可沿支座平面方向移动。,举例：建筑上大量应用，挑梁。教室外的走廊梁。,约束与约束反力,空间结构,-,平面结构,（四）、,结构体系的简化,（五）.荷载的简化,集中荷载,均步荷载,单层工业厂房,取一单元计算，并化为平面体系,（六）结构简化实例,结构的计算简图,细石混凝土填充,结构的计算简图,F,P2,F,P1,l,F,P2,F,P1,组合式吊车梁,横梁,AB,和竖杆,CD,由钢筋混凝土做成，斜杆,AD,、,BD,则为,16,锰圆钢。吊车梁两端由柱子上的牛腿支承。,结构的计算简图,练习,图示为一预制钢筋混凝土阳台挑梁，画出其计算简图。,结构的计算简图,第四节 几种典型的结构计算简图,1,、梁,-,受弯构件，直杆、单跨、多跨,分类：,杆件结构的分类,2,、拱,-,曲轴、有水平推力,3,、桁架,-,直杆 铰结,点 荷载作用在,结,点上,、轴力,杆件结构的分类,绪论,桁架结构传力分析,绪论,拱结构传力分析,4,、刚架,-,直杆、刚结点,5,、组合结构,-,梁式杆和链杆,杆件结构的分类,钢筋砼悬索桥，依山傍水，刚柔相济,钢管砼连拱，虚实辉映，如入仙境,自然力点染神韵，疑是银河落九天？,矮斜拉连续体系，双手呵护，托起长龙,刚劲有力，美不胜收,结构力学魅力之所在,