结构力学静定平面桁架

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第五章静定平面桁架(李廉锟_结构力学)全解

第五章静定平面桁架(李廉锟_结构力学)全解

除一杆外,其余均汇交于一点(力矩法)或均平行(投影法),则该杆
内力仍可首先求得。
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02:31
§5-3 截面法
结构力学
示例1:试求图示桁架中杆EF、ED,CD,DG的内力。
截面如何选择?
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02:31
§5-3 截面法
解: (1) 求出支座反力FA和FB。
结构力学
(2) 求下弦杆CD内力,利用I-I截面 ,力矩法 取EF和ED杆的交点E为矩心, CD杆内力臂为竖杆 高h,由力矩平衡方程∑ME=0,可求CD杆内力。
结构力学
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§5-1 平面桁架的计算简图
二、按外型分类
1. 平行弦桁架
结构力学
2. 三角形桁架
3. 抛物线桁架
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02:31
§5-1 平面桁架的计算简图
三、按几何组成分类
1. 简单桁架 (simple truss)
结构力学
2. 联合桁架 (combined truss)
3. 复杂桁架 (complicated truss)
1 F A
2 F
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02:31
§5-2 结点法
结点法计算简化的途径:
结构力学
2.对称结构受对称荷载作用, 内力和反力均为对称:
受反对称荷载作用, 内力和反力均为反对称。
E 点无荷载,红色杆不受力 垂直对称轴的杆不受力 对称轴处的杆不受力
FAy FAy
FBy FBy
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02:31
§5-3 截面法
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02:31
§5-2 结点法
10 kN 5 kN 2m

结构力学第5章静定平面桁架共24页PPT资料

结构力学第5章静定平面桁架共24页PPT资料
此杆内力C与o外py力rFig相h等t 2,01另9一-2杆0为19零A杆s,po如s图e P5-t5y(dL)所td示. 。
(2) T型结点。两杆在同一直线上的三杆结点,当结点不受外 力时,第三杆为零杆,如图5-5(b)所示。若外力F与第三杆共线, 则第三杆内力等于外力F,如图5-5(e)所示。
(a)
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(a)
(b )
A
A
B
B
C
图5-1
2.计算简图中引用的基本假定
(1)桁架中的各结点都是光滑的理想铰结点。 (2)各杆轴线都是直线,且在同一平面内并通过铰的中心。 (3)荷载及支座反力都作用在结点上且在桁架平面内。
上述假定,保证了桁架中各结点均为铰结点,各杆内只有
(a)
(b)
(c)
(d)
Ev(ae ) luation only. (f)
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图5-4
§5-2 结点法
桁架计算一般是先求支座反力后计算内力。计算内力时可截 取桁架中的一部分为隔离体,根据隔离体的平衡ห้องสมุดไป่ตู้件求解各杆的 轴力。如果截取的隔离体包含两个及以上的结点,这种方法叫截 面法。如果所取隔离体仅包含一个结点,这种方法叫结点法。
当取某一结点为隔离E体va时lu,a由tio于n结o点nl上y.的外力与杆件内力组 ea成te一d平w面it汇h A交s力p系os,e.则S独lid立e的s f平or衡.方N程ET只3有.5两C个l,ie即ntΣPFxr=o0f,ileFy5=.02。.0

结构力学课件第五章 桁架

结构力学课件第五章 桁架

a 为 截 面 单 杆
截 面 单 杆
FP
FP
平行情况
b为截面单杆
所作截面截断三根以上的杆件,如除了杆b外, 其余各杆均互相平行,则由投影方程可求出杆b 轴力。
联合桁架举例一
K
K
用结点法计算出1、2、3结点后,无论向结点 4或结点5均无法继续运算。 作K-K截面:M8=0,求FN5-13;进而可求其它杆内力。
15kN
FB=120kN
B
+60
D
+60 30 40
E G
15kN
20
FAH=120kN 60 A -120 C -20 FAV=45kN 15kN
4m 4m
45
F
-20
15kN 4m
到结点B时,只有一个未知力FNBA, 最后到结点A时,轴力均已求出, 故以此二结点的平衡条件进行校核。
FyDG FxDG
FA
几点结论
(1) 用截面法求内力时,一般截断的 杆件一次不能多于三个(特殊情况例外)。 (2) 对于简单桁架,求全部杆件内力 时, 应用结点法;若只求个别杆件内力, 用截面法。 (3) 对于联合桁架,先用截面法将联 合杆件的内力求出,然后再对各简单桁架 进行分析。
截面法中的特殊情况:
注意
对两未知力交点取矩(称为力矩法) 或沿与两个平行未知力垂直的方向 投影(称为投影法)列平衡方程, 可使一个方程中只含一个未知力。
(1)力矩法 设支座反力已求出。

