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1、静定桁架受力分析第一页，本课件共有41页内内 容容 提提 要要静定桁架3.4-1 基本概念3.4-2.节点法3.4-3.截面法第二页，本课件共有41页主内力主内力:按计算简图计算出的内力按计算简图计算出的内力次内力次内力:实际内力与主内力的差值实际内力与主内力的差值简图与实际的偏差：并非理想铰接；简图与实际的偏差：并非理想铰接；并非理想直杆；并非理想直杆；并非只有结点荷载并非只有结点荷载；一、概述一、概述桁架桁架-直杆铰接体系直杆铰接体系.荷载只在结点作用，荷载只在结点作用，所有杆均为只有轴力的二力杆所有杆均为只有轴力的二力杆 .1.桁架的计算简图桁架的计算简图第三页，本课件共有41页简支桁架
2、中杆件的名称简支桁架中杆件的名称 上弦杆上弦杆腹杆腹杆下弦杆下弦杆结间：桁架下弦杆相邻结点间的区间。结间：桁架下弦杆相邻结点间的区间。结间长度：桁架下弦杆相邻结点间的水平距离。结间长度：桁架下弦杆相邻结点间的水平距离。第四页，本课件共有41页2.桁架的分类桁架的分类按几何组成分类：按几何组成分类：简单桁架简单桁架在基础或一个铰结三角形上依次加二元体构成的在基础或一个铰结三角形上依次加二元体构成的 联合桁架联合桁架由简单桁架按基本组成规则构成由简单桁架按基本组成规则构成 复杂桁架复杂桁架非上述两种方式组成的静定桁架非上述两种方式组成的静定桁架简单桁架简单桁架简单桁架简单桁架联合桁架联合桁架复杂桁
3、架复杂桁架第五页，本课件共有41页简支平面桁架按弦杆外形分类简支平面桁架按弦杆外形分类 a)平行弦桁架b)折线弦桁架c)三角形桁架d)抛物线桁架第六页，本课件共有41页桁架按维数分类桁架按维数分类 平面桁架平面桁架平面桁架平面桁架空间桁架空间桁架空间桁架空间桁架第七页，本课件共有41页简支平面桁架按受力特点分类简支平面桁架按受力特点分类 梁式桁架梁式桁架梁式桁架梁式桁架拱式桁架拱式桁架拱式桁架拱式桁架第八页，本课件共有41页3.桁架内力的计算方法桁架内力的计算方法 静定桁架的内力计算基本方法为：结点法结点法截面法截面法注：注：实际应用一般是这两种基本方法的灵活选择、联合实际应用一般是这两种基本
4、方法的灵活选择、联合应用。应用。第九页，本课件共有41页 对于简单桁架,若与组成顺序相反依次截取结点,可保证求解过程中一个方程中只含一个未知数.结点单杆:利用结点的一个平衡方程可求出内力的杆件单杆单杆第十页，本课件共有41页零杆：零杆：在桁架中，轴力为零的杆件。在桁架中，轴力为零的杆件。（1 1）两根杆的结点）两根杆的结点 （a a）若结点上无荷载，则二杆全为零。）若结点上无荷载，则二杆全为零。（a a）（b b）若荷载沿其中一杆的方向，则该杆轴）若荷载沿其中一杆的方向，则该杆轴力为力为P P，另一杆为零杆。，另一杆为零杆。（b b）第十一页，本课件共有41页（2 2）有单杆的结点）有单杆的结
5、点 （a a）在图示荷载作用下单杆）在图示荷载作用下单杆3 3的轴力利用的轴力利用 可求。可求。（b b）在荷载沿单杆作用下，则单杆轴力等于）在荷载沿单杆作用下，则单杆轴力等于P P，另两杆轴力相等。，另两杆轴力相等。（c c）单杆结点上无荷载作用，则单杆轴力等于）单杆结点上无荷载作用，则单杆轴力等于0 0。（b）P（a）（c）P第十二页，本课件共有41页判定图示桁架中的零杆.ABCDEFGHIPP解:AB和BC是零杆.CI是零杆.EG是零杆.EH是零杆.第十三页，本课件共有41页FP/2FP/2FPFPFP第十四页，本课件共有41页例例:试指出零杆试指出零杆受力分析时可以去掉零杆受力分析时可
