靜定桁架和組合結(jié)構(gòu).ppt

,4 靜 定 桁 架 和 組 合 結(jié) 構(gòu),Chapter 6 Statically Determinate Plane Truss and Composite Structure,基本要求:熟悉各種常見桁架的計(jì)算簡圖；理解桁架的 受力特點(diǎn)及按幾何組成分類;熟練運(yùn)用結(jié)點(diǎn)法 和截面法及其聯(lián)合法計(jì)算桁架內(nèi)力;掌握零桿 判定及組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算。 教學(xué)內(nèi)容：桁架的特點(diǎn)和組成分類 結(jié)點(diǎn)法 截面法 結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用 組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算,1.桁架：,一、桁架計(jì)算簡圖的假設(shè)及內(nèi)力特點(diǎn),由若干直桿兩端用鉸連接而組成的結(jié)構(gòu) 。,4.1 桁架的特點(diǎn)和組成分類,實(shí)際桁架結(jié)點(diǎn)的構(gòu)造并非理想鉸結(jié)，如鋼桁架或混凝土桁架的桿件采用節(jié)點(diǎn)板或預(yù)埋鐵件焊接時(shí)，并不是鉸結(jié)點(diǎn)；木桁架和鋼桁架采用螺栓連接時(shí)，其結(jié)點(diǎn)比較接近于鉸結(jié)。而且各桿的軸線也不一定是理想直線，結(jié)點(diǎn)上各桿的軸線也不一定完全交與一點(diǎn)。,鋼 屋 架,6.1 桁架的特點(diǎn)和組成分類,2理想桁架假設(shè),（1）各結(jié)點(diǎn)都是無摩擦的理想鉸；,（2）各桿軸線都是直線, 且通過鉸的中心；,（3）荷載和支座反力都作用在結(jié)點(diǎn)上。,3理想桁架中桿的內(nèi)力,只有軸力，拉力為正，壓力為負(fù)。,4.1 桁架的特點(diǎn)和組成分類,平面桁架：當(dāng)桁架各桿軸線和外 力都作用在一個(gè)平面內(nèi)。,4桁架的特點(diǎn)及各部分的名稱,同梁和剛架比較，桁架各桿只有軸力，截面上的應(yīng)力分布均勻，可以充分發(fā)揮材料的作用，具有重量輕，承受荷載大，是大跨度結(jié)構(gòu)常用的一種形式。,4.1 桁架的特點(diǎn)和組成分類,二桁架按幾何組成分類,簡單桁架 由基礎(chǔ)或一個(gè)基本鉸結(jié)三角形開始，依此增加二元體所組成的桁架,4.1 桁架的特點(diǎn)和組成分類,聯(lián)合桁架：由簡單桁架按幾何不變體系組成法則所組成的。,復(fù)雜桁架：不屬于以上兩類桁架之外的其它桁架。其幾何 不變性往往無法用兩剛片及三剛片組成法則加 以分析，需用零荷載法等予以判別。,復(fù)雜桁架不僅分析計(jì)算麻煩，而且施工也不大方便。工程上較少使用。,4.1 桁架的特點(diǎn)和組成分類,取單結(jié)點(diǎn)為分離體，,其受力圖為一平面匯交力系,它有兩個(gè)獨(dú)立的平衡方程。,【例6.1 】用結(jié)點(diǎn)法計(jì)算圖示桁架各桿的軸力。,解： 1) 求支座反力,2)求各桿軸力,由比例關(guān)系得:,4.2 結(jié)點(diǎn)法,2m,1.5m,1.5m,2m,1.5m,C,B,A,G,F,E,D,9kN,6kN,9kN,20,16,3,16,由比例關(guān)系得:,4.24,19,3)利用對(duì)稱性可得 其它桿的軸力,4)利用D結(jié)點(diǎn)的平 衡條件來校核,4.2 結(jié)點(diǎn)法,二、結(jié)點(diǎn)單桿概念,P,結(jié)點(diǎn)平面匯交力系中，除某一桿件外，其它所有待求內(nèi)力的桿件均共線時(shí)，則此桿件稱為該結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)單桿。 結(jié)點(diǎn)單桿的內(nèi)力可直接根據(jù)靜力平衡條件求出。,零桿,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,A,B,C,D,練習(xí):試指出零桿,特殊結(jié)點(diǎn)的力學(xué)特性,？,4.2 結(jié)點(diǎn)法,4.3 截面法,取桁架中包含兩個(gè)或 兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)的部分為 分離體,其受力圖為一平 面任意力系,可建立三個(gè) 獨(dú)立的平衡方程。