FA

FB
求EF、ED、CD三杆 的内力。 取左部分 作截面Ⅰ-Ⅰ, 为隔离体。
FNCD
0 ME (拉) h
FNEF
FYEF FXEF

结构力学第5章静定平面桁架-PPT课件

结构力学第5章静定平面桁架-PPT课件
第5章 静定平面桁架
本章内容 桁架的特点及分类,结点法、截面法及其联合应用,
对称性的利用,几种E梁v式alu桁a架tio的n 受on力ly特. 点,组合结构的 ea计te算d 。with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
Copyright 2019目-2的0要19求Aspose Pty Ltd.
当取某一结点为隔离E体va时lu,a由tio于n结o点nl上y.的外力与杆件内力组 ea成te一d平w面it汇h A交s力p系os,e.则S独lid立e的s f平or衡.方N程ET只3有.5两C个l,ie即ntΣPFxr=o0f,ileFy5=.02。.0
可解出两个C未o知py量ri。gh因t此20,1在9-一2般01情9况A下sp,o用se结P点ty法L进td行. 计算时,
图5-3
间称为节间,其间距d称为节
间长度。
4.桁架的分类
(1) 按几何外形分
1) 平行弦桁架、2) 折弦桁架、3) 三角形桁架,分别如图54(a)、(b)、(c)所示。
(2) 按有无水平支座反力分
1)梁式桁架 如图5-E4(vaa)、lu(abt)i、o(nc)o所n示ly。. eated2)w拱ith式A桁s架po如se图.S5l-i4d(ed)s所fo示r。.NET 3.5 Client Profile 5.2.0
节点长度 跨度
ea也te分d为w斜it杆h A和s竖p杆os,e.如S图lid5e-3s for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
所示。两支C座o之py间ri的gh水t平20距19-2019 Aspose Pty Ltd.
离l称为跨度,支座联线至桁

第五章静定平面桁架(李廉锟结构力学)全解PPT课件

第五章静定平面桁架(李廉锟结构力学)全解PPT课件

X0, FN CE FN CH 0
Y0 , 10 2 F k N Cs N Ei n F N C D 0

FN CD 1k 0N 215(22.3 61kk 0N N)
F N CH F N CE 2.3 2 6kN
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*
§5-2 结点法
5 kN 2m
A 20 kN
10 kN
10 kN 10 kN
通常假定未知的轴力为拉力,计算结果得负值表示轴力 为压力。
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*
§5-2 结点法
结构力学
例5-1 试用结点法求三角形桁架各杆轴力。
5 kN 2m
A 20 kN
10 kN
10 kN 10 kN
C
E
F
G
DHBiblioteka 2 m 4=8 m5 kN
B 20 kN
解: (1) 求支座反力。
FxA 0
FyA 20kN(↑)
X0 Y 0
F N AE co sF N AG 0
2k 0 N 5 k N F N Ac E o 0 s
有 所以
FN AE 1k 5N 533.k5N (4压)
F N AG F N AE co s33.2 5 53k 0(N 拉)
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*
§5-2 结点法
10 kN
10 kN 10 kN
5 kN
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*
§5-1 平面桁架的计算简图
二、按外型分类
1. 平行弦桁架
2. 三角形桁架
3. 抛物线桁架
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结构力学
*
§5-1 平面桁架的计算简图
三、按几何组成分类

结构力学第5章静定平面桁架

结构力学第5章静定平面桁架
结构的稳定性不足可能导致结构变形、失稳甚至 破坏。
稳定性分析方法
静力分析法
01
通过计算结构在静力荷载作用下的内力和变形,评估结构的稳
定性。
动力分析法
02
利用结构的振动特性,通过分析结构的自振频率和振型,判断
结构的稳定性。
实验法
03
通过实验测试结构的实际性能,包括加载实验和疲劳实验等,
评估结构的稳定性。
结构力学第5章静定平面桁架

