视频1.2 结构计算简图与分类

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

【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。

支座类型

（1）可动铰支座

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,,,,。

  （2）固定铰支座

图1.4 固定铰支座

相当于2根链杆约束，有水平反力，竖向反力,无反力偶，,,,

  （3）固定支座(固定端)

图1.5 固定端

相当于3根链杆约束，有水平反力，竖向反力,反力偶,,,,

  （4）定向滑动支座

图1.6 滑动支座

相当于2根平行链杆约束，有水平反力，反力偶，无竖向反力，,,,，。

（1）铰结点

图1.7 铰结点

铰结点处转动方向无约束，可自由转动，夹角q 可变。，。线位移连续，角位移不连续，即，,。与、与互为作用力与反作用力。

  （2）刚结点

图1.8 刚结点

刚结点3个方向上均有约束，夹角q保持不变，即刚结点处水平线位移、竖向线位移与角位移均

连续，,,。与、与、与互为作用力与反作用力。

  （3）组合结点

图1.9 组合结点

组合结点由刚结点和铰结点组合而成，注意与完全铰结点的区别，千万不能搞混了。组合结

点，，；完全铰结点，。

工程结构有不同的分类方法。

1. 按结构几何特征分为：杆件结构，板壳结构(薄壁结构)，实体结构

2. 按空间位置分为：平面结构，空间结构

3. 按内力是否静定分为：静定结构，超静定结构

4. 按受力与变形特征分为：

（1）梁，受弯，直梁与曲梁，单跨梁与多跨梁，静定梁与超静定梁等。

         (a) 简支梁               (b) 简支曲梁               (c) 静定多跨梁

(d) 连续梁（超静定）

图1.10 梁

（2）拱，受压

(a) 三铰拱(静定)          (b) 两铰拱(超静定)          (c) 无铰拱(超静定)

图1.11 拱

（3）刚架，含有刚结点，受弯

(a) 简支刚架            (b) 三铰刚架        (c) 超静定刚架

图1.12 刚架

（4）桁架，全部为直杆，铰结点，结点荷载，二力杆，链杆，只有轴力

(a) 静定桁架                             (b) 超静定桁架

图1.13 桁架

（5）组合结构，梁式杆+链杆

图1.14 加劲梁

（6）悬索结构，如斜拉桥，悬索桥等

图1.15 斜拉桥

（7）其他新型结构，随科学技术的发展，不断出现新的结构形式，如国家体育场鸟巢等。