,【例題】求指定三桿的內(nèi)力,解：取截面以左為分離體, MD=2aP+N1h=0,得,N1=2Pa/h, MC=3aPPaN3h=0,得,N3,=2Pa/h, Y=Y2+PP=0,得 Y2=0 N2=0,截面法可用來求指定桿件的內(nèi)力。 對(duì)兩未知力交點(diǎn)取矩、沿與兩平行未知力垂直的方向投影列平衡方程，可使一個(gè)方程中只含一個(gè)未知力。,截面法中的特殊情況,當(dāng)所作截面截?cái)嗳陨系臈U件,當(dāng)所作截面截?cái)?三根以上的桿件,除了桿1外，其余各桿均交于一點(diǎn) 則對(duì)O點(diǎn)列矩方程可求出桿1軸力。,1,4.3 截面法,除了桿1外，其余各桿均互相平，則由投影方程可求出桿1軸力。,截面單桿: 用截面切開后，通過一個(gè)方程可求出內(nèi)力的桿.,截面上被切斷的未知軸力的 桿件只有三個(gè),三桿均為單桿.,截面上被切斷的未知軸力的 桿件除一個(gè)外交于一點(diǎn),該桿 為單桿.,截面上被切斷的未知軸力的 桿件除一個(gè)均平行, 該桿為單 桿.,練習(xí):求圖示桁架指定桿件內(nèi)力(只需指出所選截面即可),練習(xí):求圖示桁架指定桿件內(nèi)力(只需指出所選截面即可),0桿,四、對(duì)稱性的利用,對(duì)稱結(jié)構(gòu):幾何形狀和支座對(duì)某軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu).,對(duì)稱荷載:作用在對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)稱軸兩側(cè),大小相等,方向和作 用點(diǎn)對(duì)稱的荷載,反對(duì)稱荷載:作用在對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)稱軸兩側(cè),大小相等,作用點(diǎn) 對(duì)稱,方向反對(duì)稱的荷載,四、對(duì)稱性的利用,對(duì)稱結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn):在對(duì)稱荷載作用下內(nèi)力是對(duì)稱的, 在反對(duì)稱荷載作用下內(nèi)力是反對(duì)稱的.,四、對(duì)稱性的利用,例:試求圖示桁架A支座反力.,C,0,單獨(dú)使用結(jié)點(diǎn)法或截面法有時(shí)并不簡潔。為了尋找有效的解題途徑，必須不拘先后地應(yīng)用結(jié)點(diǎn)法和截面法。那就是要注意： 選擇合適的出發(fā)點(diǎn)，即從哪里計(jì)算最易達(dá)到計(jì)算目標(biāo)； 選擇合適的截面，即巧取分離體，使出現(xiàn)的未知力較少。 選用合適的平衡方程，即巧取矩心和投影軸，并注意列方程的先后順序，力求使每個(gè)方程中只含一個(gè)未知力。,4.4 結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用,【例題】求圖示桁架指定桿軸力。,解：找出零桿如圖示,0,0,0,0,0,0,由D點(diǎn),4.4 結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用,1-1以右為研究對(duì)象,2-2以下為研究對(duì)象,或取C點(diǎn)為分離體,4.4 結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用,組合結(jié)構(gòu)由兩類桿件組成：,二力桿：只承受軸力。 梁式桿：同時(shí)承受彎矩、軸力、剪力,組合結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中的屋架結(jié)構(gòu)、吊車梁及橋梁建筑中的承重結(jié)構(gòu)。,下?lián)问轿褰切挝菁?4.5 組合結(jié)構(gòu),高層建筑中，通過斜撐，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力。同時(shí)也 起到了跨間支撐作用。,6.5 組合結(jié)構(gòu),計(jì)算組合結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意：,注意區(qū)分鏈桿（只受軸力）和梁式桿（受軸力、剪力和彎矩）； 前面關(guān)于桁架結(jié)點(diǎn)的一些特性對(duì)有梁式桿的結(jié)點(diǎn)不再適用； 一般先計(jì)算反力和鏈桿的軸力，然后計(jì)算梁式桿的內(nèi)力； 取分離體時(shí)，盡量不截?cái)嗔菏綏U。,鏈桿是兩端是鉸、中間不 受力、也無連結(jié)的直桿。,梁式桿, N1=N2=0 N1=N2 N1N2 N1=N20,對(duì)稱結(jié)構(gòu)受對(duì)