靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算教程

靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算教程目錄CONTENTS結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念與分類靜定梁內(nèi)力計(jì)算方法靜定剛架內(nèi)力計(jì)算方法靜定拱內(nèi)力計(jì)算方法靜定桁架內(nèi)力計(jì)算方法靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算注意事項(xiàng)與技巧01結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念與分類靜定結(jié)構(gòu)定義靜定結(jié)構(gòu)是指在外力作用下，其反力和內(nèi)力都可以用靜力學(xué)平衡條件唯一確定的結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)靜定結(jié)構(gòu)的反力和內(nèi)力與結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)和截面尺寸無關(guān)，只與結(jié)構(gòu)的幾何形狀、約束方式和所受外力有關(guān)。當(dāng)靜定結(jié)構(gòu)上的荷載發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)力將隨之變化，但各截面上的應(yīng)力分布不會(huì)改變。靜定結(jié)構(gòu)定義及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)力學(xué)中基本概念結(jié)構(gòu)中連接兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件的部分，通常用于傳遞力和彎矩。結(jié)構(gòu)中的基本受力構(gòu)件，可以是直桿、曲桿或折線桿等。對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行限制的條件，如鉸接、剛接、固定端等。作用在結(jié)構(gòu)上的外力，包括集中力、分布力、力矩等。節(jié)點(diǎn)桿件約束荷載梁剛架拱桁架靜定結(jié)構(gòu)分類及應(yīng)用主要承受彎矩和剪力的靜定結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑等工程中。主要承受壓力作用的靜定結(jié)構(gòu)，具有良好的受力性能和美學(xué)效果，常用于橋梁、隧道等工程中。由直桿組成的具有剛性連接的靜定結(jié)構(gòu)，常用于廠房、倉庫等建筑結(jié)構(gòu)中。由桿件組成的靜定結(jié)構(gòu)，各桿件主要承受軸力作用，常用于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中。內(nèi)力計(jì)算目的和意義通過內(nèi)力計(jì)算，可以確定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的反力和內(nèi)力分布，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。目的內(nèi)力計(jì)算是結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的基礎(chǔ)，對(duì)于保證結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。通過內(nèi)力計(jì)算，可以評(píng)估結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性和變形性能，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供指導(dǎo)。同時(shí)，內(nèi)力計(jì)算也有助于發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)和潛在問題，為結(jié)構(gòu)加固和優(yōu)化提供參考。意義02靜定梁內(nèi)力計(jì)算方法將實(shí)際結(jié)構(gòu)簡化為計(jì)算簡圖，確定荷載類型、大小和作用位置。確定計(jì)算簡圖根據(jù)靜力平衡條件，列出梁在豎向和水平方向的平衡方程。列平衡方程通過平衡方程求解支座反力。求解反力根據(jù)反力和荷載情況，繪制彎矩圖、剪力圖和軸力圖。