建筑力学-第二章--计算简图--物体受力分析PPT参考课件.ppt

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,*,第二章 结构计算简图 物体受力分析,2-1,约束与约束反力,2-2,结构类型与结构计算简图,2-3,物体的受力分析和受力图,2-1 约束与约束反力,2-1约束与约束反力,一、概念,自由体：,位移不受限制的物体叫自由体。,2-1 约束与约束反力,一、概念,位移受限制的物体叫非自由体。,非自由体：,一、概念,自由体：,位移不受限制的物体叫自由体。,2-1 约束与约束反力,一、概念,位移受限制的物体叫非自由体。,非自由体：,自由体：,位移不受限制的物体叫自由体。,约束：,限制非自由体某些位移的周围物体称为约束。,这里，约束是名词，而不是动词的约束,注意：,约束力：,2-1 约束与约束反力,约束对被约束物体的作用,叫约束力。,大小未知；,方向与被约束物体的运动方向相反；,作用点在物体与约束的接触点。,约束力特点：,2-1 约束与约束反力,二、常见约束的类型及约束力的确定,1.柔索约束,如：绳索、,链条、,胶带等。,柔索类约束,只能受拉,，所以它们的约束反力是,作用在接触点,，方向,沿绳索背离物体,。,P,P,F,T,F,T,1,F,T,1,F,T,2,F,T,2,2-1 约束与约束反力,柔索约束,2-1 约束与约束反力,2.光滑面约束,约束反力,作用在接触点处,，方向,沿公法线，指向受力物体。,光滑面的约束,P,F,N,2-1 约束与约束反力,P,F,N,F,N,A,F,N,B,光滑面约束,2-1 约束与约束反力,F,N,F,N,2-1 约束与约束反力,3.光滑铰链约束,其约束,反力：用两个正交分量表示。,F,N,F,N,F,N,F,x,F,y,F,A,y,F,A,x,销 钉,销钉(中间铰链）反力：用两个正交分量表示。,A,铰,铰,A,F,x,F,y,A,2-1 约束与约束反力,光滑圆柱铰链约束,2-1 约束与约束反力,4铰支座,固定,铰链支座与,活动,铰链支座,2-1 约束与约束反力,4铰支座,（1）固定铰链支座,固定铰支反力：用两个正交分量表示。,A,F,Ay,F,Ax,其简图为,2-1约束与约束反力,固定铰链支座,F,Ay,F,Ax,（2）活动铰链支座,2-1 约束与约束反力,辊轴反力：必垂直于支承面。,F,N,5,链杆约束,两端用光滑铰链与其他物体连接，不计自重且中间不受力作用的杆件,二力杆,。,2-1 约束与约束反力,F,A,6.,固定端支座（固定支座）,约束特点,：使杆件既不能,移动,也不能发生,转动,。,约束反力,两个垂直的分力,X,A,、,Y,A,、,Ma,图,：,7,定向支座,约束特点：允许杆端沿与链杆垂直的方向移动，限制沿链杆方向的移动。,约束反力,一个沿链杆方向的力,N,和一个力偶,m,。,图：,蝶铰或合页,铰链约束实例,2-1 约束与约束反力,圆柱铰链和固定铰链支座,中,间,铰,2-1约束与约束反力,二 力 杆,F,A,2-1 约束与约束反力,2-2,结构类型与结构计算简图,一建筑结构和建筑结构设计,建造建筑的用途,各种功能需要，,其中：,抵抗外荷载、为用户提供一个,安全、可靠,的环境，是建筑物最重要的功能之一，也是房屋最基本的要求。,因此，,承载能力分析，是建筑物设计中重要环节,。,建筑物承载能力分析时，首先要对建筑物进行,抽象,，去掉其中繁杂的无关内容，,只保留和承载能力有关的核心骨架,就像要看一个人站得稳只需看其骨架,而与他的服饰没有多大关系。,这种决定建筑物承载能力的核心骨架就称为,建筑结构,，简称结构。,建筑物的主体设计：,建筑设计,建筑师承担；,结构设计,结构工程师完成，包括建筑物的承载力、刚度和稳定性。,但设计师作为建筑物的总体规划者应该对此过程有所了解，,否则,有可能出现你设计的建筑方案在结构上根本行不通的尴尬。,结构设计的对象是建筑结构，结构设计分为两大环节：,一是结构的力学分析，简称结构分析；,二是结构的构件和构造设计，简称,结构设计,。,结构分析的目的：获取,建筑结构在各种使用荷载下的内力,。,结构设计则是：,根据结构分析的结果，对结构的各构件进行设计，并采取相应的构造措施以保证他们能够承受已知的内力,。,因此建筑力学就是,解决结构分析过程中,遇到的各种问题的一门学科。,二结构计算简图,已知：建筑物承受外荷载的骨架称为,建筑物的结构。,从力学角度，用以描述建筑结构的,图,，即为,结构计算简图,.,结构计算简图是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，包括三个环节：,1,建筑物所受荷载的抽象和简化；,2,约束的抽象和简化；,3,结构构件的抽象和简化。,确定结构计算简图是对结构进行力学分析的起点，因此，计算简图是否正确，关系到整个建筑物的成败,重要。,（一）建筑荷载的简化和分类,结构在建筑自重、用户重量、风力、雪压力等外力的作用下会产生内力和位移,我们把,所有作用在结构上的外力,称为,荷载。,而,结构在荷载作用下产生的,内力和位移,称为,结构在荷载作用下的反应。,具体地说，,结构分析就是,求,在,外因,（荷载及其它原因）影响下的,内部,反应,（内力和位移）。,荷载按分布形式分为：集中荷载、均布荷载和非均布荷载。,（二）约束的简化和约束力,以杆系结构为例，杆系结构中基本杆件是杆件，但独立的杆件是自由体，不能成为结构。