6、以去掉零杆,是否说该杆在结构中是可是否说该杆在结构中是可有可无的有可无的?第十五页，本课件共有41页结点法的计算步骤结点法的计算步骤:1.去掉零杆去掉零杆 2.逐个截取具有单杆的结点逐个截取具有单杆的结点,由结点由结点平衡方程求轴力平衡方程求轴力.第十六页，本课件共有41页二、结点法二、结点法 取隔离体时取隔离体时,每个隔离体只包含一个结点的方法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隔离体上的力是平面汇交力系,只有两个独立的平衡方程只有两个独立的平衡方程可以利用可以利用,故一般应先截取只包含两个未知轴力杆件的结点故一般应先截取只包含两个未知轴力杆件的结点.2.结点法适用范围
7、结点法适用范围 简单桁架、简单桁架、在桁架中三根杆件的结点上，如有两根杆在一条直线上，另一根在桁架中三根杆件的结点上，如有两根杆在一条直线上，另一根在独立方向上的杆称为在独立方向上的杆称为“单杆单杆”。结点有单杆结点有单杆的桁架。的桁架。3.结点法计算时，通常假定未知轴力为拉力。若结点法计算时，通常假定未知轴力为拉力。若 所的结果为负，则为压力。所的结果为负，则为压力。1.原理原理第十七页，本课件共有41页1.1.求支座反力求支座反力例：例：解题要点：力的投影三角形与杆长的投影三角形相似第十八页，本课件共有41页 其它杆件轴力求其它杆件轴力求法类似法类似.求出所有轴力后求出所有轴力后,应把轴力
8、标在杆件旁应把轴力标在杆件旁.1.1.求支座反力求支座反力2.2.取结点取结点A A3.3.取结点取结点C C4.4.取结点取结点D D第十九页，本课件共有41页练习：练习：已知：已知：荷载与尺寸如图；荷载与尺寸如图；求：求：每根杆所受力每根杆所受力.解：解：取整体，画受力图取整体，画受力图.得得得得求各杆内力求各杆内力取节点取节点A第二十页，本课件共有41页取节点取节点C取节点取节点D取节点取节点E第二十一页，本课件共有41页练习：一屋顶桁架的尺寸及荷载如图所示,试用节点法求每根杆件的内力.5kN5kN10kN10kN10kNAHBCDEFG44=16m23=6m第二十二页，本课件共有41页
9、解:取整体为研究对象画受力图.RARH去掉零杆BC和FG5kN5kN10kN10kN10kNAHBCDEFG44=16m23=6m第二十三页，本课件共有41页mA(Fi)=0-10(4+8+12)-516+16RH=0RH=20 kNRA=20 kN取节点A为研究对象画受力图.5kNA20 kNSACSAB sin=0.6cos=0.8Yi=020-5+0.6 SAC=0SAC=-25 kNXi=0(-25)0.8+SAB=0SAB=20 kN取节点B为研究对象画受力图.Xi=0SBA-20=0 SBA=20 kN20 kNSBAB第二十四页，本课件共有41页联立(1)(2)两式得:SCD=-
10、22 kNSCE=-3 kN10kND-22kN-22kNSDEYi=0根据对称性得:SDG=-22 kNSGE=-3 kNSGH=-25 kN0.8-(-22)-(-22)-10-SDE=0SDE=25.2 kN10kNCSCD-25kNSCE取节点C为研究对象画受力图.Xi=00.8SCD+SCE-(-25)=0 (1)Yi=00.6SCD-SCE-(-25)-10=0 (2)取节点D为研究对象画受力图.第二十五页，本课件共有41页上节课内容复习上节课内容复习上节课内容复习上节课内容复习P P 结点平面汇交力系中，除某一杆件外，其它所有待求内力的杆件均共线时，则结点平面汇交力系中，除某一杆