CONTENCT

• 静定平面桁架概述 • 静定平面桁架的组成元素 • 静定平面桁架的内力分析 • 静定平面桁架的位移分析 • 静定平面桁架的稳定性分析
01
静定平面桁架概述
定义与特点
定义
静定平面桁架是一种由杆件组成的结构,各杆件仅在结点处相互 连接,且不承受轴向力。
位移计算方法
02
01
03
位移计算是结构力学中的基本问题之一,其目的是确 定结构在受力作用下的位移。
位移计算方法包括图乘法、单位载荷法、有限元法等 。
图乘法是计算位移的常用方法之一,适用于静定结构 和超静定结构的分析。
位移与内力的关系
位移与内力之间存在一定的关 系,这种关系可以通过结构力 学中的平衡方程和变形协调方 程来描述。
特点
具有明确的几何形状和结构特性,能够承受各种外力而不会发生 变形或移动。
静定平面桁架的应用场景
桥梁工程
静定平面桁架广泛应用于桥梁工程中,作为主要承 载结构,如钢桥、拱桥等。
建筑结构
在大型工业厂房、仓库、展览馆等建筑中,静定平 面桁架常被用作屋面或楼面的承重结构。
机械制造
在机械制造领域,静定平面桁架用于制造各种设备 的基础框架和支撑结构。

结构力学之静定平面桁架

结构力学之静定平面桁架

450 N1 P
静定平面桁架
A
B Nb
X B P Y
UNIVERSITY OF JINAN
为求Nb,取结点B为研究对象, ∑X=0,
2 N b P cos 45 P 2
0
(拉力)
静定平面桁架
(三)结点法和截面法的联合应用
在例题3中,先用截面法求出部分杆的轴力后,再用结 点法求出b杆的轴力。在一道题中,结点法和截面法都 得到了应用。求解桁架,不必拘泥与那种方法,只要 能快速求出杆件的轴力,就是行之有效的。 1.基本理论 隔离体(研究对象),平衡力系 2.技巧 (1)结点法和截面法的联合应用,不分先后,简单、快捷 求出内力为前提。 (2)巧取隔离体,即巧作截面,避免求解联立方程。 (3)尽力避免求未知力臂,可把所求力沿其作用线延长至 恰当位置后分解,先求分力,再用相似定理求该力。 (4)结点法求解时,选恰当的坐标系,尽力避免求联立方 程。 (5)有零杆的结构,先去掉零杆。
静定平面桁架
原结构去掉零杆后变为下图:
UNIVERSITY OF JINAN
通过此题的过程,我们要学会巧取坐标系, 掌握受力图的画法。
静定平面桁架
(二)截面法(截取两个以上结点作为研究对象) 1.截面法的应用条件:
截面所截断的各杆中,未知力的个数不超过3个
UNIVERSITY OF JINAN
2.截面单杆的概念
解:1)先找零离力杆。
N67=0,N63=0, N85=0 2)取结点8为研究对象,画出 受力图
3
4
5
4m 1
3m N87 8 40 kN N85=0 3m ∑X=0,N87+40=0, 得: N87= -40 kN(得负值表示受压)

结构力学 05 静定平面桁架

结构力学 05 静定平面桁架
3.荷载和支座反力都作用在结点上,并且都 位于桁架的平面内。
§5.1
概述
桁架的组成与分类
• 桁架的杆件根据其所处的不同位置,将杆件分为腹杆和弦杆,腹杆有斜杆和竖杆两 种,弦杆一般可分为上弦杆和下弦杆,弦杆相邻结点间距为节间长度,支座中心间 的水平距离成为跨度桁架最高点到支座连线的距离成为桁高
§5.1
解:(1)求支座反力
以整体桁架为研究对象,受力图如图5.18a所示,先求支座反力:
FAy 19KN FBy 17KN
§5.2
桁架内力的计算方法
(2)求杆1、2和3的内力
作截面mn假想将此三杆截断,并取桁架的左半部分为研究对象,设所截三
杆都受拉力,这部分桁架的受力图如图5.18b所示。列平衡方程:
3. X形结点:四杆结点且两两共线, 4. K形结点:四杆结点,其中两杆共线,而
并且结点上无荷载时,则共线两 另外两杆在此直线同侧且交角相等,并且结
杆内力大小相等方向相同
点上无荷载,则非共线两杆内力大小相等方
向相反(一为拉力,则另一侧为压力)
§5.2
桁架内力的计算方法
5. 对称性:首先结构对称,结构的杆件以及支座对一个轴对称,则称该结 构为对称结构。其次荷载对称,荷载的大小、作用点、方向都关于一个轴 对称。并且结构与荷载同一个对称轴,其内力和反力也基于该对称轴对称。
中经常采用的一种形式,在中等跨度18~24m的工业厂房中采用得较多。
§5.4
静定结构特性
静定结构有静定梁、静定刚架、三铰拱、静定桁架等类型。虽然这些 结构形式各有不同,但它们有如下的共同特性:
FN34 22.36KN
Fy 0
20
1 5
FN 34
1 5