,办法：,将众多的杆件通过杆件与杆件之间的,约束,节点,，以及杆件与地基之间的,约束,支座,，,联系成为一个,非自由的、可以抵御外荷载的,杆系,结构,。,因此：杆系结构的基本组成为,杆件、节点、支座,1,支座,固定支座、铰支座、滚轴支座和滑移支座。,固定支座：,铰支座,柱脚：,滑移支座,钢结构支座大样：,滚轴支座,某刚结构支座,常见支座的类型和性质,2,节点,刚结点、铰接点、组合节点,刚结点,：,铰接点,忽略销钉的摩擦,组合节点,1-2,截面角度不变,3,杆件的简化,（三）结构受力分析图,实际建筑物抽象成结构计算简图后，问题就转化为,纯粹的力学问题,.,已知：,力学问题求解的第一步就是取分离体作受力分析图,。,进行结构力学分析时关键的第一步！,受力图画错了，必将导致整个分析工作的失败！,例：,图示为一外伸简支梁的计算简图。试以杆件,ABCD,为对象做出受力图。,特殊情况：当未知数超过三个时：,2-3,物体的受力分析,和受力图,一、,受力分析,解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和定律分析它的受力情况，这个过程称为物体的,受力分析,。,作用在物体上的力有：,主动力：,如重力，风力，气体压力等。,被动力：,即约束力。,2-3 物体的受力分析和受力图,画物体受力图主要步骤为,：,选研究对象；,取分离体；,画主动力；,画约束反力。,二、受力图,2-3 物体的受力分析和受力图,二.受力图,例,1,试画出图示结构中,圆柱,O,及,杆,AB,的受力图,A,B,F,例题 2,2-3 物体的受力分析和受力图,A,B,碾子的受力图为：,F,F,N,A,F,N,B,解,：,A,B,F,例题 1,2-3 物体的受力分析和受力图,G,例题 3,2-3 物体的受力分析和受力图,A,B,D,C,G,1G,2,F,D,F,C,1.斜杆,CD,的受力图。,C,D,解：,二力杆,例题 3,2-3 物体的受力分析和受力图,A,B,D,C,G,1,G,2,F,D,F,Ay,F,Ax,G,1,2.梁,AB,（包括电动机）的受力图。,A,B,D,G,2,例题 3,2-3 物体的受力分析和受力图,A,B,D,C,G,1,G,2,F,D,F,C,C,D,如图所示的三铰拱桥，由左右两拱桥铰接而成。设各拱桥的自重不计，在拱上作用有载荷,F,，试分别画出左拱和右拱的受力图。,F,例题 4,2-3 物体的受力分析和受力图,1,.,右拱,BC,的受力图。,C,B,解：,F,C,F,B,F,例题 4,2-3 物体的受力分析和受力图,A,C,D,2,.左拱,AC,的受力图。,A,C,表示法一,表示法二,F,F,A,F,F,F,Ax,F,Ay,F,C,F,C,例题 4,2-3 物体的受力分析和受力图,F,A,B,C,D,E,H,例题 5,2-3 物体的受力分析和受力图,F,D,D,E,F,1.梯子,AB,部分的受力图。,解：,A,B,H,D,F,Ay,F,Ax,F,B,F,E,F,D,例题 5,2-3 物体的受力分析和受力图,F,A,B,C,D,E,H,2.梯子,AC,部分的受力图。,A,C,E,F,E,F,C,F,Ay,F,Ax,例题 5,2-3 物体的受力分析和受力图,F,A,B,C,D,E,H,F,D,F,A,B,H,D,F,Ay,F,Ax,F,B,D,E,F,E,F,D,3.梯子整体的受力图。,F,B,F,C,F,A,B,D,E,H,C,例题 5,2-3 物体的受力分析和受力图,F,A,B,C,D,E,H,三、画受力图应注意的问题,除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，,接触处必有力,，力的方向由约束类型而定。,2、不要多画力,要,注意,力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。,1、不要漏画力,2-3 物体的受力分析和受力图,约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，,要,注意,作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。,3、不要画错力的方向,4、受力图上不能再带约束,即受力图一定要画在分离体上。,2-3 物体的受力分析和受力图,一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。,对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。,5、受力图上只画外力，不画内力,6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相互协调，不能相互矛盾。,7、正确判断二力构件。,2-3 物体的受力分析和受力图,小 结,（,1,）,约束,限制非自由体位移的其它物体称作非自由体的约束。,约束反力,约束对自由体的作用力。,约束的功能,约束反力取决于约束的 功能。,（,2,）,计算简图,反映结构主要工作特性而又便于计算的结构简化图形。,（,3,）,受力分析,力学计算的依据。,做法：需先作出,分离体图,，按所受荷载画出,主动力,，按约束功能画出,约束反力,。,