繪制內(nèi)力圖簡支梁內(nèi)力計(jì)算將外伸部分作為懸臂梁處理，確定荷載類型、大小和作用位置。確定計(jì)算簡圖列平衡方程求解反力繪制內(nèi)力圖根據(jù)靜力平衡條件，列出梁在豎向和水平方向的平衡方程，同時(shí)考慮外伸部分的影響。通過平衡方程求解支座反力和外伸部分的反力。根據(jù)反力和荷載情況，繪制彎矩圖、剪力圖和軸力圖，特別注意外伸部分的內(nèi)力變化。外伸梁內(nèi)力計(jì)算將多跨連續(xù)梁簡化為多個(gè)單跨梁的組合，確定荷載類型、大小和作用位置。確定計(jì)算簡圖根據(jù)靜力平衡條件，列出每個(gè)單跨梁在豎向和水平方向的平衡方程。列平衡方程通過平衡方程求解每個(gè)支座的反力。求解反力根據(jù)反力和荷載情況，分段繪制每個(gè)單跨梁的彎矩圖、剪力圖和軸力圖，并考慮相鄰跨的影響。繪制內(nèi)力圖多跨連續(xù)梁內(nèi)力計(jì)算將懸臂梁簡化為一個(gè)固定端和一個(gè)自由端的結(jié)構(gòu)，確定荷載類型、大小和作用位置。確定計(jì)算簡圖通過平衡方程求解固定端的反力。求解反力根據(jù)靜力平衡條件，列出梁在豎向和水平方向的平衡方程，同時(shí)考慮固定端的約束條件。列平衡方程根據(jù)反力和荷載情況，繪制彎矩圖、剪力圖和軸力圖，特別注意固定端附近的內(nèi)力變化。繪制內(nèi)力圖01030204懸臂梁內(nèi)力計(jì)算03靜定剛架內(nèi)力計(jì)算方法由直桿組成，具有剛結(jié)點(diǎn)，在外力作用下變形較小。剛架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根據(jù)材料、截面形狀、結(jié)點(diǎn)約束條件等可分為不同類型，如鋼筋混凝土剛架、鋼剛架等。剛架結(jié)構(gòu)分類剛架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類通過截取剛架上的一部分為研究對(duì)象，利用平衡條件求解其內(nèi)力。截面法基本原理截面法步驟截面法注意事項(xiàng)確定研究對(duì)象，畫受力圖，列平衡方程，求解內(nèi)力。需考慮截面上的軸力、剪力和彎矩，注意正負(fù)號(hào)規(guī)定。030201用截面法求剛架內(nèi)力

疊加法求剛架內(nèi)力疊加法基本原理利用線性疊加原理，將復(fù)雜荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算分解為若干簡單荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算，再疊加得到總內(nèi)力。疊加法步驟將復(fù)雜荷載分解為若干簡單荷載，分別計(jì)算各簡單荷載作用下的內(nèi)力，疊加得到總內(nèi)力。疊加法適用范圍適用于線性彈性范圍內(nèi)的剛架內(nèi)力計(jì)算。實(shí)例一簡單剛架在集中荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算。通過截面法和疊加法求解剛架各桿件的內(nèi)力，并繪制內(nèi)力圖。實(shí)例二復(fù)雜剛架在多種荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算。分析剛架的受力特點(diǎn)，選擇合適的計(jì)算方法（如截面法、疊加法等）求解各桿件的內(nèi)力，并繪制內(nèi)力圖。通過實(shí)例分析，掌握剛架內(nèi)力計(jì)算的方法和技巧。剛架內(nèi)力計(jì)算實(shí)例分析04靜定拱內(nèi)力計(jì)算方法主要承受壓力，具有較好的穩(wěn)定性和承載能力；形態(tài)優(yōu)美，常用于橋梁和建筑設(shè)計(jì)中。根據(jù)材料可分為石拱橋、鋼拱橋、混凝土拱橋等；根據(jù)形態(tài)可分為圓弧拱、拋物線拱、懸鏈線拱等。拱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類拱結(jié)構(gòu)分類拱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根據(jù)實(shí)際工程需求和受力特點(diǎn)選擇合適的拱軸線形式，以保證拱結(jié)構(gòu)受力合理且經(jīng)濟(jì)。拱軸線選擇指拱在各種荷載作用下，能使拱截面內(nèi)只產(chǎn)生軸力而無彎矩和剪力的拱軸線。合理拱軸線概念拱軸線選擇與合理拱軸線概念三鉸拱內(nèi)力計(jì)算計(jì)算方法采用力法或位移法進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，列出拱的平衡方程和變形協(xié)調(diào)方程進(jìn)行求解。