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建筑结构原理及设计第六章


例6-4:图示简支梁. P1 =10kN,P2 =25kN.求1-1截面上的剪力和弯矩.
P1 1
P2
解(1)求约束反力:
A
YA=15kN,YB=20kN
Y2A m
(2)Q1 =5kN
M1=15*3-10*1=35kN·m
1
B
1m 1m 2mYB
§6-2 内力方程、内力图——轴力、剪力和弯矩图
一、内力方程
梁上外力情况 q=0
无外力梁段
剪力图(Fs图)
dFs(x) = q(x)=0 dx
弯矩图(M图)
dM(dxx)= Fs(x), 斜直线
Q>0
;Q<0
q=常数
dFs(x) dx
= q<0
dFs(x) dx
= q>0
d2Md(x2x)= q(x)=const,抛物线
q>0
q<0
Q(x)=0处,M取极值
P力作用处Fs有突变,突变值为 P力作用处M会有转折
取横坐标轴(x)与杆件轴线平行,可将杆件截面 的内力表示为截面的坐标x的函数,称之为内力方 程。 轴力方程:FN(x) 剪力方程:FS(x) 弯矩方程:M(x)
2.剪力(FS)图和弯矩(M)图
剪力方程: FS = FS(x)
可求出沿梁轴线各横截面 的内力中其中最大的弯矩
弯矩方程:M=M(x)
和剪力,即:MMAX和FSMAX
三、截面法:用于计算桁架结构中某几根杆的内力。
说明 : 节点法:用于设计,计算全部杆内力 截面法:用于校核,计算部分杆内力
先把杆都设为拉力,计算结果为负时,说明是压力, 与所设方向相反。
三、特殊杆件的内力判断
① 两杆节点无载荷、且两杆不在 一条直线上时,该两杆是零杆。
② 三杆节点无载荷、其中两杆在 一条直线上,另一杆必为零杆
屋架:三角形、梯形、平行弦、抛物线。
腹杆形式:人字式、芬克式、豪式(单向斜杆 式)、再分式、交叉式。
桁架的优点:轻,充分发挥材料性能。 桁架的特点:①直杆,不计自重,均为二力杆;②杆端铰接;
③外力作用在节点上。
力学中的桁架模型 ( 基本三角形)
三角形有稳定性
(b) ((ac))
二、结点法: 以桁架各结点为分离体,由 结点平衡方程求解各杆内力。
PP P
m
m 作用处Fs无变化
m作用处,M突变, 突变量为m
m
内力图的绘制步骤:
1.根据梁上作用的外力情况将梁分段; 2.根据各段梁上作用的外力情况,来确定各段内 力图的形状。 3.根据各段内力图的形状,算出各有关控制截面 的内力值,即可画出内力图。
叠加原理:线弹性力学,外荷载与构件内力成线性 关系,故结构在多个荷载作用下产生的内力等于各 个荷载单独作用产生的内力的线性叠加。
§6-1 构件的内力Βιβλιοθήκη ·截面法一、外力和内力的概念:
外力:作用在物体上的外荷载和约束反力。
内力:物体受外力作用,在物体各部分之间产 生的相互作用力称为内力。
注意:根据所选取研究对象,作受力图时只画 外力,不画内力。选取不同的研究对象,外力 和内力之间的转化。
二、构件的内力及其求法
1.构件的内力: (1)轴力(FN) (2)剪力( FS ) (3) 弯矩(M) (4)扭矩(T)
只受集中力偶荷载作用时的内力图的规律:在力
偶作用的截面剪力无变化,弯矩有突变,且突变 值为力偶矩M。
规律:在集中力F所作用的截面,剪力发生 突变,突变值等于F。弯矩图在该处发生转折。
简易作图法: 利用内力和外力的几何关系、图形的突变规律及 面积增量关系(或特殊点的内力值)作图的方法。
掌握:内力图绘制的规律性总结

F2
P3 P2
F2
4.内力的正负号规定: 轴力符号:当截面上的轴力使所研究的杆段受拉时 为正;受压为负。
剪力符号:当截面上的剪力使所研究的杆段有顺时针 方向转动趋势时为正;逆时针方向转动趋势时为负。
弯矩符号:当截面上的弯矩使所研究的杆段凹向向上 弯曲(即杆的上侧纵向受压,下侧纵向受拉)时为正;
反之为负。
内力求解规律总结:
(1)构件上任一横截面上的轴力,在数值上等于该截面一侧(左侧或右 侧)所有外力在构件轴线方向投影的代数和。
(2)构件上任一横截面上的剪力,在数值上等于该截面一侧(左侧或右 侧)所有外力在垂直于构件轴线方向投影的代数和。
(3)构件上任一横截面上的弯矩,在数值上等于该截面一侧(左侧或右 侧)所有外力对该截面形心的力矩的代数和。
5.内力的求解方法——截面法求解步骤:
(1)取分离体。在需要求内力的截面处,假想地 将构件截开,分割为两部分,任选二者中的一个 为分离体。
(2)画受力图。画出分离体上所受的全部外力。 在截面形心处画出分离体的外力分量:轴力FN、 剪力FS、弯矩M。 (3)列平衡方程,求解轴力FN 、剪力FS 、弯矩 M的值。(大小和方向)
超静定空间框架结构(对称布置):梁、柱、基础
平面刚架(梁柱刚性连接—单榀框架)
3. 平面弯曲:杆发生弯曲变形后,轴线变成曲线,但仍然和 外力在同一平面内。 对称弯曲(如下图)—— 平面弯曲的特例。
非对称弯曲—— 若梁不具有纵对称面,或者,梁虽具有纵 对称面但外力并不作用在对称面内,这种 弯曲则统称为非对称弯曲。
下面几章中,将以对称弯曲为主,讨论梁的应力和变形计算。
3.截面法求内力:
(1)轴力:
P1
沿杆件轴线方向的内 力FN称为轴力。
(2)剪力:
沿杆件横截面(垂直 P1 杆件轴线)的内力FS 称为剪力。
(3)弯矩:
力偶的力偶矩M称为弯 矩。
q
1m
P3
P2
F1 q
1
Ⅰ F1
M Fs
M′
F′N Fs ′
FN
m
平面刚架:梁和柱构成的平面结构,其特点是在梁 和柱的联系处为刚结点,当刚架受力而产生变形时, 刚结点处各杆端之间的夹角始终保持不变。
桁架:由杆组成,用铰联接,受力不变形的系统。
一、常见桁架的组成方式
简单桁架:由基础 或一个基本铰接三 角形开始逐次增加 二杆结点,组成的 桁架。
联合桁架:由几 个简单桁架组成 的几何不变体系 称为联合桁架。
§6-5 静定多跨梁
一、静定多跨梁的几何组成 基本部分、附属部分
二、静定多跨梁的内力 将多跨梁分离为各单跨梁,并区分其中的基
本部分和附属部分,按照先附属部分后基本部分 的顺序进行计算。
一、静定刚架支座反力的计算:平衡方程
二、绘制内力图:用截面法求解刚架任意指定 截面的内力,应用与梁相同的内力符号正负规 定原则即相同的绘制规律与绘图方法作内力图
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