静定桁架和组合结构

一、绪论 （略）二、平面体系机动分析1. 自由度概念和计算自由度公式{ )2(3W r h m +-=，或)(2W r b j +-= } ；2. 弄清楚0W ≤与几何不变体系的关系（必要不充分条件）；3. 熟记几何不变体系三个组成规则；（刚片，链杆，二元体，虚铰等概念）4. 灵活运用组成规则进行体系的判别（常变，瞬变，几何不变无多余联系，几何不变有多余联系 ）；5. 了解超静定结构的几何构造特征。

(几何不变有多余联系)三、静定梁和静定刚架1． 会选取隔离体，列平衡方程；(最最基本的东东)2. 熟练掌握截面法求任意截面内力；3. 熟记由直线杆件内力微分关系式(S F dx dM = , )(x q dxdF s -= )判断各区段的内力图形状特征;4. 了解线弹性体的叠加原理，掌握由叠加法作区段的弯矩图；5. 内力图作图的标准和要求；6. 能对多跨结构区分基本部分和附属部分，清楚各部分之间力的相互传递；7. 静定刚架结构内力的表示方法，灵活运用刚结点力矩平衡方程和刚结点投影平衡方程；8. 快速准确地作出静定多跨梁或静定刚架的弯矩图；9. 会利用已知的弯矩图做剪力图，利用已知的剪力图求支座反力或轴力；10. 熟记静定结构的主要性质（静力解答唯一性，无荷载则无内力等）。

四、静定拱1. 拱结构各部分名称；2. 三铰拱结构支座反力的计算，内力（主要是弯矩）计算；3. 了解静定拱受力特点；4. 了解合理拱轴线的概念,清楚常见荷载情况下三铰拱合理拱轴线形式。

五、 平面静定桁架和组合结构1. 桁架各部分名称；2. 结点类型以及特点；3. 零杆的概念和零杆数目的确定；(注意对称结构在对称或反对称荷载作用下某些杆件可判别为零杆)4. 用结点法和截面法求静定桁架中某些指定杆件的轴力；5. 组合结构中梁式杆弯矩和链杆轴力计算。

六、结构位移计算1. 变形和位移的区别；2. 虚功的概念；（力状态，位移状态）3. 变形体系虚功原理的表述（内力虚功=外力虚功）；4. 单位荷载法，如何虚拟单位荷载？5. 图乘法的公式、适用条件、注意事项；6. 运用图乘法计算结构的位移；7. 灵活运用静定结构发生支座位移时的位移计算公式（C F R ⨯-=∆∑k ），8. 了解功的互等定理及其推论。

第五节静定结构的内力分析四、静定平面桁架静定桁架是由若干根直杆在其两端用铰连接而成的静定结构。

在结点荷载作用下，桁架各杆均为只受轴力的二力杆。

静定桁架架内力分析的一般步骤是先求支座反力，再计算杆件内力。

计算杆件内力（轴力）的基本方法是结点法和截面法。

1 ．节点法和截面法截取析架的结点为隔离体，利用各结点的静力平衡条件来计算各杆件内力的方法，称为结点法。

对每一结点，可列出两个独立的投影平衡方程进行解算。

桁架计算中的截面法与其他结构计算的截面法原理相同。

截面法截取的隔离体上的各力（包括荷载、反力和杆件轴力）通常组成一个平面任意力系，因此只要未知力不多于三个，就可直接由三个平衡方程求出各未知力。

截面法中的平衡方程可以是力矩方程，也可以是投影方程。

【例 3 一18 】求图3 一47 （a ）所示桁架 1 、2 杆的内力。

该桁架是从一个基本铰接三角形ACF 开始，依次增加二元体FGC 、FDC 、GHD 、GED 、HIE 、H 刀E 和IJB 所组成，这种桁架称为简单桁架。

对于简单桁架，在求出支座反力后，如果采用结点法，则按照撤除二元体的顺序依次选取结点（本例可按J , I , B , H , E , G , D , C 顺序取），即可顺利求出所有杆件的内力。

