結構計算簡圖一、結構計算簡圖的概念

工程中結構的實際構造比較復雜，其受力及變形情況也比較復雜，完全按照結構的實際工作狀態(tài)進行分析往往是困難的。因此在進行力學計算前，必須先將實際結構加以簡化，分清結構受力、變形的主次，抓住主要因素，忽略一些次要因素，將實際結構抽象為既能反映結構的實際受力和變形特點又便于計算的理想模型，稱為結構的計算簡圖。結構計算簡圖的概念

選取結構計算簡圖的原則如下：

1）必須使計算簡圖盡可能正確地反映結構的實際情況。

2）忽略次要因素，便于分析計算。

二、桿件結構的簡化

在選取桿件結構的計算簡圖時，通常對實際結構從以下幾個方面進行簡化。

1.結構體系的簡化

結構體系的簡化就是把有些實際空間整體的結構，簡化或分解為若干個平面結構。

二、桿件結構的簡化

2.桿件的簡化

桿件用其軸線表示。直桿簡化為直線，曲桿簡化為曲線。

3.結點的簡化

結構中各桿件間的相互連接處稱為結點。二、桿件結構的簡化

在選取桿件結構的計算簡圖時，通常對實際結構從以下幾個方面進行簡化。

二、桿件結構的簡化

（1）鉸結點

鉸結點的特征是所連各桿都可以繞結點中心相對轉動，即在結點處各桿之間的夾角可以改變。

例如，在圖a所示木結構的結點構造中，是用鋼板和螺栓將各桿端連接起來的，各桿之間不能有相對移動，但允許有微小的相對轉動，故可作為鉸結點處理，其簡圖如圖b所示。（2）剛結點

匯交于該點的各桿端相互固結在一起，既不能相對移動又不能相對轉動，這種結點稱為剛結點。圖a為鋼筋混凝土結構的結點構造圖，其簡圖如圖b所示。剛結點的特征是當結構發(fā)生變形時，匯交于該結點的各桿端間相對轉角為零。

在實際結構的某些結點處，有些桿件為剛結，同時也有些桿件為鉸結，這類結點是剛結點和鉸結點的組合，稱為組合結點(圖a)，其簡圖如圖b所示。

把結構與基礎或支承部分連接起來的裝置稱為支座。平面結構的支座根據(jù)其支承情況的不同可簡化為活動鉸支座、固定鉸支座、定向支座和固定端支座等幾種典型支座。對于重要結構，如公路和鐵路橋梁，通常制作比較正規(guī)的典型支座，以使支座反力的大小和作用點的位置能夠與設計情況較好地符合；對于一般結構，則往往是一些比較簡單的非典型支座，這就必須將它們簡化為相應的典型支座。4．支座的簡化在房屋建筑中，常在某些構件的支承處墊上瀝青杉板之類的柔性材料（圖a），當構件受到荷載作用時，它的端部可以在水平方向作微小移動，也可以作微小的轉動，因此可簡化為活動鉸支座。圖b表示一木梁的端部，它通常是與埋設在混凝土墊塊中的錨栓相連接，在荷載作用下，梁的水平移動和豎向移動都被限制，但仍可作微小的轉動，因此可簡化為固定鉸支座。(a)(b)(c)

圖c所示屋架的端部支承在柱上，并將預埋在屋架和柱上的兩塊鋼板焊接起來，它可以阻止屋架的移動，但因焊接的長度有限，屋架仍可作微小的轉動，因此可簡化為固定鉸支座。圖d、e所示插入杯形基礎內(nèi)的鋼筋混凝土柱，若用瀝青麻絲填實（圖d），則柱腳的移動被限制，但仍可作微小的轉動，因此可簡化為固定鉸支座；若用細石混凝土填實（圖e），當柱插入杯口深度符合一定要求時，則柱腳的移動和轉動都被限制，因此可簡化為固定端支座。圖f所示懸挑陽臺梁，其插入墻體內(nèi)的部分有足夠的長度，梁端的移動和轉動都被限制，因此可簡化為固定端支座。(d)(e)(f)5．荷載的簡化與分類荷載是作用于結構上的主動力。荷載一般簡化為集中荷載和分布荷載。作用于結構上的荷載可作如下分類：

(1)按荷載作用的時間分類①恒載。指長期作用于結構上的荷載，例如結構的自重、永久固定于結構上的設備的重力等，其大小、位置、方向都不變。②活載。指暫時作用于結構上且位置可以變動的荷載，例如人群荷載、風荷載、雪荷載、車輛荷載、吊車荷載等。①靜荷載。靜荷載是指其大小、位置和方向都不隨時間變化的荷載，加載過程緩慢、不會使結構產(chǎn)生振動，可以略去慣性力的影響。如結構的自重、水壓力和土壓力等。

(2)按荷載作用的性質(zhì)分類②動荷載。動荷載是隨時間變化的荷載，會使結構產(chǎn)生顯著的沖擊或振動，使之發(fā)生不容忽視的加速度和相應的慣性力。如沖擊荷載、突加荷載以及動力機械運動時產(chǎn)生的荷載等。有些動荷載如車輛荷載、風荷載和地震作用荷載等，一般可將其大小擴大若干倍后按靜荷載處理，但在特殊情況下要按動荷載考慮。(2)按荷載作用的性質(zhì)分類例:試選取圖示單層工業(yè)廠房的計算簡圖。

解:

1)結構體系的簡化。該單層工業(yè)廠房是由許多橫向平面單元，通過屋面板和吊車梁等縱向構件聯(lián)系起來的空間結構。由于各個橫向平面單元相同，且作用于結構上的荷載一般又是沿廠房縱向均勻分布的，因此作用于結構上的荷載可通過縱向構件分配到各個橫向平面單元上。這樣就可不考慮結構整體的空間作用，把一個空間結構簡化為若干個彼此獨立的平面結構來進行分析、計算。

2)構件的簡化。立柱因上下截面不同，可用粗細不同的兩段軸線表示。屋架因其平面內(nèi)剛度很大，可簡化為一剛度為無限大的直桿。

3)結點與支座的簡化。屋架與柱頂通常采用螺栓連接或焊接，可視為鉸結點。立柱下端與基礎連接牢固，嵌入較深，可簡化為固定端支座。

4)荷載的簡化。由吊車梁傳到柱子上的壓力，因吊車梁與牛腿接觸面積較小，可用集中力F1、F2

表示；屋面上的風荷載簡化為作用于柱頂?shù)囊凰郊辛3；而柱子所受水平風力，可按平面單元負荷寬度簡化為均布線荷載。

經(jīng)過上述簡化，即可得到廠房橫向平面單元的計算簡圖，如圖所示。單層工業(yè)廠房及其計算簡圖如圖

例:試選取圖示三角形屋架的計算簡圖。

解:此屋架由木材和圓鋼制成。上、下弦桿和斜撐由木材制成，拉桿使用圓鋼，對其進行簡化時各桿用其軸線代替；各桿間允許有微小