结构力学第五章 静定平面桁架

结构力学第五章 静定平面桁架

X AD lx

YAD ly
第五章 静定平面桁架 P
PHP
3a P/ 2 P F D
JP L P/2
P
D
N DF N DE
YDF N DF
B
XA A
C EG IK
6a YA
YB
N DA N DC P D
F X DF
取结点D

M E

0,
N DF X DF YDF
l
lx
ly
X DF 2a P a YDA 2a 0
§5-2、结点法
取隔离体时,每个隔离体只包含一个结点的方法.
隔离体上的力是平面汇交力系,只有两个独立的平衡方程
可以利用,固一般应先截取只包含两个未知轴力杆件的结点.
P
PHP
3a P / 2 P F D
JP L P/2
B
XA A
C EG IK
6a YA
YB
1.求支座反力
X A 0 YA 3P YB 3P
静定结构是无多余联系的几何不变体系,用刚体 虚位移原理求反力或内力解除约束以“力”代替后, 体系成为单自由度系统,一定能发生与需求“力”对 应的虚位移,因此体系平衡时由主动力的总虚功等于 零一定可以求得“力”的唯一解答。
机械系
第五章 静定平面桁架
P
静定结构
M
P 解除约束,单
静定结构满足自全由部度平体衡系
N FD N FE F
NFB NFD P/ 2, NFB 2P/ 2,
N EA
N EC E
N EF
NEC P/ 2, NEA 2P/ 2,
P
P/2

8-3静定平面桁架

8-3静定平面桁架
F F F/2
A D E
F
G
0.866F 0.866F
F/2
B
2.598F
C
1.732F
K
2.598F
2F
2F
结点汇交力系平衡的特殊情况 零杆 桁架中有时会出现轴力为零的杆件,称为零杆。
计算桁架时,先找出所有零杆,可减少计算工作量。
零杆判断规则
(1)不共线两杆铰接,结点不受荷载,两杆均为零杆。 (2)三杆铰接,如两杆共线且无结点荷载,则另一杆 为零杆。在同一直线上的两杆轴力必相等。 N1 N1 N1=N2=0 N2 N3 N2 N3=0 N1=N2
d RA y F/2
A
d
d
RB
NAC + NAD cos300 = 0
NAD
30O
NAC = −NAD cos 300 0 = −(−3F) cos30 = 2.598F
(拉力)
NAC x 2F
例8-13
F F/2
A D 30O C 60O E
F F
G K
结点D 结点D:∑Fy=0,
F/2
B
− NDC − F cos 30 = 0
1
0
3
0
0 0
4
6
0
7
8
F1y
F8y
例8-14 求图示桁架a杆的内力。 先找出零杆(在零杆处标明“0”)
4 A
045
5
O
0 a
3
1
2m 2m
B
0
2
0
4m
4m 30kN
4m y N5A Na
45O 5
结点5 结点5:∑Fy=0,
N52 x

结构力学第5章

结构力学第5章

F
x
0
FN 3 0
M
B
3-5 静定平面桁架
例 求桁架各杆内力 Ⅰ A 4×d FP FP Ⅰ B Ⅱ
解 Ⅰ-Ⅰ:
FxA A FyA
FP
FP
FxB FyB
M
Ⅱ-Ⅱ: C Ⅱ 4×d C FP
A
0
FyB FP
FyB FxB
同理可求出A、C两点的约束力。 进而可求其它杆件的内力
M
C
0
由比例关系得
Ⅲ-Ⅲ:
Fx1 FP 3
FN1 5FP 3

Fx 0
FN3 cos 45 Fx1 0
FP
FP
FP
FP
FN3 2 FP 3
3-5 静定平面桁架
求解由两个刚片组成的体系
FN3
FN2 FN1
利用三个平衡方程,求FN1、FN2、FN3。 然后,求解内外两个三角形各杆轴力。
2 FP 2
2 FP 2
F
FP/2 FN图
G
3-7 组合结构
例 FP 做组合的内力图 E D

FP
再请学 生判断 零杆。 FNEC FNDC FNDB
a
A a C B a
FN DB FP
FN EC 2FP
FN DC 0
FPa
2FPa
FP 2FP
M图 FQ图 2FP FP
FN图
3-7 组合结构
3-5 静定平面桁架
例 求指定杆轴力
2 A FP1 FP2 5×d 3 FP3 1 B A FP1 FP2 FN2 FN3 解 取出一个三角形刚片
FN1
取出另一个三角形刚片

