典型结构受力分析

结构内力计算分析案例以下是一个关于结构内力计算分析的案例，以帮助读者更好地理解该过程。

案例：栋多层住宅楼的楼板结构受力分析和计算。

1.结构描述：该楼为一栋钢筋混凝土框架结构的多层住宅楼，楼高5层，每层高度为3米。

楼板采用承重梁和板的形式，梁间距为6米，梁宽为0.3米。

2.受力分析：根据力学原理，梁和板在受力作用下会产生内力。

梁的受力情况分为竖向和横向两个方向：-竖向受力：竖向受力主要包括自重、活载和楼层间的等分荷载。

自重一般按照材料密度计算，活载是指居住者的活动荷载，楼层间的等分荷载指的是各个楼层产生的附加荷载。

-横向受力：横向受力主要包括风荷载和地震荷载。

这些荷载会通过墙体和梁传递到结构内部。

3.内力计算：根据受力分析结果，可以进行结构内力的计算。

具体计算方法有两种：静力分析和弹性力学方法。

-静力分析：这是一种通过平衡受力和力矩的方法进行计算的方法。

根据平衡条件，可以得到各个构件的内力。

-弹性力学方法：这是一种通过应力和应变的关系进行计算的方法。

根据材料力学性质和结构的几何形状，可以计算出各个构件的内力。

4.结果分析和验证：计算得到的结构内力结果需要进行分析和验证。

主要包括两个方面：构件强度和位移。

-构件强度：计算得到的内力和构件的截面尺寸一起，可以判断构件是否满足强度要求。

如果内力超过了构件材料的承载力，需要进行加固。

-位移：根据结构内力和材料的弹性模量，可以计算出结构的位移。

结构的位移应该满足设计的要求，如果超过了预定的限值，需要进行刚度调整。

总结：结构内力计算分析是工程的关键环节，其目的是保证结构的安全性和可靠性。

通过对不同构件的受力分析和力学计算，可以得到结构的内力结果，并进行分析和验证。

这样可以确保结构的设计和施工符合规范，并达到预期的使用寿命和性能要求。

《典型结构受力分析》教学设计
授课人：
教学目标：
1. 理解结构是为了承受力和抵抗变形的本质。

2. 通过对简单的结构案例的学习，能尝试对生活中常见的结构作受力和变形分析。

3. 通用本节课的学习，学生能感受到结构的广泛应用，体会学习结构的重要意义，从而形成结构问题的意识，培养学生分析结构怎样受力问题的习惯和思维能力。

4. 学生能够理解分析结构是为了增强其受力能力，分析结构受力我们可以对结构的薄弱环节作出改进进而能够创新出新的产品。

核心素养集中在分析、解决问题、创新设计等方面。

教学方法：情景导入法、任务驱动法、小组合作
教学重点：
1. 对单杠作受力和变形分析。

2. 通过受力和变形分析，体会结构的本质是为了承受力和抵抗变形。

教学难点：
教学的难点是理解技术学科中分析物体受力是为了增强其受力能力，与物理学科中分析受力是为了研究力对物体运动状态的改变是不同的，让学生能够从技术角度对结构进行受力分析。

教学过程：。

结构的计算简图及受力分析3.1 荷载的分类实际的建筑结构由于其作用和工作条件不同,作用在它们上面的力也显示出多种形式。

如图3.1所示的工业厂房结构,屋架所受到的力有:屋面板的自重传给屋架的力,屋架本身的自重,风压力和雪压力以及两端柱或砖墙的支承力等。

图3.1在建筑力学中,我们把作用在物体上的力一般分为两类:一类是主动力,例如重力、风压力等;另一类是约束力,如柱或墙对梁的支承力。

通常把作用在结构上的主动力称为荷载。

荷载多种多样,分类方法各不相同,主要有以下几种分类方法:(1)荷载按其作用在结构上的空间范围可分为集中荷载和分布荷载作用于结构上一点处的荷载称为集中荷载。

满布在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载,统称为分布荷载。

例如梁的自重,用单位长度的重力来表示,单位是N/m或kN/m,作用在梁的轴线上,是线荷载。

对于等截面匀质材料梁,单位长度自重不变,可将其称为线均布荷载,常用字母q表示(图3.2)。

当荷载不均匀分布时,称为非均布荷载,如水对水池侧壁的压力是随深度线性增加的,呈三角形分布。

图3.2(2)荷载按其作用在结构上的时间分为恒载和活载恒荷载是指永久作用在结构上的荷载,其大小和位置都不再发生变化,如结构的自重。

活荷载是指作用于结构上的可变荷载。

这种荷载有时存在、有时不存在,作用位置可能是固定的也可能是移动的,如风荷载、雪荷载、吊车荷载等。

各种常用的活荷载可参见《建筑结构荷载规范》。

(3)荷载按其作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载静力荷载是指荷载从零缓慢增加到一定值,不会使结构产生明显冲击和振动,因而可以忽略惯性力影响的荷载,如结构自重及人群等活荷载。

