最新1-2结构的计算简图概要

§1-2结构的计算简图与分类一、结构计算简图实际结构总是很复杂的，若完全按照结构的实际情况进行力学分析，一是非常困难(有时是不可能的)，二是也无必要。

所以，进行力学计算之前，总要对结构进行简化，用一个简化的图形来代替原来的实际结构，称为结构计算简图。

它实际上是结构的一个近似的、简化的力学分析模型。

简化原则（1）要求能反映结构的主要几何特征与力学特征（2）在满足精度要求的前提下，尽可能地简化。

简化方法（1）杆件的简化，l>>h,b，三维的杆件用其杆轴线来代替（2）荷载的简化，有集中力，集中力偶，分布力等（3）支座与结点的简化，下一节中详细介绍。

对结构进行合理简化，得出其计算简图，是一项很复杂的工作，是工程师的基本素质之一，要靠长期的工作经验的积累。

例1：简支梁结构，如图 1.1所示图1.1简支梁例2：三角形屋架，主要内力为轴力，弯矩与剪力为次要内力，可简化成桁架结构，如图 1.2所示。

图1.2三角桁架二、支座与结点的类型1.支座类型支座：结构与基础之间的联结装置，称为支座。

(有时不一定有一个具体的装置，如简支)支座在具体构造上有多种形式，根据支座对结构的约束情况，及所提供的反力的个数，常常将支座简化成下面4种理想的形式。

（1）可动铰支座，如P3图1-3所示。

图1.3可动铰支座相当于一根链杆约束，水平方向无反力，无反力偶，竖起方向有反力F A，Ax0，A0，Ay=0，M A=0。

（2）固定铰支座，如P4图1-4所示。

图1.4固定铰支座相当于2根链杆约束，有水平反力F Ax，竖向反力F Ay，无反力偶，Ax=0，Ay=0，A0，M A=0。

（3）固定支座(固定端)，如P4图1-5所示。

图1.5固定端相当于3根链杆约束，有水平反力F Ax，竖向反力F Ay，反力偶M A，Ax=0，Ay=0，A=0，M A0。

（4）定向滑动支座，如P4图1-6与1-7所示。

图1.6滑动支座相当于2根平行链杆约束，有水平反力F Ax，反力偶M A，无竖向反力，Ax=0，Ay0，A=0，M A0，F SA=0。

庖丁巧解牛知识·巧学一、结构图的分类1.树形结构图如果结构图是从上往下画的，那么它就像一颗倒画的大树，最先开始的框就是大树的根，而其后开始的框都是该大树的枝，这种框架图就叫做树形框架图.画树形结构图时各部分要按内在的逻辑顺序排列起来，并用线段相连.2.网状结构图网状结构图是从左到右画起，中间用大括号表示层次附属及解释关系，如集合⎪⎩⎪⎨⎧,,,关系与运算表示概念这就叫网状结构图.二、结构图的画法画结构图前首先你要对所画的结构图的每一部分有一个深刻的理解和透彻的把握，从头到尾抓住主要脉络进行分解.然后将每一步分解进行归纳与提炼，形成一个个知识点并将其逐一地写在矩形框内.最后，按其内在的逻辑顺序将它们排列起来并用线段相连，这样就形成了知识网络图.辨析比较 流程图与结构图:流程图描述动态过程，结构图刻画系统结构，流程图通常会有一个“起点”，一个或多个“终点”，其基本单元之间由流程线连接，结构图则更多的表现为“树”形结构，其基本要素之间一般为概念上的从属关系或逻辑上的先后关系.问题·探究问题 绘制结构图的具体思路是什么？导思:绘制结构图主要是结合绘制流程图的过程，首先要确定组成结构图的基本要素，然后通过连线来表明各要素之间的关系.探究:绘制结构图的过程可以分为以下几步:从头到尾抓住主要脉络分解成若干步；将每一步提炼成简洁的语言放在矩形框内；各步按逻辑顺序排列并用线段相连.例:平面内，角的结构图如下:首先我们要弄清楚角包括:锐角、直角、钝角、平角、周角这五类角，然后再明确它们各自对应的范围，这样一个自上而下的简单结构图——树形结构图，就描绘出来了. 典题·热题例1设计一个结构图，表示《必修3-概率》的有关知识.思路解析：按照结构图的画法步骤，将《必修3—概率》中的知识按照一定的关系放在矩形框内，用流程线连接起来.答案：深化升华此结构图是“环”形结构.它也属于结构图的一种，在结构图中存在一些“环”状结构即几个“上位”要素又归结为一个“下位”要素，这是它的主要特征.例2设计一个结构图，表示《必修3-统计》的有关知识.思路解析：按照结构图的画法步骤，将《必修3—统计》中的知识按照一定的关系放在矩形框内，用流程线连接起来.答案：方法归纳这个结构图从整体上反映了“收集数据(随机抽样)”与“整理、分析数据，估计、推断”之间的逻辑先后关系，从上至下反映的是要素之间的从属关系，从属关系通常是“树”形结构的，即构成系统的要素一般至少有一个“上位”或“下位”.例如，“分层抽样”是“收集数据(随机抽样)”的一个“下位”要素，“收集数据(随机抽样)”是“分层抽样”的一个“上位”要素.例3下面是某公司的组织结构图:请结合此结构图说明这个公司各部门之间的关系.思路解析：首先要明确有哪些要素，然后顺着连线确定它们的关系.答案：由图知，总经理位居最高的领导位置，总工程师和专家办公室为总经理提供参谋意见，总经理直接管理下属7个部门.例4画出求轨迹方程的框图.思路解析：分清各步之间的关系，按照求轨迹方程的从属关系放在矩形框内，用流程线连接起来.答案：例5阅读下面文字，然后按获取信息画出树形结构图.1890年，英国物理学家J.J.汤姆生对阴极射线进行了一系列实验研究.直到1897年，他在根据阴极射线在电场和磁场中偏转断定它的本质是带负电的粒子流，这粒子流的组成成份就是后来所知道的电子，随着对电子的认识，他提出了一种正负电荷在原子内的存在模型——枣糕模型.但在1909年，英籍物理学家卢瑟福用α粒子散射实验，推翻了汤姆生先生最初的“枣糕模型”，从而确定了卢瑟福的核式结构模型.随着科技的发展，人们又知道质子和中子组成了原子核，原子核间的作用力可以放出巨大的能量，这就是我们所熟悉的核能.随着我们学习知识的增长，微观世界的更多奥秘正等待我们去探索、去发现.思路解析：这是一道信息题，我们在阅读时注意文中的相关知识点与相关人物.按事件的发展过程来确定结构图的层次关系，把握好了这条线，题目就简单了.答案：误区警示在阅读信息题写出结构图时,要注意文中所涉及到的有关事物之间的关系,以确定它们之间的层次关系.。