结构力学第5章静定平面桁架(f)

结构力学第5章静定平面桁架(f)

§5-1 平面桁架的计算简图
实际结构与计算简图之间的差别
(1)结点的刚性。
(2)各杆轴不可能绝对平直,在结点处也不可能准确交于一点。 (3)非结点荷载(自重,风荷载等)。
(4)结构的空间作用等。
主应力:按理想平面桁架算得的应力称之。 次应力:将上述一些因素所产生的附加应力称之。 次应力影响不大,可以忽略不计。
A
N1
C
2 D D B

P1
P2 N2 2 A C D
MC 0
B
N 2

例1、求图示平面桁架结构中指定杆件的内力。 1‘ 2‘ 3‘ 4‘ e c d a
A
1
b 2 3 4 5 P P P 6d
4 d d 3
B
VA 1.5P
VB 1.5P
(1)
N a Nb
1‘ 2‘
M M
F
0 FNDE 112.5kN
取截面II-II右侧部分为隔离体,由
G
0 FxHC 37.5kN
FNHC 40.4kN
§5-5 各式桁架比较
弦桁的内力计算公式
平行弦桁架
M0 FN r M0:相应简支梁与矩心对应的点的弯矩; r :内力对矩心的力臂。
结论 抛物线形桁架 (1)平行弦桁架内力分布不均 匀,弦杆内力向跨中递 增; (2)抛物线形桁架内力分布均 匀,材料使用上最为经济; (3)三角形桁架内力分布不均
§5-3 一、 平面一般力系
截面法
X 0 Y 0 M 0
截取桁架的某一局部作为隔离体,由平面任意力 系的平衡方程即可求得未知的轴力。
对于平面桁架,由于平面任意力系的独立平衡方 程数为3,因此所截断的杆件数一般不宜超过3 截面法可分为力矩法和投影法。

3-2 静定平面桁架

3-2 静定平面桁架

§3-2 静定平面桁架1. 教学内容和要求本节主要学习静定平面桁架结构的受力特点和结构特点以及桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法。

通过学习,熟练掌握桁架结构计算的方法,能够判断零杆、计算桁架的轴力。

2. 主要内容1. 桁架的结构特点2. 结点法(1)3. 结点法(2)4. 结点法(3)5. 结点法(4)6. 截面法(1)7. 截面法(2)8. 联合法3. 学习指导桁架内力计算中主要是应用平面力系的平衡方程,因此,应正确理解平衡方程的特点和结构的受力特点,最关键的是利用力系的可解条件,从而使问题可解。

学习中应注重理解方法特点,多做练习、分析,从而达到灵活应用。

4. 参考资料《结构力学教程(Ⅰ)》P39~P493.2.1 静定平面桁架的特点1. 静定平面桁架:由若干直杆在两端铰接组成的静定结构。

桁架在工程实际中得到广泛的应用,但是,结构力学中的桁架与实际有差别,主要进行了以下简化:(1)所有结点都是无摩擦的理想铰;(2)各杆的轴线都是直线并通过铰的中心;(3)荷载和支座反力都作用在结点上。

2. 桁架的受力特点桁架的杆件都在两端受轴向力,因此,桁架中的所有杆件均为二力杆。

3. 桁架的分类简单桁架:由一个基本铰接三角形开始,逐次增加二元体所组成的几何不变体。

(图3-11a)联合桁架:由几个简单桁架,按两刚片法则或三刚片法则所组成的几何不变体。

(图3-11b)复杂桁架:不属于前两种的桁架。

(图3-11c)图3-11a图3-11b图3-11c4.桁架内力计算的方法结点法、截面法、联合法。

3.2.2 结点法结点法:截取桁架的一个结点为脱离体计算桁架内力的方法。

结点上的荷载、反力和杆件内力作用线都汇交于一点,组成了平面汇交力系,因此,结点法是利用平面汇交力系求解内力的。

※结点平衡的特殊情,常见的以下几种情况可使计算简化:图3-12a1图3-12a2图3-12b 1.零杆的判定:(1)不共线的两杆结点,当无荷载作用时,则两杆内力为零(图3-12a1),N1=N2=0。

