繪制受力圖-結(jié)構(gòu)計算簡圖（建筑力學(xué)）

結(jié)構(gòu)計算簡圖一、結(jié)構(gòu)計算簡圖的概念

工程中結(jié)構(gòu)的實際構(gòu)造比較復(fù)雜，其受力及變形情況也比較復(fù)雜，完全按照結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)進(jìn)行分析往往是困難的。因此在進(jìn)行力學(xué)計算前，必須先將實際結(jié)構(gòu)加以簡化，分清結(jié)構(gòu)受力、變形的主次，抓住主要因素，忽略一些次要因素，將實際結(jié)構(gòu)抽象為既能反映結(jié)構(gòu)的實際受力和變形特點又便于計算的理想模型，稱為結(jié)構(gòu)的計算簡圖。結(jié)構(gòu)計算簡圖的概念

選取結(jié)構(gòu)計算簡圖的原則如下：

1）必須使計算簡圖盡可能正確地反映結(jié)構(gòu)的實際情況。

2）忽略次要因素，便于分析計算。

二、桿件結(jié)構(gòu)的簡化

在選取桿件結(jié)構(gòu)的計算簡圖時，通常對實際結(jié)構(gòu)從以下幾個方面進(jìn)行簡化。

1.結(jié)構(gòu)體系的簡化

結(jié)構(gòu)體系的簡化就是把有些實際空間整體的結(jié)構(gòu)，簡化或分解為若干個平面結(jié)構(gòu)。

二、桿件結(jié)構(gòu)的簡化

2.桿件的簡化

桿件用其軸線表示。直桿簡化為直線，曲桿簡化為曲線。

3.結(jié)點的簡化

結(jié)構(gòu)中各桿件間的相互連接處稱為結(jié)點。二、桿件結(jié)構(gòu)的簡化

在選取桿件結(jié)構(gòu)的計算簡圖時，通常對實際結(jié)構(gòu)從以下幾個方面進(jìn)行簡化。

二、桿件結(jié)構(gòu)的簡化

（1）鉸結(jié)點

鉸結(jié)點的特征是所連各桿都可以繞結(jié)點中心相對轉(zhuǎn)動，即在結(jié)點處各桿之間的夾角可以改變。

例如，在圖a所示木結(jié)構(gòu)的結(jié)點構(gòu)造中，是用鋼板和螺栓將各桿端連接起來的，各桿之間不能有相對移動，但允許有微小的相對轉(zhuǎn)動，故可作為鉸結(jié)點處理，其簡圖如圖b所示。（2）剛結(jié)點

匯交于該點的各桿端相互固結(jié)在一起，既不能相對移動又不能相對轉(zhuǎn)動，這種結(jié)點稱為剛結(jié)點。圖a為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)點構(gòu)造圖，其簡圖如圖b所示。剛結(jié)點的特征是當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時，匯交于該結(jié)點的各桿端間相對轉(zhuǎn)角為零。

在實際結(jié)構(gòu)的某些結(jié)點處，有些桿件為剛結(jié)，同時也有些桿件為鉸結(jié)，這類結(jié)點是剛結(jié)點和鉸結(jié)點的組合，稱為組合結(jié)點(圖a)，其簡圖如圖b所示。

把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)或支承部分連接起來的裝置稱為支座。平面結(jié)構(gòu)的支座根據(jù)其支承情況的不同可簡化為活動鉸支座、固定鉸支座、定向支座和固定端支座等幾種典型支座。對于重要結(jié)構(gòu)，如公路和鐵路橋梁，通常制作比較正規(guī)的典型支座，以使支座反力的大小和作用點的位置能夠與設(shè)計情況較好地符合；對于一般結(jié)構(gòu)，則往往是一些比較簡單的非典型支座，這就必須將它們簡化為相應(yīng)的典型支座。4．支座的簡化在房屋建筑中，常在某些構(gòu)件的支承處墊上瀝青杉板之類的柔性材料（圖a），當(dāng)構(gòu)件受到荷載作用時，它的端部可以在水平方向作微小移動，也可以作微小的轉(zhuǎn)動，因此可簡化為活動鉸支座。圖b表示一木梁的端部，它通常是與埋設(shè)在混凝土墊塊中的錨栓相連接，在荷載作用下，梁的水平移動和豎向移動都被限制，但仍可作微小的轉(zhuǎn)動，因此可簡化為固定鉸支座。(a)(b)(c)

