桁架结构
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试用截面法求图示桁架指定杆件的内力。
n m 1 3 A 2.5FP FP 4 n2m FP FP
6 5m
6m B FP FP
2.5FP
FN1 =-3.75FP FN4=0.65FP
FN2 =3.33FP FN3 =-0.50FP
试用截面法求图示桁架指定杆件的内力。
FN1 =-3.75FP
FN4=0.65FP
FN2 =3.33FP
FN3 =-0.50FP
截面单杆 截面法取出的隔离体,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,则此杆称为截面单杆。 可能的截面单杆通常有相交型和平行型两种 形式。
小结: 熟练掌握 计算桁架内力的基 本方法: 结点法和截面法 采取最简捷的途径计算桁架内力 能够分析和计算组合结构的内力 尤其注意区分二力杆和非二力杆
对称结构受对称荷载作用, 内力和反 力均为对称:
E 点无荷载,红色杆不受力
FAy
FBy
对称结构受反对称荷载作用, 内力和 反力均为反对称:
垂直对称轴的杆不受力
FAy
FBy
对称轴处的杆不受力
2.5.4
截
面
法
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
0 .5 1 .5
0
-33 34.8 19 -8
-33
19
0
-33 34.8 19 -8
-33 -5.4 37.5 19
-8 kN
Y DE X
DE
CD CE
0 . 75 0 .5
0
-33 34.8 19 -8
-33
-33 -8
-33 34.8 19
-5.4 -5.4 37.5
小结:
• 以结点作为平衡对象,结点承受汇交力 系作用。 • 按与“组成顺序相反”的原则,逐次建 立各结点的平衡方程,则桁架各结点未 知内力数目一定不超过独立平衡方程数。 • 由结点平衡方程求得桁架各杆内力。
(2)各杆轴线绝对平直,并通过铰的 中心。 (3)荷载和支座反力作用在结点上。 二、桁架的各部名称
弦杆 下弦杆
上弦杆
斜杆 竖杆
腹杆 桁高
d 节间 跨度
• 经抽象简化后,杆轴交于一点,且“只 受结点荷载作用的直杆、铰结体系”的 工程结构. • 特性:只有轴力,而没有弯矩和剪力。 轴力又称为主内力(primary internal forces)。
2.5
桁架内力分析
桁架结构(truss structure)
横梁
主桁架
纵梁
2.5.1 概述
一、桁架的组成和特点 桁架是由若干杆件在每杆两端用铰联 结而成的结构。当各杆的轴线都在同一 平面内,且外力也在这个平面内时,称 为平面桁架。在平面桁架的计算简图中, 通常引用如下假定:
(1)各结点都是无摩擦的理想铰。
4. 梯形桁架
三、按几何组成分类 简单桁架 (simple truss)
联合桁架 (combined truss)
复杂桁架 (complicated truss)
四、按受力特点分类:
1. 梁式桁架
2. 拱式桁架
五、计算方法 1.结点法 2.截面法 3.联合法
六、结构计算的技巧应用 在用结点法进行计算时,注意以下三点,可 使计算过程得到简化。 1.相似三角形的应用 在计算中,经常需要把斜杆的内力S分解为水 平分力X和竖向分力Y。设斜杆的长度为L,其水 平和竖向投影的长度分别为Lx和Ly,则由比例关 系可知:
在用结点法进行计算时,注意以下三点, 可使计算过程得到简化。
1. 对称性的利用 如果结构的杆件轴线对某轴(空间桁架为 某面)对称,结构的支座也对同一条轴对 称的静定结构,则该结构称为对称结构 (symmetrical structure)。 对称结构在对称或反对称的荷载作用下, 结构的内力和变形(也称为反应)必然对 称或反对称,这称为对称性(symmetry)。
FN1=0
判断结构中的零杆
FP FP FP/2
FP/ 2
FP
2.5.3
结点法(nodal analysis method)
以只有一个结点的隔离体为研究对象,用 汇交力系的平衡方程求解各杆的内力的方法 例1. 求以下桁架各杆的内力
0
-33 34.8 19 19
Y N AD X N AD
CD AC
Y
S
α
X L Ly
α
Lx
S L
X Lx
Y Ly
S
2. 结点单杆 以结点为平衡对象能仅用一个方程 求出内力的杆件,称为结点单杆(nodal single bar)。 利用这个概念,根据荷载状况可判断此杆内力是 否为零。 3. 零杆 零内力杆简称零杆(zero bar)。
FN2=0
FN=0
FN=0
2.5.5
组合结构的计算
8 kN
I
组合结构——由链杆和受弯杆件混合组成的结构。 12 G E 4m
I
A FN图(kN) 5 kN
4 -6 F 6 12
M图(kN . m)
B 2m 4m
C -6
D 4m 2m 2m
3 kN
一般情况下应先计算链杆的轴力 取隔离体时宜尽量避免截断受弯杆件
Hale Waihona Puke 2.5.2 桁架结构的分类:
一、根据维数分类 1. 平面(二维)桁架(plane truss) ——所有组成桁架的杆件以及荷载的作 用线都在同一平面内
2. 空间(三维)桁架(space truss) ——组成桁架的杆件不都在同一平面内
二、按外型分类 1. 平行弦桁架 2. 三角形桁架
3. 抛物线桁架