建筑力学计算简图物体受力分析详解
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❖ 受力图画错了，必将导致整个分析工作的失 败！
例：
❖ 图示为一外伸简支梁的计算简图。试以杆件 ABCD为对象做出受力图。
建筑力学第二章 计算简图物体受
力分析
§2-1 约束与约束反力
一、概念
§2-1约束与约束反力
自由体： 位移不受限制的物体叫自由体。
一、概念
§2-1 约束与约束反力
自由体：
位移不受限制的物体叫自由体。
非自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。
§2-1 约束与约束反力
一、概念 自由体：位移不受限制的物体叫自由体。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2．节点
❖ ——刚结点、铰接点、组合节点 ❖ 刚结点：
铰接点——忽略销钉的摩擦
组合节点——1-2截面角度不变
3．杆件的简化——
（三）结构受力分析图
❖ 实际建筑物抽象成结构计算简图后，问题就转化
为——纯粹的力学问题.
已知：力学问题求解的第一步就是取分离 体作受力分析图。
——进行结构力学分析时关键的第一步！
FN
5．链杆约束
❖ 两端用光滑铰链与其他物体连接，不计自重 且中间不受力作用的杆件——二力杆。
§2-1 约束与约束反力
FA
6.固定端支座（固定支座）
❖ 约束特点：使杆件既不能移动也不能发 生转动。
❖ 约束反力——两个垂直的分力XA、YA、 Ma
图：
7．定向支座
❖ 约束特点：允许杆端沿与链杆垂直的方向移 动，限制沿链杆方向的移动。
❖ 确定结构计算简图是对结构进行力学分析的起点， 因此，计算简图是否正确，关系到整个建筑物的成 败——重要。
（一）建筑荷载的简化和分类
❖ 结构在建筑自重、用户重量、风力、雪压力等外力 的作用下会产生内力和位移
❖ ——我们把所有作用在结构上的外力称为荷载。 ❖ 而——结构在荷载作用下产生的内力和位移称为结
非自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。
约束： 限制非自由体某些位移的周围物体称
为约束。
注意： 这里，约束是名词，而不是动词的约束
§2-1 约束与约束反力 约束力：
约束对被约束物体的作用 叫约束力。 约束力特点：
① 大小未知；
② 方向与被约束物体的运动方向相反；
③ 作用点在物体与约束的接触点。
§2-1 约束与约束反力 二、常见约束的类型及约束力的确定
❖ 已知：建筑物承受外荷载的骨架称为建筑物的结构。
❖ 从力学角度，用以描述建筑结构的图，即为—
—结构计算简图. ❖ 结构计算简图是对建筑物力学本质的描述，是
从力学的角度对建筑物的抽象和简化，包括三 个环节： ❖ 1．建筑物所受荷载的抽象和简化； ❖ 2．约束的抽象和简化； ❖ 3．结构构件的抽象和简化。
A
Fx
§2-1 约束与约束反力
4．铰支座——固定铰链支座与活动铰链支座
§2-1 约束与约束反力
4．铰支座 （1）固定铰链支座
其简图为
A
FAx FAy
固定铰支反力：用两个正交分量表示。
§2-1约束与约束反力
固定铰链支座
FAy FAx
§2-1 约束与约束反力
（2）活动铰链支座
辊轴反力：必垂直于支承面。
❖ 约束反力——一个沿链杆方向的力N和一个 力偶m。
❖ 图：
§2-1 约束与约束反力
铰链约束实例
蝶铰或 合页
§2-1约束与约束反力
圆柱铰链和固定铰链支座
中 间 铰
§2-1 约束与约束反力
FA
二力杆
§2-2 结构类型与结构计算简图
❖ 一．建筑结构和建筑结构设计 ❖ 建造建筑的用途——各种功能需要， ❖ 其中： ❖ ——抵抗外荷载、为用户提供一个安全、可
1.柔索约束
如：绳索、 链条、
胶带等。
§2-1 约束与约束反力
柔索约束
柔索类约束只能受拉，所以它们的约束反 力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。
FT
P
P
FT1 F'T1 FT2 F'T2
§2-1 约束与约束反力
2.光滑面约束
§2-1 约束与约束反力
光滑面的约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线， 指向受力物体。
❖ 二是结构的构件和构造设计，简称结构设计。
