结构:建筑物中支承荷载并起骨架作用的部分。房屋结构:房屋建筑中,由屋架、梁、板、柱、基础等构件组成的体系。本章讨论静定结构的几何构成及内力计算问题。§11-1结构计算简图实际结构很复杂,完全按照实际情况进行力学分析是不可能的,也不必要。因此在对实际结构进行力学计算之前,将实际结构加以简化,略去不重要细节,用一个简化的图形代替实际结构,这种图形叫做结构计算简图。计算简图应满足下列要求:1.基本上反映实际结构的工作性能。2.计算简便。从实际结构到计算简图的简化,主要是以下几个方面的简化。一、支座的简化一根搁置在砖墙上的钢筋混凝土梁,受均布荷载Q作用,严格按照实际情况去计算很难办到,于是将梁的支承情况作如下处理:1.在一端墙宽的中点设置固定铰支座。2.在另一端墙宽的中点设置可动铰支座,梁本身用轴线代替。即计算简图为简支梁。杯形基础通常可简化为可动铰支座,固定铰支座及固定支座三种。二、结构的简化结构的简化包括:结构的结点的简化和结构中各构件图形的简化。结点:结构中两个或两个以上的杆件共同联结处。钢结构、木结构和钢筋混凝土结构的联结方式很多,但在计算简图中一般简化为铰结点和刚结点两种。1)铰结点铰结点特征:各杆都可以绕铰结点自由转动。木屋架结点比较接近铰结点。2)刚结点刚结点特征:结点处各杆之间的夹角保持不变,即结点处各杆既不能产生相对移动又不能产生相对转动。钢筋混凝土结构中刚结点很容易实现。确定结点简图除考虑结点构造外,还要考虑整个结构的几何构成对结点内力的影响。如工程中钢桁架和钢筋混凝土桁架,虽从结点的构造上看接近于刚结点,但其受力状态与一般钢架不同,其内力以轴力为主,弯曲内力是次要的,可以忽略,因而将其简化为铰接。3)构件的简化构件的截面尺寸通常比杆长度小得多,计算简图中杆件用其轴线表示,杆件之间的联接用结点表示,杆长用结点间的距离来表示。三、荷载的简化计算简图上通常都将荷载作用在杆轴上,并简化为分布荷载和集中荷载两种形式。§11-2平面结构的几何构造分析一、几何构造分析的几个概念1)何不变体系和几何可变体系结构的构造稳定与否可分为两类:几何不变体系和几何可变体系几何不变体系:在不考虑材料的应变条件下,体系的位置和形状是不能改变的。几何可变体系:在不考虑材料的应变条件下,体系的位置和形状是可以改变的。建筑结构中的体系必须是几何不变体系。2)由度和约束物体在平面内的运动可分解为在平面内的移动和转动。若物体由AB位置改变到A´B´,这个物体在X轴方向移动用ΔX表示,在Y轴方向移动用ΔY表示,转动用Δθ表示,有三个独立坐标X、Y、θ就可以确定物体的位置。则我们说一个物体在平面上有三个自由度。对于结构体系而言,如果它有N个独立的坐标就能确定结构的位置,我们说这个结构体系的自由度为N。一般房屋建筑都是几何不变体系,且自由度为零。凡是自由度大于零的体系都是几何可变体系。而几何不变体系的自由度一定等于或小于零。约束是物体运动的限制条件,一个约束限制物体的一个自由度。一个链杆相当于一个约束,平面内没有任何约束的一个点有两个自由度。一个铰相当于两个约束,平面内没有任何约束的物体有三个自由度。在限制物体的自由度方面,一个铰与两根链杆等效。二、几何不变体系的组成规律1)一个点与一个物体之间的联接用两根链杆将C点与物体AB联接,C点的自由度为零。如果用三根链杆将C点与物体AB联接,C点的自由度仍然为零,它只减少了两个自由度,共用四根、五根……也都只减少两个自由度。我们将这些多余的约束称为多余约束。多余约束的个数就是体系的约束个数与自由度的差值。本来是几何可变的体系,经过微小位移后成为几何不变体系者称为瞬变体系。要组成一个没有多余约束的几何不变体系,不仅要注意约束个数,还要注意约束布置。规律1:一个物体与一个点,用两根不在一直线上的链杆相联,组成几何不变体系,且没有多余的约束。2)两个物体相联结规律2:两个物体用一个铰和轴线不通过此铰的链杆联接,组成几何不变体系,且没有多余的约束。规律3:两个物体用三根不全平行又不全交于一点的链杆联接,组成几何不变体系,且没有多余的约束。3)三个物体相联结规律4:三个物体用不在同一直线上的三个铰相互联结,组成几何不变体系,且没有多余的约束。基本规律:铰结三角形是几何不变体系,这个基本规律可叫做三角形规律。三、超静定结构的概念几何不变体系且没有多余约束的结构是静定结构。可用静力平衡方程求约束反力。几何不变体系且有多余约束的结构称超静定结构。不能用静力平衡方程求约束反力。§11-3静定多跨梁、斜梁、静定钢架一、静定多跨梁1.静定多跨梁的构成分析由铰联结穿过几个跨度且静定的一组梁称为静定多跨梁。也可理解为它是在超静定