动力荷载是指大小和方向随时间明显变化的荷载,它使结构的内力和变形随时间变化,如地震力等。

3.2 约束与约束反力1)约束和约束反力的概念所谓约束,是指能够限制某构件位移(包括线位移和角位移)的其他物体(如支承屋架的柱子,见图 3.1)。

拱形建筑结构的受力性能分析在建筑设计中，拱形结构一直是重要的设计元素，因为它们是一种经济高效的施工方式并且可以提供优秀的空间体验。

然而，拱形结构是一种高度弯曲的结构，其复杂的应力状态和变形模式需要精确的分析和设计。

因此，在设计拱形结构时，必须对其受力性能进行全面的认识和分析。

一、拱形结构的基本原理拱形结构是由若干条直线或曲线构成的形式上封闭的桁架结构，在水平荷载作用下，它可以将荷载传递到支座上。

拱形结构中的受力状态可以通过弧线外形和支座反力确定。

在水平方向，拱形结构主要是受到弹性反力的支撑，而在竖直方向，拱形结构主要是受到重力荷载的作用。

在设计时，必须考虑拱形结构的整体受力性能，以确定其有效性和安全性。

二、拱形结构的受力分析对于拱形结构，需要注意的是弧形结构对承受荷载的影响。

弧形结构的受力状态可以通过材料的弹性模量，交叉截面的几何大小以及支撑结构的位置和形式等基本参数来确定。

可以使用计算机模拟分析工具来预测和评估拱形结构受力的性能。

可以使用有限元方法对拱形结构进行分析，以确定其最大的应力和扭曲。

通过分析拱形结构的受力状态可以确定其材料和尺寸等参数，以及支撑结构的位置和形式。

三、拱形结构的实际应用在实际应用中，拱形结构广泛用于桥梁、体育馆、机场建筑、大型广场建筑等领域。

不同类型的拱形结构在支撑能力和空间形态等方面都具有独特的优势。

例如，在桥梁设计中，主拱和副拱的组合可以有效地承担荷载，并提供灵活的设计选项。

在大型体育场馆设计中，对于大跨度空间，拱形结构是一种理想的设计方式，它可以提供具有高度连贯性的观众席和场地，以及大跨度受力支撑环境。

综上所述，拱形结构在建筑设计中是一种十分重要的设计元素，其受力性能分析对于设计合理的拱形结构十分重要。

对于拱形结构的设计者而言，必须对拱形结构的受力状态有全面的认识，才能更好地设计实用性强、美观大方的建筑。

拱券结构是古代人们解决建筑跨度问题的有效方法,比如罗马的万神庙,我国的赵州桥都是拱券结构的典型代表。

拱券结构的特点是利用石块的楔形结构,将重力和压力沿拱向两边分解,最后由拱券两端的基石来承受。

现有六块大小、形状相同,质量相等的楔块组成一个半圆形实验拱券,如图乙所示。

如果每专人楔块的质量m=3kg,g取9.8m/s2，则；
(1)六块楔块组成的拱券对其一边的支撑物的压力是多大?
(2)如果在中间两块楔块3、4上加一个方向向下且大小为50N的压力F,如图乙所示,那么楔块2对楔块3和楔块5对楔块4的弹力F1、F2分别是多大?
(1)六块楔块受到的总重力为：
G=6mg=6×3×9.8=176.4N
由二力平衡条件知拱券对一边支撑物的压力为：
N=G2=176.42N=88.2N；
(2)以中间两楔块3、4为研究对象，其受力如图所示：
由对称性可知F1=F2
由互成120∘的二力合成特点知：
F1=F2=2mg+F=2×3×9.8+50=108.8N，
答：
(1)六块楔块组成的拱券对一边支撑物的压力是88.2N；
(2)楔块2对楔块3和楔块5对楔块4的弹力F1、F2分别是108.8N.
学生问题：第二问为什么是120度？正确答案如下图所示：
或者这样解释
请问为什么F1等于F2？。