结构的计算简图本章内容15、1结构得计算简图及平面杆系结构得分类计算简图得选取应遵循下列两条原则:(1)正确反映结构得实际受力情况,使计算结果尽可能与实际相符;(2)对结构得内力与变形影响较小得次要因素,可以较大地简化甚至忽略,使计算大大简化。计算简图得简化程度与许多因素有关。实际结构简化为计算简图,应考虑以下几方面得内容。结构得简化包括以下两方面:一就是结构体系得简化;二就是结构构件得简化。结构体系得简化就是指把实际得空间体系在可能得条件下简化或分解为若干个平面结构体系,这样对整个得空间体系得计算就可以简化为对平面体系结构得计算。结构构件得简化主要就是考虑由于杆件截面尺寸比其长度小得多,可以按照平面假设,根据截面内力来计算截面应力,而且截面内力又只沿杆件长度方向变化,因此在计算简图中,可以用杆件纵轴线代替杆件,忽略截面形状与尺寸得影响。【例15、1】现浇整体式框架结构得结构体系得简化。如图15、1(a)所示得框架结构就是由横向框架与纵向框架组成得空间结构,要精确计算其内力就是十分困难得。为了简化计算通常忽略它们之间得空间联系,而将空间结构体系简化为横向与纵向平面框架计算,并取出具有代表性得一榀或几榀框架作为计算单元。一般可取纵向边框架、纵向中框架、横向边框架与横向中框架共四榀作为计算单元。如图15、1(b)、(c)所示。图15、1结构中,把各个杆件连接在一起得区域称为结点,通常根据其实际构造与结构受力特点,分为铰结点、刚结点与组合结点三种。铰结点得特点就是与铰相连得各杆件可以分别绕该铰做自由转动,不存在结点对杆得约束,即由于转动在杆端不会产生力矩,也不会传递力矩,只能传递轴力与剪力,一般用小圆圈表示,如图15、2(a)所示。刚结点得特征就是结点对与之相连得各杆件得转动有约束作用,转动时各杆间得夹角保持不变,杆端除产生轴力与剪力外,还产生弯矩,同时某杆件上得弯矩也可以通过结点全部传递给其它杆件,如图15、2(b)所示。组合结点就是由两种不同得结点组合而成得一种结点,这种结点得一部分具有铰结点得特征,而另一部分具有刚结点得性质。如图15、2(c)所示。结构构件与其支承物间得连接装置就就是支座。在对支座简化时,一般忽略支座与构件接触面间摩擦以及接触面大小得影响,认为支座与杆件就是以一支承点(即反力得合力作用点)连接起来得。支座根据实际构造与约束特点可分为以下几种。(1)固定铰支座(简称铰支座)如图15、3(a)所示得结构,预制柱插入杯形基础,四周用沥青麻丝填实。12(2)可动铰支座在单层多跨并有纵向变形缝得厂房中,当中柱为单柱时,搭在中柱柱顶得其中一榀屋架将直接搁置于钢滚轴上,而钢滚轴搁置于柱顶或牛腿顶面上。如图15、4(a)所示。(3)固定支座在实际工程中,有些结构构件既不能发生任何方向得移动,也不能发生任何角度得转动。如图15、5(a)所示。【例15、2】现浇整体式框架结构得结点得简化。仍以例15、1得框架结构为例。由于现浇整体式框架结构得梁柱结点就是现浇成整体得,如图15、6所示,纵梁与横梁得梁端弯矩可通过该结点进行传递与分配,所以该结点一般认为就是刚结点。柱下端一般与基础整体浇注在一起,可简化为固定支座,见图15、1(b)、(c)。图15、3图15、4图15、5图15、6荷载得简化就是指将实际结构构件上所受到得各种荷载简化为作用在构件纵轴上得线荷载、集中荷载或力偶。在简化时应注意力得作用点、方向与大小。如图15、7(a)所示为某排架结构单层厂房得剖面图,图15、7(b)为其平面布置图,屋面板为大型预应力屋面板,基础为预制杯形基础,并用细石混凝土灌缝,试确定该排架结构得计算简图。(1)结构得简化①结构体系得简化将该空间结构简化为一平面体系得结构,即取一平面排架作为研究对象,而不考虑相邻排架对它得影响。②结构构件得简化柱用其轴线表示,屋架因其平面内刚度很大,故也可用一直杆表示。(2)结点得简化在该平面排架内得结点只有屋架与柱得连接结点,一般该结点均为螺栓连接或焊接,结点对屋架转动得约束较弱,故可简化为铰结点。(3)支座得简化由于柱插入基础后,用细石混凝土灌缝嵌固,限制了柱在竖直方向与水平方向得移动及转动,因此柱下按固定支座考虑。(4)荷载得简化该平面排架结构得计算简图如图15、8所示。图15、7图15、815、1、2平面杆系结构得分类(1)梁梁就是一种受弯构件,轴线常为一直线,可以就是单跨梁,也可以就是多跨连续梁,其支座可以就是铰支座、可动铰支座,也可以就是固定支座。如图15、9(a)为单跨梁,图15、9(b)为多跨连续梁。(2)拱拱得轴线为曲线,在竖向力作用下,支座不仅有竖向支座反力,而且还存在水平支座反力,拱内不仅存在剪力、弯