第十一章-结构的计算简图

第二节 荷载的分类
第二节 荷载的分类
一、按荷载作用的范围分类
（一）分布荷载
是指满布在结构某一表面上的荷载，可分为均布荷载和 非均布荷载两种。
（二）集中荷载 作用在结构上的荷载一般总是分布在一定的面积上，
当分布面积远小于结构的尺寸时，则可认为此荷载是作用
在结构的一点上，称为集中荷载。
二、按荷载作用的时间长短分类
1.铰结点
铰结点的特点是与铰结点相 连接的各杆件在连接处可以 相对转动，但不能相对移动 ，同时假定不存在转动摩擦 ，铰结点能传递力，但不能 传递力矩。这种理想情况在 实际结构中并不存在，但螺 栓、铆钉、榫头的连接处， 其刚性不大，而变形、受力 特征与此近似，可作为铰结 点处理。
2.刚结点
刚性结点的特点是与刚结 点相连接的各杆件在连接处 既不能相对转动，也不能相 对移动，刚结点既能传递力 ，也能传递力矩。如现浇钢 筋混凝土框架结点或其他连 接方法使连结点的刚性很大 ，即属于此种情况。
实际工程中的结构都是空间结构，但大多数结构在设计 中是被分解为平面结构来计算的。不过在有些情况下，必 须考虑结构的空间作用。
（二）按照儿何观点，结构可分为杆系结构、板壳结构、实 体结构
1.杆系结构 长度方向的尺寸远大于横截面尺寸的构件称 为杆件。由若干杆件通过适当方式连接起来组成的结构体 系称为杆系结构。如果组成结构的所有各杆件的轴线都位 于某一平面内，并且荷载也作用于此同一平面，则这种结 构称为平面杆系结构，否则便是空间杆系结构。
（二）材料性质的简化
常用的建筑材料有钢材、木材、混凝土、钢筋 混凝土、砖、石等，在结构受力分析时，为简化 计算，一般均可将这些材料假定为均匀、连续、 各向同性、完全弹性或弹塑性体。此时材料的物 理参数为常量，使计算大为简化。但要注意上述 假定对象对金属材料，在一定受力范围内是适合 的，但对其他材料都只能是近似的，特别是木材 的顺纹与横纹方向的物理性质是不同的，在应用 计算结果时给予适当考虑。
2.板壳结构 厚度方向的尺寸远小于长度和宽度方向尺寸 的结构。其中：表面为平面的称为板(如图11-2(a)所示)， 表面为曲面的称为壳(如图11-2(b)所示)。例如一般的钢筋 混凝土楼面均为平板结构，一些特殊形体的建筑如悉尼歌
剧院的屋面就为壳体结构。
3.实体结构 长、宽、厚三个方向尺寸相近的结构。如挡 土墙(如图11-3(a)所示)、建筑物基础等、设备基础(如图
三、按荷载作用的性质分类
（一）静荷载
静荷载是指荷载从零慢慢增加至最后的确定数值后， 其大小、位置和方向就不再随时间而变化，这样的荷载称 为静荷载。如结构的自重、一般的活荷载等。
（二）动荷载
动荷载是指荷载的大小、位置、方向随时间的变化而迅 速变化，称为动荷载。在这种荷载作用下，结构产生显著 的加速度，因此，必须考虑惯性力的影响。如动力机械产 生的荷载、地震力等。
二、平面杆件结构的简化
确定结构的计算简图时，应从结构体系、材料、支座、 荷载四个方面进行简化。
（一）结构体系的简化
结构体系的简化包含了体系、杆件及结点的简化。实际 结构一般均为由各部件连接的空间结构，以承受来自各方 面的荷载。但一般来说，均可忽略一些次要的空间约束而 将实际空间结构简化为平面结构，使计算大大简化。对组 成结构的各杆件而言，截面上的应力可由截面内力来确定 。故在计算内力时，杆件(无论直杆还是曲杆)用其轴线表 示，杆件间的连接区域在计算中均简化为结点。
11-3(b)所示)、重力式堤坝。
在建筑工程领域内，杆系结构是应用最 为广泛的一种结构形式，几乎在所有工程 的结构设计中都含有杆系结构的设计，故 结构力学将杆系结构作为主要研究对象。 通常所说的结构力学指的就是杆系结构力 学。
三、结构、构件的基本要求
（一）强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要求 （二）刚度要求 （三）稳定性要求
确定计算简图的一般原则是： 1.尽可能简单——既要忽略次要因素，使计算 工作尽量简化，又要使计算结果有足够的精确性 。 2.尽可能符合实际——计算简图应尽可能反映 实际结构的主要受力、变形等特性
需要说明的是，对于同一结构，计算简 图不是惟一不变的。计算简图的选择与结 构的重要性、设计阶段、计算问题的性质 有关，随着人们认识水平的提高，科学水 平的进步及计算目的、手段不同，同一结 构也可能出现不同的计算简图。
（一）恒载
恒载是指作用在结构上的不变荷载，即在结构建成以后 ，其大小和位置都不再发生变化的荷载，例如，构件的自 重和土压力等
（二）活载
活荷载是指在施工和建成后使用期间可能作用在结构上 的可变荷载。所谓可变荷载，就是这种荷载有时存在、有 时不存在，它们的作用位置及范围可能是固定的(如风荷 载、雪荷载、会议室的人群重力等)，也可能是移动的(如 吊车荷载、桥梁上行驶的车辆、会议室的人群等)。
以上是从三种不同角度将荷载分为三类，但它们不是孤 立无关的，例如，结构的自重，它既是恒载，又是分布荷 载，也是静荷载。
第三节 结构的计算简图
一、确定计算简图的原则 实际工程结构是很复杂的，必须进行简化，否
则分析计算将十分困难。将实际结构进行简化的 过程，称为力学建模，简化后可以用于分析计算 的模型，称为结构计算简图。
狭义的结构往往指的就是杆系结构，而通常 所说的建筑力学就是指杆系结构力学。
二、结构的类型
结构的类型，也就是实际结构物计算简图的类型。
（一）按照空间观点，结构可分为：
1.平面结构 组成结构的所有杆件的轴线和作用在结构上 的荷载都在同一平面内的结构。
2.空间结构 组成结构的所有杆件的轴线或荷载不在同一 平面内的结构。
（三）支座的简化
支座是支承结构或构件的各种装置。它 具有两方面作用：一是限制位移(限制结构 朝某方向移动或转动)；二是传递力(将上部 结构或构件的力传递给下部结构或构件)。
学习目标：
1．了解结构的概念、构件的基本类型及荷载 的分类；
2．掌握结构计算简图的概念及结点、支座、 荷载的计算简图；
3．了解平面杆系结构的分类。
第一节 结构及其类型
第一节 结构及其类型
一、结构
建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨 架作用的部分称为工程结构，简称为结构。房 屋中的梁柱体系，水工建筑物中的闸门和水坝 ，公路和铁路上的桥梁和隧洞等，都是工程结 构的典型例子。