本例只需求两根指定杆件的内力，为简化计算，可以联合应用结点法和截面法。

利用结点法，由结点I 可直接求出腹杆IE 的内力，再由结点 E 可求得1 杆的内力。

有了 1 杆的内力，在该杆所在节间截开，利用截面法可求得 2 杆的内力。

（ 1 ）求支座反力由整体结构的∑M A=0和∑M B=0 ，可得由∑Y=0校核计算无误。

（2 ）求2 杆内力取出结点I （图 3 -47b ），根据∑Y=0，有再取结点E （图3 -47c ），由∑Y=0得（3 ）求1 杆内力作截面m-m，并取左半部分为隔离体（图3 -47 d），根据∑Y=0。

有结点法和截面法是析架内力计算的通用方法。

结构力学各章重要内容、知识点、难点1、绪论知识点：结构和结构的分类，结构力学的任务，结构的计算简图与杆件结构分类，荷载的分类。

重点：结构的计算简图选择原则、简化要点，结点和支座的变形和受力特性。

难点：活载，铰结点、刚结点、组合结点的特点。

2、平面体系的几何组成分析知识点：自由度、约束、瞬铰、多余约束等概念, 体系自由度计算公式，平面几何不变体系的组成规则，瞬变体系的特性，静定、超静定结构的几何组成。

重点：应用平面几何不变体系的组成规则分析平面杆系的几何组成。

难点：复杂平面杆系的几何分析。

3、静定梁和静定刚架知识点：截面法计算指定截面的内力，利用微分关系作内力图，分段迭加法画弯矩图，简支斜梁的计算，多跨静定梁的组成特点及计算。

静定平面刚架的特点、几何组成及型式，反力的计算，内力的计算和内力图的绘制，内力图的校核。

重点：分段迭加法画弯矩图；多跨静定梁反力、内力的计算及内力图绘制；静定平面刚架内力的计算和内力图。

难点：简支斜梁的计算；已知弯矩图，绘制剪力图、轴力图。

4、三铰拱知识点：三铰拱的组成和类型，三铰拱的反力和内力，三铰拱的受力特点，合重点：三铰拱的反力和内力计算。

难点：三铰拱截面剪力和轴力的计算。

5、静定桁架和组合结构知识点：桁架的特点和组成分类，结点法、截面法和联合法求桁架内力，组合结构的内力计算。

重点：特殊杆内力判断，结点法、截面法和联合法求桁架内力，组合结构的内力计算。

难点：复杂桁架内力计算，组合结构中梁式杆的弯矩图。

6、虚功原理和结构位移计算知识点：位移计算的目的；变形体系的虚功原理；结构位移计算的一般公式；静定结构在荷载作用下的位移计算；图乘法；静定结构由于温度变化及支座移动下的位移计算；线弹性结构的互等定理。

重点：静定结构在荷载作用下的位移计算。

难点：图乘法。

7、力法知识点：超静定结构和超静定次数，力法的基本结构、基本未知量、及其物理意义，利用对称性简化力法计算，超静定结构位移的计算。

5.2 《结构力学》静定桁架和组合结构的内力分析-知识点归纳总结一、桁架按几何组成特征分类（1）简单桁架：由基础或一个基本铰结三角形依次增加二元体形成；（2）联合桁架：由几个简单桁架按几何不变体系的几何组成规则形成；（3）复杂桁架：不是按简单桁架或联合桁架几何组成方式形成。

二、桁架计算的结点法1、取隔离体截取桁架结点为隔离体，作用于结点上的各力（包括外荷载、反力和杆件轴力）组成平面汇交力系，存在两个独立的平衡方程，可解出两个未知杆轴力。

采用结点法计算桁架时，一般从内力未知的杆不超过两个的结点开始依次计算。

计算时，要注意斜杆轴力与其投影分力之间的关系（图1）：图1式中，为杆件长度，和分别为杆件在两个垂直方向的投影长度；为杆件轴力，和分别为轴力在两个相互垂直方向的投影分量。

