固定鉸支座PPT教案

1、會計學(xué)1固定鉸支座固定鉸支座鋼結(jié)構(gòu)88層高420m（曾名列亞洲第一、世界第三）上海金貿(mào)大廈1-1 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)如：房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)等。大壩結(jié)構(gòu)、 建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu)，簡稱為結(jié)構(gòu)。 1. 結(jié)構(gòu)世界第一拱(鋼結(jié)構(gòu)跨徑550m)斜拉橋水利工程的拱壩中國民航飛機(jī)高速列車宇宙飛船第1頁/共37頁2. 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象結(jié)構(gòu)力學(xué): 結(jié)構(gòu)+力學(xué)幾門力學(xué)課程研究對象比較: 材料力學(xué): 研究單個桿件;彈性力學(xué): 研究桿件（更精確）、板、殼、及塊體等非桿狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學(xué): 研究由桿件系統(tǒng)（Framed Structure）

2、組成的工程結(jié)構(gòu), 即 桿系結(jié)構(gòu) ;理論力學(xué): 研究質(zhì)點，質(zhì)點系，剛體;1-1 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)第2頁/共37頁3. 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究任務(wù) (2) 研究結(jié)構(gòu)在荷載等因素作用下的內(nèi)力（強(qiáng)度）及位移（剛度）計算。 強(qiáng)度結(jié)構(gòu)在外力作用下是否會破壞的問題。 （如：橋在火車作用下的內(nèi)力計算問題）。 剛度結(jié)構(gòu)在外力作用下變形是否滿足規(guī)定值。 （如：橋在火車作用下的位移、撓度、轉(zhuǎn)角計算）。(3) 研究結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及動力荷載作用下的反應(yīng)。 穩(wěn)定性受壓構(gòu)件在軸向壓力作下，能否保持其直線平衡狀態(tài)。桿件如受壓后變彎失穩(wěn) (1) 研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則和合理形式。 1-1 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及

3、任務(wù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)第3頁/共37頁 理論分析、實驗研究和數(shù)值計算三方面。 結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算方法眾多，但所有方法都要考慮下列三方面的條件：（1）力系的平衡條件及運動條件;（2）變形的幾何連續(xù)條件;（3）應(yīng)力與變形間的物理條件（或稱為本構(gòu)方程）。4. 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法1-1 結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象及任務(wù)第4頁/共37頁荷載： 作用在結(jié)構(gòu)上的主動力。 例如，結(jié)構(gòu)的自重、水壓力、土壓力、風(fēng)載等， 在建筑物施工和使用期間，大小、位置會發(fā)生變化的荷載。1、按作用時間的長短分類 長期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載（如：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重、土壓力等）。 思考：恒載和活載對結(jié)構(gòu)的影響有何不同？

4、活載：恒載：恒載： 廣義荷載: 還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的其他因素。 例如，溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹縮等。1-2 荷載的分類荷載的分類第5頁/共37頁在結(jié)構(gòu)上的作用位置是移動的（如：汽車荷載，吊車荷載）。2 、按作用位置是否固定分類 在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如：恒載、 風(fēng)載、雪載）。 固定荷載： 移動荷載：1-2 荷載的分類荷載的分類3、按荷載作用的性質(zhì)分類 數(shù)量、位置、大小等不隨時間變化或變化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的振動，因而慣性力的影響可以忽略（如：恒載、雪載）。靜力荷載：第6頁/共37頁 隨時間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動，因而慣性力的影響不能忽略（如：沖擊荷載、地震荷載等。車輛荷

5、載、風(fēng)荷載在通常的設(shè)計中視為靜載, 但在特殊情況下按動載考慮）。動力荷載： 1-2 荷載的分類荷載的分類4、按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況、按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類分類 荷載不是直接作用而是通過縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。 直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。 直接荷載： 間接荷載（結(jié)點荷載）：DEBAC主梁縱梁橫梁(節(jié)點)F=1第7頁/共37頁 1、計算簡圖： 將一個具體的工程結(jié)構(gòu)物用一個簡化的受力圖形來表示。選擇計算簡圖時，要它能反映工程結(jié)構(gòu)物的如下特征： 1受力特性（荷載的大小、方向、作用位置）； 2幾何特性（構(gòu)件的軸線、形狀、長度）； 3支承特性（支座的約束反力性質(zhì)、桿件連