11、件外，其它所有待求内力的杆件均共线时，则此杆件称为该结点的结点单杆。此杆件称为该结点的结点单杆。结点单杆的内力可直接根据静力平衡条件求出。结点单杆的内力可直接根据静力平衡条件求出。零杆零杆第二十六页，本课件共有41页判定图示桁架中的零杆.ABCDEFGHIPP解:AB和BC是零杆.CI是零杆.EG是零杆.EH是零杆.第二十七页，本课件共有41页1234567891011ABCDABC第二十八页，本课件共有41页二、截面法二、截面法 有些情况下有些情况下,用结点法求解不方便用结点法求解不方便,如如:截面法截面法:隔离体包含不少于两个结点隔离体包含不少于两个结点.隔离体上的力是一个平面任意力系隔离
12、体上的力是一个平面任意力系,可列出三个独立的可列出三个独立的平衡方程平衡方程.取隔离体时一般切断的未知轴力的杆件不多于三取隔离体时一般切断的未知轴力的杆件不多于三根根.第二十九页，本课件共有41页截面法计算步骤截面法计算步骤:1.1.求反力；求反力；2.2.判断零杆；判断零杆；3.3.合理选择截面，使待求内力的杆为单杆；合理选择截面，使待求内力的杆为单杆；4.4.列方程求内力列方程求内力第三十页，本课件共有41页二、截面法二、截面法 解解:1.求支座反力求支座反力2.作作-截面截面,取右部作隔离体取右部作隔离体3.作作2-2截面截面,取左部作隔离体取左部作隔离体第三十一页，本课件共有41页AB
13、1234512346ddPPPabcde(1)2112P练习、求图示平面桁架结构中指定杆件的内力。练习、求图示平面桁架结构中指定杆件的内力。第三十二页，本课件共有41页AB1234512346ddPPPabcde(2)B454Pde第三十三页，本课件共有41页AB1234512346ddPPPabcde 4B45Pk2d2d(3)第三十四页，本课件共有41页求：求：，杆所受力，杆所受力.解：解：求支座约束力求支座约束力从从1 1，2 2，3 3杆处截取左边部分杆处截取左边部分练习：截面法与节点法联合应用练习：截面法与节点法联合应用已知：已知：,尺寸如图尺寸如图.第三十五页，本课件共有41页取节
14、点取节点D若再求若再求,杆受力杆受力第三十六页，本课件共有41页内力图形状特征1.无何载区段 2.均布荷载区段3.集中力作用处平行轴线斜直线 Q=0区段M图 平行于轴线Q图 M图备注二次抛物线凸向即q指向Q=0处，M达到极值发生突变P出现尖点尖点指向即P的指向集中力作用截面剪力无定义4.集中力偶作用处无变化 发生突变两直线平行m集中力偶作用点弯矩无定义5、在自由端、铰支座、铰结点处，无集中力偶作用，截面弯矩等于零，有集中力偶作用，截面弯矩等于集中力偶的值。6、刚结点上各杆端弯矩及集中力偶应满足结点的力矩平衡。两杆相交刚结点无集中力偶作用时，两杆端弯矩等值，同侧受拉。第三十七页，本课件共有41页
15、练习练习:求图示桁架指定杆件内力求图示桁架指定杆件内力(只需指出所选截面即可只需指出所选截面即可)第三十八页，本课件共有41页练习练习:求图示桁架指定杆件内力求图示桁架指定杆件内力(只需指出所选截面即可只需指出所选截面即可)第三十九页，本课件共有41页 练习：练习：试计算图试计算图(a)所示简支刚架的支座反力，并绘制所示简支刚架的支座反力，并绘制、Q和和N图。图。2m2m4mABCD40 kN20 kN/m(1)支座反力支座反力(a)20 kN/mAB4m20 kN/mAB4m160 kNm(b)(c)解解。(2)求杆端力并画杆单元弯矩图。求杆端力并画杆单元弯矩图。40160AB(d)M图图第四十页，本课件共有41页2m2m40kNBD602m2mBD40kN160kNm16040BD40160AB160D4020kN/mAB4m802060Q图（图（kN)M图图(kNm）M图图2m2m4mABCD40kN20kN/m602080第四十一页，本课件共有41页