第1章绪 论 计算书要书写整洁,因为是要给人肴的、书写整洁,与其说是一种能 力,无宁说是一种习惯,一种郑重和负责任的习惯 既要有形式上的整洁,更要有内容上的清晰,作题要步骤分明,思路清 楚,图形简明,数据准确 整洁和清骄,体现∫一种严谨作风科学是严谨的,从事科学的人要注 意培养严蔼作风。 12结构的计算简图及简化要点 实际结构是很复杂的,完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可 能的,也是不必要的。因此,对实际结构进行力学计算以前,必须加以简化, 略去不重要的细节,显小其基本特点,用一个简化的图形来代替实际结构, 这种图形称为洁构的计算简图 选择计算图的原则是 (1)从实际出发一-计算简图要反映实际结构的主要性能 (2)分清主次,略去细节——计算简图要便于计算。 计算简图的选择是力学计算的基础,极为重要。在下面儿章讨论各种 结构时,将说明从实际结构到计算简图的简化过程。在第12章里,还要对计 算简图作补充讨论。 选取计算简图时,需要在多方面进行简化,下面简要地说明杆件结构计 算简图的简化要点: 1.结构体系的简化 般结构实际上都是空间结构,各部分相互连接成为一个空问整体,以 承受各个方向可能出现的荷载。但在多数情况下,常可以忽略一些次要的 空间约束而将实际结构分解为平面结构.使计算得以简化。本教程主要讨 论平面结构的计算问题。当然,也有一些结构具有明显的空间特征而不宜 简化成平面结构,本教程也将涉及到这方面的内容。 2.杆件的简化 杆件的截面尺寸(宽度、厚度)通常比杆件长度小得多,截面上的应力可 根据截面的内力(弯矩、轴力、剪力)来确定、因此,在计算简图中,杆件用其 轴线表示,杆什之间的连接区用结点表示,杆长用结点间的距离表示,而荷 载的作用点也转移到轴线上。当截面尺小增人时(例如超过长度的4),杆 件用其轴线表示的简化将引起较人的误差 3.杆件间连接的简化 杆件间的连接区简化为结点。结点通常简化为以下两种理想情形
§1-2结构的计算简图及简化要点 (1)铰结点被连接的杆件在连接处不能相对移动,但可相对转动,即 叮以传递力但不能传递力矩、这种理想情况,实际上很难遇到。木屋架的 结点比较接近于铰结点(图11) 圆木弦杆 扒 圆木斜杆 钢拉杆 图1-1 (2)刚结点被连接的杆件在连接处既不能相对移动.又不能相对转 动,即叮以传递力,也叮以传递力矩。现浇钢筋混凝土结点通常属于这类情 形(图1·2) 图1-2 4.结构与基础间连接的简化 结构与基础的连接区简化为支座。按其受力特征,一般简化为以下四 种情形: (1)滚轴支座被支承的部分可以转动和水平移动,不能竖向移动,所 提供的反力只有竖向反力F,。在计算简图中用一根支杆表示(图13) (2)铰支座被支承的部分可以转动,不能移动,能提供两个反力F F、。在计算简图中用两根相交的支杆表示(图1-4) (3)定向支座被支承的部分不能转动但可沿一个方向平行滑动,能
第1章绪论 提供反力矩M和一个反力F、。在计算简图中用两根平行支杆表示(图1 图15 (4)固定支座被支承的部分完全被固定(图1-6),能提供三个反力 F、F、、M。在汁算简图中可按图1-6b表示 图
}1-2结构的计算简图及简化要点 5.材料性质的简化 在土木、水利工程中结构所用的建筑材料通常为钢、混凝土、砖、石、木 料等。在结构计算中,为了简化,对组成各构件的材料一般都假设为连续 的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 上述假设对于金属材料在一定受力范围内是符合实际情况的。对于混 凝土钢筋混凝土、砖、石等材料则带有一定程度的近似性。至于木材,因其 顿纹与横纹方向的物理性质不同,故应用这些假设时须予注意 6.荷载的简化 结构承受的荷载可分为体积力和表面力两大类。体积力指的是结构的 们重或惯性力等:表面力则是由其它物体通过接触面而传给结构的作用力, 如土压力、车辆的轮乐力等。在杆件结构中把杆件简化为轴线,因此不管是 体积力还是表面力都可以简化为作用在杆件轴线上:的力。荷载按其分布情 况可简化为集中荷载和分布荷载。荷载的简化与确定比较复杂,下面还要 专门讨论。 下面给出几个选取结构计算简图的例子 (1)图t7a示·钢筋混凝土厂房结构,梁和柱都是预制的,柱子下端 捅入基础的杯口内,然后用细石混凝土填实。梁与柱的连接是通过将梁端 和柱顶的预埋钢板进行焊接而实现的。在横向平面内柱与梁组成排架(图 17b)各个排架之司,在梁上有屋面板连接,在柱的牛腿上有吊车梁连接。 计算上述的厂房结构时,可采用图1-7c所示的计算简图 首先,厂房结构虽然是由许多排架用屋面板和吊车梁连接起来的空间 结构,但各排架在纵向以一定的间距有规律地排列着。作用于厂房上的荷 载如恒载、雪载和风载等一般是沿纵向均匀分布的,通常可把这些荷载分 配给每个排架,而将每一排架看作一个独的体系,于是实际的空间结构便 简化成平面结构(图1-7b)。 其次,梁和柱都用它们的几何轴线来代表。由于梁和柱的截面尺寸比 长度小得多,轴线都可近似地看作直线 梁和柱的连接只依靠预埋钢板的焊接,梁端和柱顶之间虽不能发生相 对移动,但仍有发生微小相对转动的可能,因此可取为铰结点。柱底和基础 之间叮以认为不能发生相对移动和相对转动,因此柱底可取为固定端 (2)图1-8a所示为水电站的高压水管,水管支承在一系列支托上,从 幣体看是一个连续梁。固定台很重,可看作梁的固定端,而支托可看作攴 杆。在水管自重和眢内水重作用下,水管可按均布荷载作用下的连续梁来 计算、计算简图如图1-8b所小
第1章绪论 (a) (b) 屋重 (c) 基 图1 (a)定台 晨度伸緇接头水管 固定台 支托 Mlu (c) 图1-8