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3.定向支座 如图11-11(a)。其特点是支座约束结构的转动和垂直于其支承面的移动,它可沿其支承面移动;支座反力为一约束力矩和垂直于支承面的约束反力。定向支座可简化为两根平行支杆,如图11-11(b)。 4.固定支座 如图11-12(a),其特点是:支座约束结构的任何移动及转动;支座反力有水平和竖向的约束反力,及约束力矩。固定支座可简化为既不平行亦不交于一点的三根支杆,见图11-12(b) 5.弹性支座 如图11-13(a)。其特点是:支座主要约束结构的某种位移,同时其本身又要产生一定的位移;其约束反力与位移有关。在实际结构中,井字楼盖的交叉梁系之间及桥梁结构的纵梁支承于横梁上均属于此种情况。 在实际结构中,如果支承体的刚度远大于被支承体的刚度,则应将支座视为刚性支座,不考虑支座本身变形,按前四种支座形式简化。如果支承体的刚度与被支承体的刚度相近,则应将支座视为弹性支座,考虑支座本身变形,按第五种支座形式简化。另外支座不是绝对的,应视分析对象而定,若只分析结构中的某一构件,则支承该构件的构件即为其支座;若分析整个结构,则基础为其支座。 (四)荷载的简化 作用于结构上的荷载可分为体积力与表面力。体积力为分布于物体体积内的力,与物体体积有关,如自重、惯性力等。表面力为作用于物体外表面的力,由物体之间的接触而传递,如土压力、水压力、人作用于楼板上的力等。在一般的结构受力分析中,由于杆件用其轴线代替,故不论体力还是表面力,均简化为作用于杆轴上的力。当荷载作用区域与结构本身的区域相比很小时,可简化为集中荷载,较大时,则简化为分布荷载。 三、平面杆系结构的分类 本书所研究的主要是平面杆系结构,可按以下方式进行分类: (一)按计算特点分 1.静定结构 结构在荷载作用下,其反力和内力均可由静力平衡条件惟一确定的结构,如图11-15(a)。 2.超静定结构 结构在荷载作用下,其反力和内力须由静力平衡条件和变形协调条件及物理条件(压力应变关系)共同确定的结构,如图11-15(b)。 (二)按结构组成及受力特征分 1.梁 杆轴通常为直线(也可能为曲线或折线)的一种受弯构件,可以是单跨或多跨。 2.拱 杆轴通常为曲线,其力学特点是:在竖向荷载作用下有水平反力产生。由于水平反力可减小拱截面内的弯矩,拱体内力以受压为主。可作为大跨度结构的一种应用形式。 3.桁架 由直杆组成,所有结点均为铰结点。在结点荷载作用下,各杆只受轴力作用。 4.刚架 由直杆组成,全部或部分结点为刚结点,各杆内力以受弯为主。 5.组合结构 是由梁与桁架或刚架与桁架组合而成的结构,结构中,梁式杆内力以受弯为主,而桁杆(二力杆)只承受轴力。 本章小结 本章小结 讨论了三个问题:结构构件的基本类型,荷载的分类,结构的计算简图,它们都是贯穿在全书的重要问题,但由于本章的内容属于简要介绍,目的是让学生对结构力学课程有个初步的感性认识,对结构力学的学习起到一个提示的作用,所以学习时,只要有一个基本的了解即可,以后逐步加深认识。 结构的计算简图是本章的重点,也是以后计算的出发点,学习时应对其选择原则,简化要点(特别是其中的结点和支座的简化要点)等给予特别的注意,为今后进行结构的受力和变形分析打下基础。 第十章 平面结构体系的几何组成分析 二、改善支承情况,减小长度系数 长度系数反应了压杆的支承情况,从表中可看到,杆端处固结程度越高,值越小。因此,在结构条件允许的情况下,应尽可能地使杆端约束牢固一些,以使压杆的稳定性得到相应提高。 三、选择合理的截面形状 压杆的临界力与其横截面的惯性矩成正比。因此,应该选择截面惯性矩较大的截面形状。 并且,当杆端各方向约束相同时,应尽可能使杆截面在各方向的惯性矩相等。如图所示的两种压杆截面,在面积相同的情况下,截面比截面合理,因为截面的惯性矩大。由槽钢制成的压杆,有两种摆放形式,如图所示,比合理,因为中截面对竖轴的惯性矩比另一方向小很多,降低了杆的临界力。 四、合理选择材料 对于大柔度杆,临界应力与材料的弹性模具有关,由于各种钢才的弹性模量值相差不大。所以,对大柔度杆来说,选用优质钢材对提高临界应力意义不大。对于中柔度杆,其临界应力与材料强度有关,强度越高的材料,临界应力越高。所以,对于中柔度杆而言,选择优质钢材
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