结构的计算简图及简化要点Computing Models of Structures and the Main Point of Their Simplification 1.2 结构的计算简图及简化要点教学目标：教学内容：n 结构体系的简化 n 杆件的简化n 杆件间连接的简化n 结构与基础间连接的简化n 荷载的简化n 材料性质的简化n 了解简化原则。

n 理解杆件、结点、支座、荷载等的简化方法。

1. 定义与原则结构计算简图的定义：用一个简化的图形来代替实际结构选取计算简图的原则：反映实际 便于计算空间结构平面结构计算简图2. 简化方法Ø杆件的简化Ø杆件间连接的简化Ø结构与基础间连接的简化Ø荷载的简化计算简图Ø 杆件简化杆件——用轴线表示；杆件连接区——用结点表示；杆长——用结点间的距离表示；荷载——作用点移到轴线上。

计算简图Ø 杆件间连接的简化杆件间连接区简化为结点（铰结点和刚结点）（1） 铰结点(Hinge joint)：被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可相对转动。

（2） 刚结点(Rigid joint)被连接的杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动。

预埋钢板焊缝柱屋架柱计算简图梁2. 简化方法Ø 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（support）按受力特征，一般简化为以下四种情况：（1） 滚轴支座（2） 铰支座（3） 定向支座（4） 固定支座（1） 滚轴支座梁 砖墙F y 被支承的部分可以转动和水平移动，但不能竖向移动。

计算简图：用一根支杆表示。

砖墙 （2） 铰支座梁被支承的部分可以转动，但不能移动。

计算简图：用两根相交的支杆表示。

F y F x（3） 定向支座M被支承的部分不能转动,但可以沿一个方向平行滑动。

计算简图：用两根平行支杆表示。

Fy（4） 固定支座M被支承的部分完全被固定。

计算简图：按图表示。

第1章绪论1.1 结构力学的研究对象和任务1.1.1 工程结构的概念与类型在土木工程中，由建筑材料按照一定的方式组成并能够承受荷载或作用的体系称为工程结构，人们在日常生活中常将其简称为结构。

各类建筑物和构筑物，例如房屋建筑中的梁柱板与基础体系，公路、铁路上的桥梁结构和隧道支护结构，水利工程中的水坝、水闸与挡土墙等，都具有各自能承受、传递荷载而起到骨架作用的体系，这部分体系都可视为工程结构。

结构的类型是多种多样的，如按结构构件变形特点可分为柔性结构和刚性结构两大类。

柔性结构有藤网结构、索膜结构、充气结构等；刚性结构有杆件结构、板壳结构和块体结构等。

结构构件从几何角度来看又可以分为三类，按长度l、宽度b及厚度h来考虑，当l b，l h时，称为杆件，杆又分为直杆和曲杆，如图1-1(a)所示。

由杆件所组成的结构称为杆件结构，典型的杆件结构有混凝土框架结构、钢框架结构和拱桁架等。

当h l，h b时，称为板壳，板壳有平面板和曲面板，如图1-1(b)所示。

由板壳组成的结构称为板壳结构，也称为薄壁结构。

平面板结构简称为平板结构，曲面板结构简称为壳体结构，典型的有房屋中的楼板和壳体屋盖等。

当长度、宽度与高度基本相当时，所形成的实心结构称为实体结构，如图1-1(c)所示。

实体结构的典型例子如水工结构中的重力坝等。

结构力学通常所说的结构指的就是杆件结构，其主要研究的对象就是杆件结构的力学行为。

图1-1 杆件、板壳与实体结构图1-1 杆件、板壳与实体结构(续)1.1.2 结构力学的任务和研究方法结构力学是理论力学和材料力学的后续课程，同时又为弹性力学、混凝土结构、砌体结构和钢结构等专业课程提供了进一步的力学知识基础。

理论力学研究物体机械运动的基本规律和刚体的力学分析；材料力学研究单个杆件的强度、刚度和稳定性问题；结构力学研究杆件结构体系的强度、刚度和稳定性问题；弹性力学主要研究实体结构和板壳结构的强度、刚度和稳定性。

强度主要计算结构的内力，为材料强度设计提供可靠依据，保证结构使用时安全可靠而不被破坏。