第二章 刚体静力分析基础课件.ppt

2. 结点的简化 结构中各杆件间的相互连接处称为结点。结点可简化为以下两种基本类型。 （1）铰结点 铰结点的特征是所连各杆都可以绕结点自由转动，即在结点处各杆之间的夹角可以改变。 （2）刚结点 刚结点的特征是所连各杆不能绕结点作相对转动，即各杆之间的夹角在变形前后保持不变。 ●当一个结点同时具有以上两种结点的特征时，称为组合结点，即在结点处有些杆件为铰接，同时也有些杆件为刚性连接。 3. 支座的简化 把结构与基础或支承部分连接起来的装置称为支座。平面结构的支座根据其支承情况的不同可简化为固定铰支座、活动铰支座、定向支座和固定端支座。 4.荷载的简化 作用于结构上的荷载通常简化为集中荷载和分布荷载。 【例2.2】 试选取图示单层工业厂房的计算简图。 素混凝土垫层 该单层工业厂房是由许多横向平面单元，通过屋面板和吊车梁等纵向构件联系起来的空间结构。由于各个横向平面单元相同，且作用于结构上的荷载一般又是沿厂房纵向均匀分布的，因此作用于结构上的荷载可通过纵向构件分配到各个横向平面单元上。 1) 结构体系的简化。 【解】 这样就可不考虑结构整体的空间作用，把一个空间结构简化为若干个彼此独立的平面结构来进行分析、计算。 立柱因上下截面不同，可用粗细不同的两段轴线表示。屋架因其平面内刚度很大，可简化为一刚度为无限大的直杆。 2) 构件的简化。 屋架与柱顶通常采用螺栓连接或焊接，可视为铰结点。立柱下端与基础连接牢固，嵌入较深，可简化为固定端支座。 3) 结点与支座的简化。 由吊车梁传到柱子上的压力，因吊车梁与牛腿接触面积较小，可用集中力F1、F2 表示；屋面上的风荷载简化为作用于柱顶的一水平集中力F3；而柱子所受水平风力，可按平面单元负荷宽度简化为均布线荷载。 4) 荷载的简化。 ●选取较合理的结构计算简图，不仅需要有丰富的实践经验，还需要有较完备的力学知识，才能分析主、次要因素的相互关系。对于一些新型结构往往还需要借助模型试验和现场实测才能确定出较合理的计算简图。对于工程中一些常用的结构形式，其计算简图经实践证明都比较合理，因此可以直接采用。 2.6 受力分析与受力图 2.6.1. 受力分析 在求解建筑工程力学问题时，一般首先需要根据问题的已知条件和待求量选择一个或几个物体作为研究对象，然后分析它受到哪些力的作用，其中哪些是已知的，哪些是未知的，此过程称为受力分析。 2.6.2. 对研究对象进行受力分析的步骤 1）取隔离体。将研究对象从与其联系的周围物体中分离出来，单独画出。这种分离出来的研究对象称为隔离体。 2) 画主动力和约束反力。画出作用于研究对象上的全部主动力和约束反力。这样得到的图称为受力图或隔离体图。 【例2.3】 小车连同货物共重W，由绞车通过钢丝绳牵引沿斜面匀速上升。不计车轮与斜面间的摩擦，试画出小车的受力图。 【解】 1）取隔离体。 将小车从钢丝绳和斜面的约束中分离出来，单独画出。 2）画主动力。 作用于小车上的主动力为W，其作用点为重心C，铅垂向下。 C W 3）画约束反力。 作用于小车上的约束反力有：钢丝绳的约束反力FT，方向沿绳的方向且背离小车；斜面的约束反力FA、FB，作用于车轮与斜面的接触点，垂直于斜面且指向小车。 C W FB FT FA 方法二：将力F分解为圆周力Ft= Fcos?和径向力Fr=Fsin?。由合力矩定理，得 MO(F)＝ MO(Ft)＋MO(Fr) 因力Fr通过矩心O，故MO(Fr)＝0，于是 MO(F)＝ MO(Ft)＝－Ft ＝－（Fcos?） ＝－75.2Ｎ?m 2.3 力偶的概念及性质 2.3.1 力偶的概念 两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成的力系称为力偶，记为（F，F′）。 力偶的作用面——力偶所在的平面。 力偶臂——组成力偶的两力之间的距离。 2.3.2 力偶矩的计算 1.力偶的两个力对作用平面内任一点O之矩的和为 MO（F）＋ MO（F ?）＝－F x＋F ?（x+d）＝Fd 这一结果与矩心的位置无关。 2. 把力偶的任