第5章 静定平面桁架

第5章 静定平面桁架

- 23/85页 -
FP
FP 1
D
FP
C
3FP
E
1.5FP -
2
1m B 1m
A
3FP F
G
H
2m 2m 2m 2m
1.5FP
1.5FP
FP C
3FP A
F

FNAC
1.5FP
可由比例关系求得
Fy1
FN1
D Fx1
G
Fx2
Fy2
FN2
24
《 第5章 静定平面桁架 》
- 24/85页 -
【例】 用结点法求AC、AB杆轴力。
F6=120kN
6
4
3
F7H=120kN 7
F7V=45kN
4m
5 15kN 4m
2 15kN 4m
3m
1 15kN
按结点1,2,…,6依次计算各结点相关杆件轴力 。
结点7用于校核。
17
《 第5章 静定平面桁架 》
- 17/85页 -
2. 零杆和等力杆
(1) 关于零杆的判断 在给定荷载作用下,桁架中轴力为零的杆件, 称为零杆。 1) L形结点:成L形汇交的两杆结点无荷载作 用,则这两杆皆为零杆。
FyAC
FyAB
4m
2m
1 2
3 2
27
《 第5章 静定平面桁架 》
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【例】用结点法求各杆轴力。 解: 1)支座反力
FAy=FBy=30kN(↑)
FAx=0
2)判断零杆
3)求各杆轴力 取结点隔离体顺序为:A、E、D、C。 结构对称,荷载对称,只需计算半边结构。
28
《 第5章 静定平面桁架 》

【极品课件】结构力学 第五章 静定平面桁架Statically Determinate Truss

【极品课件】结构力学 第五章 静定平面桁架Statically Determinate Truss

作截面I-I,取左半边:
由 M1 0 Na P
考虑结点5: N56 Na P
考虑结点8: N68 P
8
Nb考22虑22 N2结2Nb 点N7626276:N76ppp 000Nb NN0bb 00
6
Nb 222 N22Nb N672267N67ppp 000
第五章 静定平面桁架
求图示桁架指定杆件内力(只需指出所选截面即可)
7
零力杆有25、53、36、46
第五章 静定平面桁架
§5-2 结点法求桁架内力
作业: P66 5-2 思考: 5-3 5-4
本节课到此结 束再见!
第五章 静定平面桁架
§5-3 截面法求桁架的内力
原则:
截取桁架的某一部分(包含二 个或二个以上结点)作为脱离体, 应用平面一般力系的三个平衡条件, 求解桁架内力。
X 0 Y 0
由此求出该结点处各杆的内力。
第五章 静定平面桁架
§5-2 结点法求桁架内力
2. 结点法的应用
⑴ 先求出桁架的支座反力。 ⑵ 对于简单桁架,先取用两根杆件组成的结点,按
X 0和 Y 0 求其内力,然后按几何组成的
反顺序,依次求出其他杆内力。
计算顺序:
如: 1 2 3 4
(组成顺序:2→6→3→5→4)
A
N3 X3
YA C Y3 D
3.作2-2截面,取左部作隔离体
M O
0,Y3
3a
P
2a
YA
a
0,Y3
P
/
5
13 N3 10 P
2a 2a / 3
13a / 3 a
第五章 静定平面桁架
§5-4 截面法与结点法的联合应用

5平面静定桁架

5平面静定桁架

凡需同时应用结点法和截面法才能确定杆件内 力时,统称为联合法( method)。 力时,统称为联合法(combined method)。 试求下页图示K式桁架指定杆1 试求下页图示K式桁架指定杆1、2、3的轴力
结构力学 第五章 静定平面桁架
北京建筑工程学院结构力学教研室
ED杆内力如何求? 杆内力如何求? 杆内力如何求
结构力学 第五章 静定平面桁架
北京建筑工程学院结构力学教研室
5-5 几种梁式桁架的比较
弦杆: 弦杆:
M0 FN = ± h
M0 — 简支梁弯 矩 h — 桁架高
0 腹杆: N = FQ FQ0 -简支梁剪力 腹杆: F
结构力学 第五章 静定平面桁架
截面法取出的隔离体, 截面单杆 截面法取出的隔离体, 不管其上有几个轴力, 不管其上有几个轴力,如果某 杆的轴力可以通过列一个平衡 方程求得,则此杆称为截面单 方程求得,则此杆称为截面单 杆。 可能的截面单杆通常有相交型 和平行型两种形式。 和平行型两种形式。
结构力学 第五章 静定平面桁架
北京建筑工程学院结构力学教研室
北京建筑工程学院结构力学教研室
0
-33 34.8 19 -8
-33 -5.4 37.5 19
-8 kN
YDE CD 0.75 = = X DE CE 0.5
结构力学 第五章 静定平面桁架
北京建筑工程学院结构力学教研室
由对称性,可确定右半边各杆的内力。 由对称性,可确定右半边各杆的内力。
0
-33 34.8 19 -8
导出特性:各杆截面上只有轴力 只有轴力, 导出特性:各杆截面上只有轴力,而 没有弯矩和剪力。 二力杆)。 没有弯矩和剪力。(二力杆)。
结构力学 第五章 静定平面桁架
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三角形:内力分布不均
精品课件
5.6 组合结构 是指只承受轴力的二力杆和承受弯矩、剪力、轴 力的梁式杆组合而成的结构。如屋架等
钢筋混凝土
钢筋混凝土
型钢
E D C


