结构力学：结构计算简图

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：确定计算简图的原则是：计算简图应尽可能反映实际结构的主要受力、变形等特性；保留主要因素，忽略次要因素，使计算简图便于分析计算。实际结构均为三维空间结构。这样，便得到如图 1-10所示的计算简图。即用图 1-12或图 1-12来计算排架结构中屋架的内力和位移，用图 1-12来计算排架结构中柱子的内力和位移。

实际工程是很复杂的，如果不做任何简化，分析计算将十分困难。

分析实际结构，需利用力学知识和工程实践经验，经过科学的抽象，并根据实际受力、变形规律等主要因素，对结构进行合理的简化。这一过程称为力学建模，经简化后可以用于分析计算的模型，称为结构的计算简图。

确定计算简图的原则是：

（1）计算简图应尽可能反映实际结构的主要受力、变形等特性；

（2）保留主要因素，忽略次要因素，使计算简图便于分析计算。

实际结构均为三维空间结构。为方便分析，在一些情况下可以简化为二维平面结构。空间结构与平面结构的分析方法基本相同，掌握了平面结构的分析方法后不难将其扩展到空间结构，因此，本书主要介绍平面结构。

前面介绍了结构的杆件、结点及支座等各组成部分的简化，下面通过简单的工程实例说明结构体系简化过程的步骤和方法。

例如一根梁两端搁在墙上，上面放一重物［见图 l-10（a）］。简化时，梁本身用其轴线来代表。重物近似看作集中荷载，梁的自重则视为均布荷载；两端墙限制梁的运动，说明墙的作用功能是支座。至于两端墙对梁的支座反力，其分布规律是难以知道的，现假定为均匀分布，并以其作用于墙宽中点的合力来代替。考虑到支承面有摩擦，梁不能左右移动，但受热膨胀时仍可伸长，故可将其一端视为固定铰支座，而另一端视为活动铰支座。这样，便得到如图 1-10（b）所示的计算简图。显然，只要梁的截面尺寸、墙宽及重物与梁的接触长度均比梁的长度小许多，则做上述简化在工程上合理的。

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图1-10

又如图 1-11（a）所示的是由屋架、柱、吊车梁、基础等构件组成的平面排架结构，若沿垂直于纸面方向将若干个平面排架结构相隔一定的距离布置，通过连接构件就可构成空间体系的单层厂房，由于每一榀排架结构的受力基本相同，因此设计时可以取出单榀排架按平面结构计算。

屋架、吊车梁等构件都是预制的，施工时先将基础、柱子现浇好，然后把屋架安放于柱顶，由预埋件通过螺栓连接就形成了平面排架结构。它的计算简图如图 1-11（b）所示，其中型钢制作的屋架结点简化成铰结点，屋架与柱子的连接，简化成铰结点，对于柱子与基础的连接，可简化成固定支座。

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图1-11

为了简化计算，可把柱子视作屋架的基础，把屋架拿出来单独计算，其计算简图如图 1-12（a）所示，至于支座形式可视具体连接方法而确定，若跨度比较大，为了释放热胀冷缩引起的应力，可以把其中一个支座做成在水平方向是可动的，其计算简图如图 1-12（b）所示，排架的计算简图则如图1-12（c）所示，其中屋架用一根 EA＝∞ 的杆件来代替。即用图 1-12（a）或图 1-12（b）来计算排架结构中屋架的内力和位移，用图 1-12（c）来计算排架结构中柱子的内力和位移。

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图1-12

结构力学：结构计算简图

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