6、接形式）。選取計算簡圖的原則：（1）正確反映實際結(jié)構(gòu)的受力情況和主要性能。（2）略去次要因素，便于分析和計算。選取計算簡圖時應(yīng)考慮的因素：（1）結(jié)構(gòu)的重要性； （2）設(shè)計階段；（3）計算問題的性質(zhì)；（4）計算工具。1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖第8頁/共37頁 對實際結(jié)構(gòu)體系主要進(jìn)行如下的簡化：(1) 結(jié)構(gòu)整體的簡化（如分解為平面結(jié)構(gòu)）； (2) 桿件的簡化（桿軸表示，荷載作用桿軸）； (3) 桿件間連接的簡化（鉸結(jié)點、剛結(jié)點）； (4) 結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化（支座表示）； (5) 荷載的簡化（集中荷載、分布荷載）； (6) 材料性質(zhì)的簡化。 2、簡化方法1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計

7、算簡圖第9頁/共37頁(1) 結(jié)構(gòu)整體的簡化（如分解為平面結(jié)構(gòu)）； 多數(shù)情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將實際空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。EIEI(代屋架桿）F 注意：有些結(jié)構(gòu)具有明顯的空間特征而不宜簡化成平面結(jié)構(gòu)。1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖 2、簡化方法第10頁/共37頁 (2) 桿件的簡化（桿軸表示，荷載作用桿軸）； 由于桿件的截面尺寸通常比桿件長度小得多，因此在計算簡圖中，用軸線代替實際桿件。 注意：當(dāng)截面尺寸增大時（如超過長度的14）,桿件用其軸線表示的簡化，將引起較大的誤差。為什么可以？請思考！1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖 2、簡化方法第11頁/共37頁 (5) 荷

8、載的簡化（集中荷載、分布荷載）； (6) 材料性質(zhì)的簡化。 在結(jié)構(gòu)計算中，對組成各構(gòu)件的材料一般都假設(shè)為連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。 (3) 桿件間連接的簡化（鉸結(jié)點、剛結(jié)點等）； (4) 結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡化（支座表示）；1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖 2、簡化方法第12頁/共37頁3、簡化實例1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖第13頁/共37頁1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖3、簡化實例第14頁/共37頁1-3 結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)的計算簡圖3、簡化實例第15頁/共37頁1-4 支座和結(jié)點的類型一、支座：把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)系起來的裝置。1. 活動鉸支座(Roll

9、er support)AVA滾軸支座FyDCABFyCFyAFyBFyDFxA計算簡圖第16頁/共37頁 2. 固定鉸支座(Hinge support)AVAHA瀝青麻刀FxFyFxFy或屋架柱焊縫預(yù)埋鋼板1-4 支座和結(jié)點的類型 第17頁/共37頁3. 固定端(Fixed support)AMAVAHA細(xì)石混凝土FyMFx1-4 支座和結(jié)點的類型第18頁/共37頁4. 滑動支座(Fixed support)MFy1-4 支座和結(jié)點的類型第19頁/共37頁1-4 支座和結(jié)點的類型5. 彈性支座(Elastic support)第20頁/共37頁二、結(jié)點：結(jié)構(gòu)中桿件相互聯(lián)結(jié)的地方。1. 鉸結(jié)點(

10、Hinge joint) 桿件間不能相對平動，但可以相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點具有桿件間不能相對平動，但可以相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點具有x 向向和和 y 向反力，但無彎矩。向反力，但無彎矩。1-4 支座和結(jié)點的類型第21頁/共37頁2. 剛結(jié)點(Rigid joint) 桿件間不能相對平動，也不能相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點處既有桿件間不能相對平動，也不能相對轉(zhuǎn)動；結(jié)點處既有x和和y 向反力，也有彎矩。向反力，也有彎矩。1-4 支座和結(jié)點的類型第22頁/共37頁3. 組合結(jié)點 同一結(jié)點處，有些桿件為剛結(jié)，有些為鉸接。 組合梁組合梁（加勁梁）（加勁梁）1-4 支座和結(jié)點的類型第23頁/共37頁 （1）桿件結(jié)構(gòu)由桿件組成的結(jié)構(gòu)（桿件

11、的幾何特征是橫截面尺寸比長度小很多）。如：梁、拱、桁架、剛架。 （2）板殼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的形狀是平面或曲面，它的厚度比長度和寬度小得多。如：樓板、地下連續(xù)墻、殼體屋蓋。1. 從幾何角度分類 （3）實體結(jié)構(gòu)長、寬、厚三個方向尺寸相當(dāng)。如: 大壩、擋土墻。1-5 結(jié)構(gòu)的分類第24頁/共37頁2. 按受力特性的不同分類 (1) 梁(Beam)是一種受彎桿，軸線為直線，有單跨與多跨的。1-5 結(jié)構(gòu)的分類第25頁/共37頁(2) 拱(Arch)：軸線是曲線，豎向荷載作用下產(chǎn)生水平支承推力。1-5 結(jié)構(gòu)的分類第26頁/共37頁(3) 剛架(Frame)：由直桿組成，并具有剛結(jié)點。 ( bending, shea