❖ 结构分析的目的：获取建筑结构在各种使 用荷载下的内力。
❖ 结构设计则是：根据结构分析的结果，对 结构的各构件进行设计，并采取相应的构造措 施以保证他们能够承受已知的内力。
❖ 因此建筑力学就是——
❖
解决结构分析过程中遇到的各种问题的
一门学科。
二．结构计算简图
靠的环境，是建筑物最重要的功能之一，也 是房屋最基本的要求。 ❖ 因此，承载能力分析，是建筑物设计中重要 环节。
❖ 建筑物承载能力分析时，首先要对建筑物 进行抽象，去掉其中繁杂的无关内容，只保 留和承载能力有关的核心骨架
❖ ——就像要看一个人站得稳只需看其骨 架……而与他的服饰没有多大关系。
❖ 这种决定建筑物承载能力的核心骨架就称 为——建筑结构，简称结构。
构在荷载作用下的反应。
❖ 具体地说，结构分析就是求在外因（荷载及其它原
因）影响下的内部反应（内力和位移）。
❖ 荷载按分布形式分为：集中荷载、均布荷载 和非均布荷载。
（二）约束的简化和约束力
❖ 以杆系结构为例，杆系结构中基本杆件是杆件，但独立 的杆件是自由体，不能成为结构。
❖ 办法： 将众多的杆件通过杆件与杆件之间的约束——
P P
FN
FN
FNB FNA
§2-1 约束与约束反力 光滑面约束
FN FN’
§2-1 约束与约束反力
3.光滑铰链约束
FN FN
Fx FN
Fy
其约束反力：用两个正交分量表示。
销钉
FAy FAx
A
销钉(中间铰链）反力：用两个正交分量表示。
铰 铰
§2-1 约束与约束反力
光滑圆柱铰链约束
A
Fy
节点，以及杆件与地基之间的约束——支座， 联系成为一个——
非自由的、可以抵御外荷载的杆系——结构。 ❖ 因此：杆系结构的基本组成为——
杆件、节点、支座
1．支座
❖ ——固定支座、铰支座、滚轴支座和滑 移支座。
❖ 固定支座：
铰支座——柱脚：
滑移支座——钢结构支座大样：
滚轴支座——某刚结构支座
常见支座的类型和性质
建筑物的主体设计：
❖ 建筑设计——建筑师承担； ❖ 结构设计——结构工程师完成，包括建筑物的承载
力、刚度和稳定性。 ❖ ——但设计师作为建筑物的总体规划者应该对此过
程有所了解， ❖ 否则——有可能出现你设计的建筑方案在结构上根
本行不通的尴尬。
结构设计的对象是建筑结构，结构设计分
为两大环节：
❖ 一是结构的力学分析，简称结构分析；
例：
❖ 图示为一外伸简支梁的计算简图。试以杆件 ABCD为对象做出受力图。
建筑力学第二章 计算简图物体受
力分析
§2-1 约束与约束反力
一、概念
§2-1约束与约束反力
自由体： 位移不受限制的物体叫自由体。
一、概念
§2-1 约束与约束反力
自由体：
位移不受限制的物体叫自由体。
非自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。
§2-1 约束与约束反力
一、概念 自由体：位移不受限制的物体叫自由体。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2．节点
❖ ——刚结点、铰接点、组合节点 ❖ 刚结点：
铰接点——忽略销钉的摩擦
组合节点——1-2截面角度不变
3．杆件的简化——
（三）结构受力分析图
❖ 实际建筑物抽象成结构计算简图后，问题就转化
为——纯粹的力学问题.
已知：力学问题求解的第一步就是取分离 体作受力分析图。
——进行结构力学分析时关键的第一步！
FN
5．链杆约束
❖ 两端用光滑铰链与其他物体连接，不计自重 且中间不受力作用的杆件——二力杆。
§2-1 约束与约束反力
FA
6.固定端支座（固定支座）
❖ 约束特点：使杆件既不能移动也不能发 生转动。
❖ 约束反力——两个垂直的分力XA、YA、 Ma
图：
7．定向支座
❖ 约束特点：允许杆端沿与链杆垂直的方向移 动，限制沿链杆方向的移动。
❖ 确定结构计算简图是对结构进行力学分析的起点， 因此，计算简图是否正确，关系到整个建筑物的成 败——重要。
（一）建筑荷载的简化和分类
❖ 结构在建筑自重、用户重量、风力、雪压力等外力 的作用下会产生内力和位移
❖ ——我们把所有作用在结构上的外力称为荷载。 ❖ 而——结构在荷载作用下产生的内力和位移称为结
非自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。
约束： 限制非自由体某些位移的周围物体称
为约束。
注意： 这里，约束是名词，而不是动词的约束
