第3章-建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)-第2版資源

1、1 31 約束和約束反力約束和約束反力 32 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 33 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖 第三章第三章 物體的受力分析物體的受力分析 及結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖及結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 2 3-1 3-1 約束和約束反約束和約束反 力力 一、概念一、概念 自由體：自由體：位移不受限制，在空間可以自由運(yùn)動(dòng)的物體叫自由體。 非自由體：非自由體：位移受限制（某些方向的運(yùn)動(dòng)受到限制）的物體叫 非自由體。 約束：約束：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)受到周圍物體的限制時(shí)，這些周圍物體 就稱為該物體的約束 。 （這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞（這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞 的約束。）的約束。） 約束反力：約束反力

2、：約束給被約束物體的力叫約束反力。 3 約束反力的大小常常是未知的； 約束反力的方向總是與所能限制的物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反； 作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。 約束反力特點(diǎn)：約束反力特點(diǎn)： 工程上的物體，一般同時(shí)受到主動(dòng)力和約束反力的作用。 對(duì)它們進(jìn)行受力分析，就是要分析這兩方面的力。通常主動(dòng) 力是已知的，約束反力是未知的，所以問題的關(guān)鍵在于正確 地分析約束反力，一般條件下根據(jù)約束的性質(zhì)只能判斷約束 反力的作用點(diǎn)位置或作用力方向。 現(xiàn)將工程上常見的幾種約束類型分述如下： 4 二、約束類型和確定約束反力方向的方法：二、約束類型和確定約束反力方向的方法： 1. .柔體約束柔體約束 由柔繩、膠帶、鏈

3、條等形成的約束稱為柔體約束。由于柔 體只能拉物體，不能壓物體，所以它們的約束反力是作用作用 在接觸點(diǎn)在接觸點(diǎn)，方向沿著柔體約束的中心線背離物體背離物體（拉力） 。 P P T S1 S1 S2 S2 5 約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體沿公法線，指向受力物體 2.光滑接觸面的約束光滑接觸面的約束 (光滑指摩擦不計(jì)光滑指摩擦不計(jì)) A G FN FN G FNA FNB 6 3.光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈 A A FNAX FNAY A 7 鉸鏈支座 8 活動(dòng)鉸支座（輥軸支座） 9 4.4.固定支座固定支座 10 3-2 3-2 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖結(jié)構(gòu)計(jì)算

4、簡圖 一、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化原則一、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化原則 選取結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖應(yīng)遵循下列兩條原則： 1）正確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，使計(jì)算結(jié)果精確可靠。從實(shí) 際出發(fā)，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖應(yīng)能正確的反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況， 使計(jì)算結(jié)果盡可能的接近實(shí)際情況。 2）分清主次，略去次要因素，以便于分析和計(jì)算。 二、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化方法二、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化方法 1、結(jié)構(gòu)體系的簡化方法 1）平面簡化如果空間結(jié)構(gòu)在某平面內(nèi)的桿系結(jié)構(gòu)主要承 擔(dān)該平面內(nèi)的荷載時(shí)，可以把空間結(jié)構(gòu)分解 為幾個(gè)平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。 11 2）桿件簡化 在結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖中，構(gòu)件的截面以它的形心 來替代，而結(jié)構(gòu)的桿件總可用其縱向軸線來代 替。如梁、

5、柱等構(gòu)件的縱軸線為直線，就用相 應(yīng)的直線表示；而曲桿、拱等構(gòu)件的縱軸線為 曲線，則用相應(yīng)的曲線表示。 3）結(jié)點(diǎn)簡化在結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖中，根據(jù)結(jié)點(diǎn)的實(shí)際構(gòu)造， 通常把結(jié)點(diǎn)只簡化成兩種極端理想化的基本形 式：鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)。 鉸結(jié)點(diǎn)： 所鉸接的各桿均可繞結(jié)點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，桿件間的 夾角可以改變大小，用桿件交點(diǎn)處的小圓圈來 表示 。 剛結(jié)點(diǎn)： 所連接的各桿之間不能繞結(jié)點(diǎn)有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)， 變形前后，結(jié)點(diǎn)處各桿間的夾角都保持不變。 剛結(jié)點(diǎn)用桿件軸線的交點(diǎn)來表示。 12 2、支座的簡化 支座通?？珊喕癁殂q支座，滾軸支座和固定支座等三 種基本類型。 3、荷載的簡化 實(shí)際結(jié)構(gòu)所承受的荷載一般是作用于構(gòu)件內(nèi)的體荷載（如

6、自 重）和表面上的面荷載（如人群、設(shè)備重量、風(fēng)荷載等）。但 在計(jì)算簡圖上，均簡化為作用于桿件軸線上的分布線荷載、集 中荷載、集中力偶，并且認(rèn)為這些荷載的大小、方向和作用位 置是不隨時(shí)間變化的。 例如圖所示預(yù)制鋼筋混凝土站臺(tái)雨篷結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的選 取 13 14 3-3 3-3 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖 解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即 選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件、約束類型并結(jié)合基本概 念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析受力分析。 受力圖的畫法可以概括為以下幾個(gè)步驟： 1）根據(jù)題意(按指定要求或綜合分析已知條件和所求)恰當(dāng) 地選取研究對(duì)象；

7、再用盡可能簡明的輪廓將研究對(duì)象單獨(dú) 畫出，即取分離體。 2）畫出分離體所受的全部主動(dòng)力。 3）在分離體上原來存在約束（即與其他物體相聯(lián)系、相接 觸）的地方，按照約束類型逐一畫出全部約束反力。 15 例例1 畫出下列各構(gòu)件的受力圖 應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束 應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束 16 例例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖 17 例例3 試分析AB構(gòu)件及拱結(jié)構(gòu)整體平衡的受力情況 18 畫受力圖應(yīng)注意的問題畫受力圖應(yīng)注意的問題 除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互 機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物 體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類 型而定。 2、不要多畫力、不要多

8、畫力 要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受 的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。 1、不要漏畫力、不要漏畫力 19 約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來畫，不能 單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來簡單推想。在分析兩物體 之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦 確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向 畫錯(cuò)。 3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)力的方向 4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。 20 一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有可 能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力， 就成為新研究對(duì)象的外力。 對(duì)于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部 或單個(gè)物體的受力圖上要與之保持一致。 5