结点法一般适用于求简单桁架中所有杆件轴力。

2、特殊杆件（如零杆、等力杆等）的判断L 形结点（图2a ）：呈L 形汇交的两杆结点没有外荷载作用时两杆均为零杆。

T 形结点（图2b ）：呈T 形汇交的三杆结点没有外荷载作用时，不共线的第三杆必为零杆，而共线的两杆内力相等且正负号相同（同为拉力或同为压力）。

X 形结点（图2c ）：呈X 形汇交的四杆结点没有外荷载作用时，彼此共线的杆件轴力两两相等且符号相同。

K 形结点（图2d ）：呈K 形汇交的四杆结点，其中两杆共线，而另外两杆在共线杆同侧且夹角相等。

若结点上没有外荷载作用，则不共线杆件的轴力大小相等但符号相反（即一杆为拉力另一杆为压力）。

Y 形结点（图2e ）：呈Y 形汇交的三杆结点，其中两杆分别在第三杆的两侧且夹角相等。

若结点上没有与第三杆轴线方向倾斜的外荷载作用，则该两杆内力大小相等且符号相同。

对称桁架在正对称荷载下，在对称轴两侧的对称位置上的杆件，应有大小相等、性质相y N x x yF F F l l l ==l x l y l N F x F y F同（同为拉杆或压杆）的轴力；在反对称荷载下，在对称轴两侧的对称位置上的杆件，应有大小相等、性质相反（一拉杆一压杆）的轴力。

结构力学主要知识点一、基本概念1、计算简图：在计算结构之前，往往需要对实际结构加以简化,表现其主要特点，略去其次要因素，用一个简化图形来代替实际结构。

通常包括以下几个方面：A 、杆件的简化：常以其轴线代表B 、支座和节点简化：①活动铰支座、固定铰支座、固定支座、滑动支座；②铰节点、刚节点、组合节点.C 、体系简化：常简化为集中荷载及线分布荷载D 、体系简化：将空间结果简化为平面结构2、结构分类：A 、按几何特征划分：梁、拱、刚架、桁架、组合结构、悬索结构。

B 、按内力是否静定划分：①静定结构：在任意荷载作用下，结构的全部反力和内力都可以由静力平衡条件确定. ②超静定结构:只靠平衡条件还不能确定全部反力和内力，还必须考虑变形条件才能确定。

二、平面体系的机动分析1、体系种类A 、几何不变体系：几何形状和位置均能保持不变；通常根据结构有无多余联系，又划分为无多余联系的几何不变体系和有多余联系的几何不变体系。

B 、几何可变体系:在很小荷载作用下会发生机械运动，不能保持原有的几何形状和位置.常具体划分为常变体系和瞬变体系.2、自由度：体系运动时所具有的独立运动方程式数目或者说是确定体系位置所需的独立坐标数目.3、联系：限制运动的装置成为联系（或约束）体系的自由度可因加入的联系而减少，能减少一个自由度的装置成为一个联系①一个链杆可以减少一个自由度，成为一个联系。

②一个单铰为两个联系。

4、计算自由度：)2(3r h m W +-=，m 为刚片数，h 为单铰束，r 为链杆数。

A 、W>0，表明缺少足够联系，结构为几何可变；B 、W=0，没有多余联系;C 、W 〈0，有多余联系，是否为几何不变仍不确定。

5、几何不变体系的基本组成规则：A 、三刚片规则：三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两铰联，组成的体系是几何不变的,而且没有多余联系。

B 、二元体规则：在一个刚片上增加一个二元体，仍未几何不变体系，而且没有多余联系.C 、两刚片原则：两个刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆相联，为几何不变体系,而且没有多余联系.6、虚铰：连接两个刚片的两根链杆的作用相当于在其交点处的一个单铰。