圖c所示屋架的端部支承在柱上，并將預(yù)埋在屋架和柱上的兩塊鋼板焊接起來，它可以阻止屋架的移動，但因焊接的長度有限，屋架仍可作微小的轉(zhuǎn)動，因此可簡化為固定鉸支座。圖d、e所示插入杯形基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋混凝土柱，若用瀝青麻絲填實（圖d），則柱腳的移動被限制，但仍可作微小的轉(zhuǎn)動，因此可簡化為固定鉸支座；若用細(xì)石混凝土填實（圖e），當(dāng)柱插入杯口深度符合一定要求時，則柱腳的移動和轉(zhuǎn)動都被限制，因此可簡化為固定端支座。圖f所示懸挑陽臺梁，其插入墻體內(nèi)的部分有足夠的長度，梁端的移動和轉(zhuǎn)動都被限制，因此可簡化為固定端支座。(d)(e)(f)5．荷載的簡化與分類荷載是作用于結(jié)構(gòu)上的主動力。荷載一般簡化為集中荷載和分布荷載。作用于結(jié)構(gòu)上的荷載可作如下分類：

(1)按荷載作用的時間分類①恒載。指長期作用于結(jié)構(gòu)上的荷載，例如結(jié)構(gòu)的自重、永久固定于結(jié)構(gòu)上的設(shè)備的重力等，其大小、位置、方向都不變。②活載。指暫時作用于結(jié)構(gòu)上且位置可以變動的荷載，例如人群荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、車輛荷載、吊車荷載等。①靜荷載。靜荷載是指其大小、位置和方向都不隨時間變化的荷載，加載過程緩慢、不會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，可以略去慣性力的影響。如結(jié)構(gòu)的自重、水壓力和土壓力等。

(2)按荷載作用的性質(zhì)分類②動荷載。動荷載是隨時間變化的荷載，會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的沖擊或振動，使之發(fā)生不容忽視的加速度和相應(yīng)的慣性力。如沖擊荷載、突加荷載以及動力機械運動時產(chǎn)生的荷載等。有些動荷載如車輛荷載、風(fēng)荷載和地震作用荷載等，一般可將其大小擴大若干倍后按靜荷載處理，但在特殊情況下要按動荷載考慮。(2)按荷載作用的性質(zhì)分類例:試選取圖示單層工業(yè)廠房的計算簡圖。

解:

1)結(jié)構(gòu)體系的簡化。該單層工業(yè)廠房是由許多橫向平面單元，通過屋面板和吊車梁等縱向構(gòu)件聯(lián)系起來的空間結(jié)構(gòu)。由于各個橫向平面單元相同，且作用于結(jié)構(gòu)上的荷載一般又是沿廠房縱向均勻分布的，因此作用于結(jié)構(gòu)上的荷載可通過縱向構(gòu)件分配到各個橫向平面單元上。這樣就可不考慮結(jié)構(gòu)整體的空間作用，把一個空間結(jié)構(gòu)簡化為若干個彼此獨立的平面結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析、計算。

2)構(gòu)件的簡化。立柱因上下截面不同，可用粗細(xì)不同的兩段軸線表示。屋架因其平面內(nèi)剛度很大，可簡化為一剛度為無限大的直桿。

3)結(jié)點與支座的簡化。屋架與柱頂通常采用螺栓連接或焊接，可視為鉸結(jié)點。立柱下端與基礎(chǔ)連接牢固，嵌入較深，可簡化為固定端支座。

4)荷載的簡化。由吊車梁傳到柱子上的壓力，因吊車梁與牛腿接觸面積較小，可用集中力F1、F2

表示；屋面上的風(fēng)荷載簡化為作用于柱頂?shù)囊凰郊辛3；而柱子所受水平風(fēng)力，可按平面單元負(fù)荷寬度簡化為均布線荷載。

經(jīng)過上述簡化，即可得到廠房橫向平面單元的計算簡圖，如圖所示。單層工業(yè)廠房及其計算簡圖如圖

例:試選取圖示三角形屋架的計算簡圖。

解:此屋架由木材和圓鋼制成。上、下弦桿和斜撐由木材制成，拉桿使用圓鋼，對其進(jìn)行簡化時各桿用其軸線代替；各桿間允許有微小