结构受力分析

结构受力分析
4、梁的变形和其剖面尺寸有关。梁的变形量和水平 方向尺寸成反比，和垂直方向尺寸的立方成反比。
因此，若要加强梁的抗变形能力，将材料加在高 度上，会比加在宽度上有效。
结构受力分析
5、梁的抗变形能力和材料有关，为防止混凝土梁 裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。 6、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央， 变形量越大。
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结构自重、雪 P1
风载
后坡板 梁
前坡面
立柱
M
后墙
立柱
P2
弯矩示意图
棚室屋架结构示意图
荷载中的风载，情况比较复杂，它与风的大小，
方向有关。将风载生成的作用力分解为沿立柱轴线
和垂直于立柱轴线的两个方向的分力后，其受力情
况如图所示。 M为受到垂直于立柱方向的力而形成
的弯矩。
通过合理设计，立柱将会抵抗压缩与弯曲两类
结构受力分析
柱、杆（索）、梁的受力
结构受力分析
二、【案例分析1】单杠结构与受力
1、单杠的结构 （构件）？ 杠体、立柱、拉杆
结构受力分析
单杠结构示意图
杠体
立柱 拉杆
2、杠体的受力与变形
单杠的杠体可视为梁，运动员在杠体上作各
种动作时，对杠体施加了外力，包括人体质量和 回转运动产生的离心力，使杠体产生弯曲变形。
3、棚室屋面受力： 棚室屋面采用
了拱形结构，所承 载的荷载主要是雪、 风产生的活载。
后坡板 梁
后墙
立柱
前坡面
拱结构的应用：
棚室屋架结构示意图
拱结构即中间高四周低的弧形的曲面。这种
结构对承受荷载有利，荷载作用于拱上，圆拱再
把力传到其四周的支撑（梁）上。拱结构的屋面
比平板形的屋面在承受风载或雪载时要有利。跨
杠体弯曲变形的方向总是朝着人体所在的瞬 间位置的方向发生弯曲。
结构受力分析
后拉杆
前拉杆
3、立柱、拉杆的受力与变形
M M’
单杠的立柱是总荷载的主支撑点，当人体静挂或 静骑在杠体上时，两根立柱只承受压力。
当人体回转到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱 上端的外力将对立柱产生弯矩M，使立柱产生弯曲变
形的趋势，此时立柱就相当于根部固定于地基的垂 直梁。
剪切力
拉力
梁的受结构力受力示分析意图
梁的受力与变形本质：
1、梁受力后，一部分受压力而缩短，另一部分受 拉力而延长，两部分之间有一层不缩短也不伸长， 称为中性层.
结构受力分析
2、对于整个梁来说，弯矩最大的横截面上的应力 也最大，这个截面称为危险截面。
结构受力分析
3、在相同荷载作用下，梁越长，梁的变 形越大。
立柱根部与地面的牢固连接，在拉杆的共同作用 下，抵抗立柱发生变形。
结构受力分析
【案例2】棚室屋架结构与受力
后坡面
前坡面 梁
立柱
后坡板 梁
前坡面
后墙
立柱
1、棚室荷载与立柱受力： 棚室屋架结构示意图
棚室屋面、梁、立柱和墙等构件，共同组成 了支撑荷载的棚室结构系统。这里的荷载有恒载 和活载之分。
对于立柱来说，承载的荷载包括：屋面、梁 的质量（结构自重）产生的恒载；雪、风等产生 的活载。
度较大的屋面，多采用拱结构。
结构受力分析
构件 载荷 构件受力 构件变形
单杠受力分析过程 构件：杠体、立柱、拉杆 载荷：结构自重、人体质量 构件受力：压力、弯曲力、拉力 构件变形：压缩变形、弯曲变形
拉伸变形
结构受力分析
梁 拱 ——受力分析
结构受力分析
常规梁（双支点）
悬臂梁（单支点）
压力
垂 直 梁
结构受力分析
趁热打铁！ 压力：挤压物体的力。
结构受力分析
拔河！
拉力：物体所承受的拉拽力。 结构受力分析
钓 鱼！ 弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力
结构受力分析
剪刀、钢丝钳
修理草坪！
剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相
反，且作用于同一物体上的平行的力。 结构受力分析
拧干衣服！
扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物
“ 梁”是在框架结构中最容易因 受力发生变形的构件，所以“梁” 是结构受力分析的重点。
结构受力分析
梁的三种形式：
垂
常规梁（双支点）
直 梁
悬臂梁（单支点）
结构受力分析
3、荷载的概念：
结构所承受的外力是作用在结构上 的荷载引起的。 荷载有“恒载”和“活载”之分： 恒载-----不随时间变化而变化的永久性荷载 如：结构自重等。 活载-----随情况变化而变化的可变性荷载 如：自然荷载中的风、雪等
结构受力分析
压力
压力
压力
拱，能够将作用于拱上的荷载压力，传递到四周的
支撑上。
所以，拱结构既利于承载，又美观。一般应用于 较大跨度的情况下。 结构受力分析
结构受力分析
结构受力分析
体发生扭转形变的力。 结构受力分析
【观察与思考】
日常生活中，我们所见到的许多结 构的构件都要承受相应的力，请说说书 包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、剪 刀剪的纸条各受什么力？
结构受力分析
2、梁的概念： 构件件在受到与构件纵轴线相
垂直的外力作用时会发生弯曲变 形，产生弯曲变形的构件，称为 “梁”。
结构受力分析
一、结构与力•ຫໍສະໝຸດ 结构的本质是为了承受力和抵抗变形。 • 结构受到哪些力的作用？发生何种变
形？
结构受力分析
1、框架结构构件所受到的力
• 压力-----构件（柱）压缩变形（短、粗） • 拉力-----构件（杆、索、筋）拉伸变形
（长、细） • 弯曲力-----构件（梁）弯曲变形 • 剪切力-----构件剪切变形 • 扭转力-----构件扭转变形
变形。
结构受力分析
2、梁的受力： 对于梁来说，
承载荷载包括：屋 面（结构自重）产 生的恒载；雪、风 等产生的活载。
后坡板 梁
前坡面
后墙
立柱 棚室屋架结构示意图
对棚室的支撑屋面的梁来说， 它受的力被传递到其支撑点（柱或墙） 上，通过合理设计，可以使梁不产生明显弯曲。（如在 梁的下面增加支撑点）。
结构受力分析
复习要点：
1、物体的性质和形态是由物体的结构决定的。 2、物体的结构是由物体的功能和需要决定的。 3、结构是物体组成部分之间的搭配和排列。 4、结构的主体框架与构造形式称为“架构”，
结构的各组成部分称为“构件”。 5、从力学角度上，结构的本质是：
承受外力，抵抗变形。 6、常见结构类型：实心、框架、壳体结构。