E E
精品课件
型钢
例 计算图示组合结构的内力。
8kN
解:1)求支反力
AD
C
FAy F
E
B
MB 0 得
FBy G
2m
FAy=5kN
FBy=3kN
2.5 1.125 0.75
1.125
剪力与轴力
FS FYcosFHsin
M图( kN.m)
FN FYsinFHcos
精品s 课件 in 0 .083c5 o s0 .99
FS FY
FN
15 A
FH
2.5 1.74
剪力与轴力
FS FYcosFHsin FN FYsinFHcos
sin 0 .083c5 o s0 .99
FN
l
ly
FN

=
FX lx
= FY ly
3)、结点上两杆均为斜杆的杆件内力计算:
F1x B b
F1
F 如图,若仍用水平和竖向投影来求F1 F2, A 则需解联立方程,要避免解联立方程可用
h
F2
力矩平衡方程求解。
a
如以C为矩心,F1沿1杆在B点处分解为F1x,
C
F2x
d
则由
MC 0得: F1x=Fhd
由图(c)所示截面左侧隔离体求出截面截断的三根杆的轴 力后,即可依次按结点法求出所有杆的轴力。
精品课件
取截面II—II下为隔离体,见图(d)
F N E C 该隔离体上有5根被截断的杆件,但有4
E
根是交于一点A的,因此利用以铰A为矩
心的力矩方程,可直接求出杆a的轴力。
F NEG
将杆a轴力在B点分解,由 MA0
D
C
E
3d
G
A
KHB
FP FP
3d
(a)
精品课件
解:求整个桁架内力的一般步骤是,先求出支座反力,见图(b)
I
D
C
E
a G
A
KHB
利用截面I—I截开两简单桁架的连接 处,取截面任一侧为隔离体,见图(c)
D
F NDC
F NGE G
FP FP FP
FP
I II II
图(b)
A
K
F NKH
FP FP
图(c)
E F
T
P
CD
d
a
d
K
GH
2d
由结点T
0.5P T
2
FN DT 4 P
FN TD
2d
由截面- 右 Y0
2P 4D
P 1.3P
FNDG1.25P F N D G
由截面 - 上
MF 0 FNa 0.05 2精P品课件
A
B
2d
2d
0.5P T
P
CD
F
FNa
1.25P
练习:试对图(a)所示桁架,1)分析并确定求解整个桁 架内力的路径;2)寻找只计算杆a轴力时的简捷方法,并 求出杆a轴力
精品课件
FN图
练习、计算图示组合结构的内力。
q1kN/m
F
G
A
C
B 0.5m
3.5 +
-3.5
15
0.7m
RA=6
15
3m
D
3m
E
3m
3m RB=6
q1kN/m
C 15
F 15 A
3.5
0.25m 弯矩,由F以右
Y=0
M F 1 5 0 .2 5 + 3 1 2 3 -2 .5 3 0 .7 5 k N m
FN1
FN2
FN3 FN1 FN2
FN3 FN4
例:指出图示桁架中的零杆 F1 F2
D
CF
A
B
F2
F1
A
精品课件
B
5、结点法解题示例
3 -90 5
7
结点2
40
FH=0
60
60
1
2 40kN 4 60kN 6 80kN 8
4m
FN23
FN23 40
60
2
FN24 FN24 60
FV1=80kN
精品课件
5.2 结点法
一、结点法的原理及示例
1、结点法:
截取桁架的结点为隔离体,利用结点平衡条件,求解杆轴力 的方法。 2、原理: 平面内一结点,可列出两平衡方程,因而可求出两杆内力。 对于简单桁架,是由基本铰接三角形开始,依次增加二元体 所组成的桁架,其最后一个结点只包含两杆,故从最后一个 结点开始分析,即可求出这两杆的内力,沿组成的反方向, 便可求出整个桁架中所有杆件的内力。 3、计算方法: 1)、先假设拉力为正 2)、对斜向杆,避免使用三角函数,将其内力分解为水平 和竖向分力,先求其中某一精分品课力件,再应用比例关系求出。
第5章 静定桁架的内力计算
5.1、计算简图 1、桁架:是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。 2、平面桁架假定:为简化计算,在符合工程精度的前提下,
引用三条假定:
(1)桁架的结点都是光滑无摩擦的铰结点;
(2)各杆的轴线都是直线,并通过铰的中心;
(3)荷载和支座反力都作用在结点上
满足这三条假定的桁架称为理想桁架 3、桁架的受力特点:

FX 0
F b
FNbx=2FFNb I
I
精品课件
总结:
1、一隔离体通常可列出三个平衡方程,若隔离体只含三个未知 力即可由平衡方程直接求得,根据所列方程的不同可分为力矩法 和投影法; 2、截面法所截各杆中,除一杆外,其余各杆汇交于一点,既使 所截不止三根杆,该杆通过力矩法可直接求得其内力; 3、截面法所截各杆中,除一杆外,其余各杆均平行,既使所截 不止三根杆,该杆通过投影法可直接求得其内力。
4m 2m 2m 4m
4m
2)求各二力杆的轴力,链
A
D
I
E
杆FG的轴力,I-I截取右部
B
,由 MC 0
FAy
6+ 12
-6 +12 I
4
-6
+6
12 FBy
12
得 FNGF=12kN
其余二力杆的内力,可通过比 例关系直接求出标于杆上。
M图 3)作梁式杆的内力图
5 -
1
6 +
3
-
3 +
FS图 4)校核
精品课件
二、用截面法计算联合桁架 P
A RA
B
RB
P
k。
RB
。k
P
P
简单桁架——一般采用结点法计算;
联合桁架——一精般品课采件用截面法计算。
5.4 结点法与截面法的联合应用
为了使计算简捷应注意:
1)选择一个合适的出发点; 1.3P 0.5P
2)选择合适的隔离体;
3)选择合适的平衡方程
例: 计算图示桁架中a杆的内力。
1.24
1.25 如截面A
1.75 FS图 (kN)
14.92
FSA2.50.996150.0835 1.24kN
FNA2.50.0835150.996 15.15kN
15.17 14.96 15.15
FN图 (kN)
精品课件
作业 20,22,33,35
精品课件
同样,可求得F2x
精品课件
4)、特殊结点的平衡:对某些特殊形状的结点,计算可简 化。
a)、L形结点:不共线的两杆,结点上 无荷载作用时,则这两杆为零杆
b)、T形结点:三杆中两杆共线,结点 上无荷载作用时,则不共线杆为零杆, 共线两杆轴力大小相等且同受拉或受压。
FN1 FN1 0
FN1
FN2
FN 2 0
根据以上假定,桁架中杆件只受到轴力作用。
按理想桁架计算得到的应力称为主应力,其它因素(如节
点间摩擦、非结点荷载、杆件的非绝对平直等)产生的附加应
力叫次应力。实际量测表明,一般情况下,次应力影响并不大,
常可略去。
精品课件
4、平面桁架杆件的分类:
上弦杆 弦杆
下弦杆
斜杆 腹杆
竖杆
下弦杆
上弦杆
腹杆
二、桁架的分类 平行弦桁架(图5-4a) 1、按桁架外形分: 抛物线或多边形桁架(图5-4d,b)
FXe 2.25P
精品课件
FNe
130FXe
3 4
10P
例2、指出图示平面桁架结构中指定杆件的内力计算方法。
P1
P2
1FN1
M D0 F N 1 2
A
C
DD
B
P2 P1
2N2
M C0 N2
A
C
D
B
精品课件
例3、指出图示平面桁架结构中指定杆件的内力计算方法。
解:用I-I截面截取上部为隔离 F
三角形桁架(图5-4c) 无推力或梁式桁架 2、按支座反力分: 有推力或拱式桁架
精品课件
3、按桁架的几何构造分 (1)简单桁架:由基础或一个基本铰接三角形依次增加二元体而 组成的桁架。
(2)联合桁架:由几个简单桁架按几何不变体系的组成规则而联 合组成的桁架。
(3)复杂桁架:不是按以上方式组成的其 它静定桁架
45
P 1.5P
精品课件
A
FVA 1.5P
1‘
2‘
3‘
4‘
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