§2-1 约束与约束反力 约束力：
约束对被约束物体的作用 叫约束力。 约束力特点：
① 大小未知；
② 方向与被约束物体的运动方向相反；
③ 作用点在物体与约束的接触点。
§2-1 约束与约束反力 二、常见约束的类型及约束力的确定
❖ 已知：建筑物承受外荷载的骨架称为建筑物的结构。
❖ 从力学角度，用以描述建筑结构的图，即为—
—结构计算简图. ❖ 结构计算简图是对建筑物力学本质的描述，是
从力学的角度对建筑物的抽象和简化，包括三 个环节： ❖ 1．建筑物所受荷载的抽象和简化； ❖ 2．约束的抽象和简化； ❖ 3．结构构件的抽象和简化。
A
Fx
§2-1 约束与约束反力
4．铰支座——固定铰链支座与活动铰链支座
§2-1 约束与约束反力
4．铰支座 （1）固定铰链支座
其简图为
A
FAx FAy
固定铰支反力：用两个正交分量表示。
§2-1约束与约束反力
固定铰链支座
FAy FAx
§2-1 约束与约束反力
（2）活动铰链支座
辊轴反力：必垂直于支承面。
❖ 约束反力——一个沿链杆方向的力N和一个 力偶m。
❖ 图：
§2-1 约束与约束反力
铰链约束实例
蝶铰或 合页
§2-1约束与约束反力
圆柱铰链和固定铰链支座
中 间 铰
§2-1 约束与约束反力
FA
二力杆
§2-2 结构类型与结构计算简图
❖ 一．建筑结构和建筑结构设计 ❖ 建造建筑的用途——各种功能需要， ❖ 其中： ❖ ——抵抗外荷载、为用户提供一个安全、可
1.柔索约束
如：绳索、 链条、
胶带等。
§2-1 约束与约束反力
柔索约束
柔索类约束只能受拉，所以它们的约束反 力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。
FT
P
P
FT1 F'T1 FT2 F'T2
§2-1 约束与约束反力
2.光滑面约束
§2-1 约束与约束反力
光滑面的约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线， 指向受力物体。
❖ 二是结构的构件和构造设计，简称结构设计。
❖ 结构分析的目的：获取建筑结构在各种使 用荷载下的内力。
❖ 结构设计则是：根据结构分析的结果，对 结构的各构件进行设计，并采取相应的构造措 施以保证他们能够承受已知的内力。
❖ 因此建筑力学就是——
❖
解决结构分析过程中遇到的各种问题的
一门学科。
二．结构计算简图
靠的环境，是建筑物最重要的功能之一，也 是房屋最基本的要求。 ❖ 因此，承载能力分析，是建筑物设计中重要 环节。
❖ 建筑物承载能力分析时，首先要对建筑物 进行抽象，去掉其中繁杂的无关内容，只保 留和承载能力有关的核心骨架
❖ ——就像要看一个人站得稳只需看其骨 架……而与他的服饰没有多大关系。
❖ 这种决定建筑物承载能力的核心骨架就称 为——建筑结构，简称结构。
构在荷载作用下的反应。
❖ 具体地说，结构分析就是求在外因（荷载及其它原
因）影响下的内部反应（内力和位移）。
❖ 荷载按分布形式分为：集中荷载、均布荷载 和非均布荷载。
（二）约束的简化和约束力
❖ 以杆系结构为例，杆系结构中基本杆件是杆件，但独立 的杆件是自由体，不能成为结构。
❖ 办法： 将众多的杆件通过杆件与杆件之间的约束——
P P
FN
FN
FNB FNA
§2-1 约束与约束反力 光滑面约束
FN FN’
§2-1 约束与约束反力
3.光滑铰链约束
FN FN
Fx FN
Fy
其约束反力：用两个正交分量表示。
销钉
FAy FAx
A
销钉(中间铰链）反力：用两个正交分量表示。
铰 铰
§2-1 约束与约束反力
光滑圆柱铰链约束
A
Fy
节点，以及杆件与地基之间的约束——支座， 联系成为一个——
非自由的、可以抵御外荷载的杆系——结构。 ❖ 因此：杆系结构的基本组成为——
杆件、节点、支座
1．支座
❖ ——固定支座、铰支座、滚轴支座和滑 移支座。
❖ 固定支座：
铰支座——柱脚：
滑移支座——钢结构支座大样：
滚轴支座——某刚结构支座
常见支座的类型和性质
建筑物的主体设计：
❖ 建筑设计——建筑师承担； ❖ 结构设计——结构工程师完成，包括建筑物的承载
力、刚度和稳定性。 ❖ ——但设计师作为建筑物的总体规划者应该对此过
程有所了解， ❖ 否则——有可能出现你设计的建筑方案在结构上根
本行不通的尴尬。
结构设计的对象是建筑结构，结构设计分
为两大环节：
❖ 一是结构的力学分析，简称结构分析；