12、ring and tension or compression） 主要以受彎為主。 多跨多跨多層多層空間空間剛架剛架1-5 結(jié)構(gòu)的分類第27頁/共37頁(4) 桁架(Truss): 所有結(jié)點均為鉸結(jié)點，各桿僅受軸力。 1-5 結(jié)構(gòu)的分類第28頁/共37頁(5) 組合結(jié)構(gòu)(Composite structure): 桁架與梁或剛架組合在一起。1-5 結(jié)構(gòu)的分類第29頁/共37頁(6) 懸索結(jié)構(gòu)(cable-suspended structure) 1-5 結(jié)構(gòu)的分類第30頁/共37頁3. 按桿件系統(tǒng)的軸線是否在同一平面內(nèi)分類平面內(nèi)，外力也作用在任意面一平桿件系統(tǒng)的軸系不在同空間結(jié)構(gòu)平面內(nèi)內(nèi)，且外

13、力也作用在該平面桿件系統(tǒng)的軸系在同一平面結(jié)構(gòu) : ) ( : ) (structurespacestructureplane4. 按內(nèi)力是否靜定分類)mindet(:)mindet(:ate systemer instaticallyate systemer statically還需要變形條件超靜定結(jié)構(gòu)條件求出內(nèi)、反力可由靜力平衡靜定結(jié)構(gòu)1-5 結(jié)構(gòu)的分類第31頁/共37頁本章重點一、與相關(guān)課的關(guān)系一、與相關(guān)課的關(guān)系1 1、“理力理力”、“材力材力”是是“結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)”的先修課。的先修課。（1 1）“理力理力”為為“結(jié)力結(jié)力”提供基本的力學(xué)原理。提供基本的力學(xué)原理。 （2 2）“材力材力”

14、以研究單根桿件為主，以研究單根桿件為主，“彈力彈力”以以研究實體結(jié)構(gòu)與薄壁結(jié)構(gòu)為主，研究實體結(jié)構(gòu)與薄壁結(jié)構(gòu)為主，“結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)”研究的研究的是桿系結(jié)構(gòu)。是桿系結(jié)構(gòu)。 2 2、“鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)”、“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”、“磚石結(jié)磚石結(jié)構(gòu)構(gòu)”、“結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)抗震”等是等是“結(jié)力結(jié)力”的后繼課。的后繼課。3 3、“結(jié)力結(jié)力”的特點的特點（1 1）系統(tǒng)性：一環(huán)套一環(huán)，連鎖反應(yīng)。）系統(tǒng)性：一環(huán)套一環(huán)，連鎖反應(yīng)。（2 2）靈活性：一題多解，殊途同歸。）靈活性：一題多解，殊途同歸。第32頁/共37頁二、二、 如何選擇結(jié)構(gòu)的計算簡圖如何選擇結(jié)構(gòu)的計算簡圖三、三、 各種結(jié)點，支座的計算簡圖形式各種結(jié)

15、點，支座的計算簡圖形式四、四、 通過結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)，通過結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)如下能力逐步培養(yǎng)如下能力1. 分析能力 （1）選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖的能力 （2）力系平衡分析和變形幾何分析的能力，是結(jié)構(gòu)分析的兩個看家本領(lǐng)，要在反復(fù)運用中加以融會貫通，逐步提高，力求達(dá)到正確、熟練、靈活運用的水平。 （3）選擇計算方法的能力方法眾多，要了解各種方法的特點和最適用的場合，具有根據(jù)具體問題選擇恰當(dāng)計算方法的能力。本章重點第33頁/共37頁2. 計算能力（1）對各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算或確定計算步驟的能力;（2）對計算體系進(jìn)行定量校核或定性判斷的能力;（3）初步具有使用結(jié)構(gòu)計算程序的能力。3. 自學(xué)能力 自學(xué)能力就是在沒有教師指導(dǎo)的情況下自己獲取知識的能力，它包括三個方面： （1）復(fù)習(xí)已學(xué)的知識即精讀教材； （2）攝取新的知識即閱讀參考書;4. 表達(dá)能力 作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計算書書寫整潔。 （3）理解、分析、概括、整理、運用所學(xué)知識。本章重點第34頁/共37頁本章思考題1. 桿系結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)與實體結(jié)構(gòu)的主要差別是什么？5. 什么是結(jié)構(gòu)的計算簡圖什么是結(jié)構(gòu)的計算簡圖? ?6. 如何選擇結(jié)構(gòu)的計算簡圖如何選