計(jì)算步驟確定荷載及支座反力；計(jì)算各控制截面的內(nèi)力值；繪制內(nèi)力圖。VS采用彈性中心法或共軛梁法進(jìn)行計(jì)算；將實(shí)際拱結(jié)構(gòu)簡化為等效梁模型進(jìn)行求解。計(jì)算步驟確定荷載及支座條件；計(jì)算等效梁的內(nèi)力；根據(jù)等效梁與實(shí)拱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求得實(shí)拱的內(nèi)力。計(jì)算方法拋物線無鉸拱內(nèi)力計(jì)算05靜定桁架內(nèi)力計(jì)算方法桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)桁架由直桿組成，各桿件主要承受軸向拉力或壓力，結(jié)構(gòu)自重輕，跨度大，能充分利用材料強(qiáng)度。桁架分類根據(jù)幾何形狀，桁架可分為三角形桁架、梯形桁架、多邊形桁架等；根據(jù)受力特點(diǎn)，桁架可分為簡單桁架、聯(lián)合桁架和復(fù)雜桁架。桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類通過截取結(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，利用平衡條件求解未知力。結(jié)點(diǎn)法基本原理確定計(jì)算簡圖，選擇研究對(duì)象，列平衡方程，求解未知力。結(jié)點(diǎn)法求解步驟適用于結(jié)點(diǎn)數(shù)目不多，未知力數(shù)目較少的簡單桁架。結(jié)點(diǎn)法適用條件結(jié)點(diǎn)法求桁架內(nèi)力截面法基本原理通過截取桿件或結(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，利用平衡條件求解未知力。截面法求解步驟確定計(jì)算簡圖，選擇研究對(duì)象，列平衡方程，求解未知力。截面法適用條件適用于需要求解多個(gè)未知力，且結(jié)點(diǎn)數(shù)目較多的復(fù)雜桁架。截面法求桁架內(nèi)力結(jié)合結(jié)點(diǎn)法和截面法的優(yōu)點(diǎn)，靈活選擇研究對(duì)象和列平衡方程的方式，求解未知力。聯(lián)合法基本原理根據(jù)桁架特點(diǎn)選擇結(jié)點(diǎn)或截面為研究對(duì)象，列平衡方程，求解未知力。聯(lián)合法求解步驟適用于各種類型的桁架，特別是復(fù)雜桁架和聯(lián)合桁架。聯(lián)合法適用條件聯(lián)合法求桁架內(nèi)力06靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算注意事項(xiàng)與技巧03彎矩、剪力和軸力圖繪制根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，分別繪制彎矩圖、剪力圖和軸力圖。01確定支反力首先需要通過靜力平衡條件求出支反力。02分段疊加法將結(jié)構(gòu)分段，分別計(jì)算每段的內(nèi)力，再疊加得到整體內(nèi)力圖。內(nèi)力圖繪制要點(diǎn)使梁的下部纖維受拉為正彎矩，上部纖維受拉為負(fù)彎矩。彎矩正負(fù)號(hào)規(guī)定使梁段有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)的剪力為正，反之為負(fù)。剪力正負(fù)號(hào)規(guī)定拉為正，壓為負(fù)。軸力正負(fù)號(hào)規(guī)定內(nèi)力正負(fù)號(hào)規(guī)定及判斷方法考慮幾何非線性影響對(duì)于大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)問題，需要考慮幾何非線性對(duì)內(nèi)力的影響。彈性穩(wěn)定與塑性變形區(qū)分在計(jì)算內(nèi)力時(shí)，需要區(qū)分彈性穩(wěn)定和塑性變形階段，采用不同的計(jì)算方法和模型。結(jié)構(gòu)位移會(huì)引起內(nèi)力重分布當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生位移時(shí)，原有平衡狀態(tài)被打破，需要重新建立平衡，導(dǎo)致內(nèi)力重分布。結(jié)構(gòu)位移對(duì)內(nèi)力影響考慮提高內(nèi)力計(jì)算效率和準(zhǔn)確性技巧熟練掌握靜力平衡條件注意細(xì)節(jié)和精度控制選擇合適的計(jì)算方法和模型利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件