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1、静静 定定 刚刚 架架8/26/20248/26/20241 1课件课件1 静定平面刚架的组成特点及类型 刚架是由梁和柱以刚性结点相连组成的，其优点是将梁柱形成一个刚性刚架是由梁和柱以刚性结点相连组成的，其优点是将梁柱形成一个刚性整体，使结构具有较大的刚度，内力分布也比较均匀合理，便于形成大空间。整体，使结构具有较大的刚度，内力分布也比较均匀合理，便于形成大空间。(a)(b)(c)(d)(e) 下图是常见的几种刚架：图（下图是常见的几种刚架：图（a）是车站雨蓬，图（是车站雨蓬，图（b）是多层多跨房屋，是多层多跨房屋，图（图（c）是具有部分铰结点的刚架。是具有部分铰结点的刚架。刚架结构优点：刚架
2、结构优点：（1）内部有效使用空间大；）内部有效使用空间大；（2）结构整体性好、刚度大；）结构整体性好、刚度大；（3）内力分布均匀，受力合理。）内力分布均匀，受力合理。一、平面刚架结构特点：一、平面刚架结构特点：8/26/20242课件1 1、悬臂刚架、悬臂刚架2、简支刚架、简支刚架3、三铰刚架、三铰刚架4、主从刚架、主从刚架二、常见的静定刚架类型二、常见的静定刚架类型8/26/20243课件 下图所示两跨刚架可先建立投影方程 计算 ，再对 和 的交点O取矩，建立力矩方程 ，计算R A，最后建立投影方程 计算 。 Y = 0R CR CR BM O= 0X=0RBxy0ABCO. 刚架分析的步骤
3、一般是先求出支座反力，再求出各杆控制刚架分析的步骤一般是先求出支座反力，再求出各杆控制截面的内力，然后再绘制各杆的弯矩图和刚架的内力图。截面的内力，然后再绘制各杆的弯矩图和刚架的内力图。2 2 静定刚架支座反力的计算静定刚架支座反力的计算 在支座反力的计算过程中，应尽可能建立独立方程。在支座反力的计算过程中，应尽可能建立独立方程。8/26/20244课件如如图（图（a a）三铰刚架，具有四个支座反力，可以利用三个整体三铰刚架，具有四个支座反力，可以利用三个整体平衡条件和中间铰结点平衡条件和中间铰结点C C 处弯矩等于零的局部平衡条件，一共四处弯矩等于零的局部平衡条件，一共四个平衡方程就可以求出
4、这四个支座反力。个平衡方程就可以求出这四个支座反力。XAl /2l /2qABCf(a)qfl /2l /2ABC(b)YAYBXB8/26/20245课件XAqfl /2l /2ABC(b)YAYBXBfl /2C(c)YBXBBXCYC于是O对对O点取矩即得：点取矩即得：8/26/20246课件l /2l /2qABCfOABDCOO注意：注意：三铰刚架结构中，支座反力的计算是内力计算的关键三铰刚架结构中，支座反力的计算是内力计算的关键所在。所在。通常情况下，支座反力是两两偶联的，需要通过解联通常情况下，支座反力是两两偶联的，需要通过解联立方程组来计算支座反力，因此寻找建立相互独立的立方程
5、组来计算支座反力，因此寻找建立相互独立的支座反力的静力平衡方程，可以大大降低计算反力的支座反力的静力平衡方程，可以大大降低计算反力的复杂程度和难度。复杂程度和难度。8/26/20247课件XCXCYCXDYBYAXAQCABqYCqPDC(b)PQqABDC(a)(c) 如右图如右图(a)是一个多是一个多跨刚架，具有四个支座跨刚架，具有四个支座反力，根据几何组成分反力，根据几何组成分析：以右是基本部分、析：以右是基本部分、以左是附属部分，分析以左是附属部分，分析顺序应从附属部分到基顺序应从附属部分到基本部分。本部分。8/26/20248课件 分段分段：根据荷载不连续点、结点分段。根据荷载不连续
6、点、结点分段。定形定形：根据每段内的荷载情况，定出内力图的形状。根据每段内的荷载情况，定出内力图的形状。求值求值：由截面法或内力算式，求出各控制截面的内力值。由截面法或内力算式，求出各控制截面的内力值。画图画图：画画M M图时，将两端弯矩竖标画在受拉侧，连以直图时，将两端弯矩竖标画在受拉侧，连以直线，再叠加上横向荷载产生的简支梁的弯矩图。线，再叠加上横向荷载产生的简支梁的弯矩图。Q Q，N N 图要标图要标，号；竖标大致成比例。，号；竖标大致成比例。3 3 刚架的内力分析及内力图的绘制刚架的内力分析及内力图的绘制8/26/20249课件 例例1. 试计算图试计算图(a)所示简支刚架的支座反力，
7、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8/26/202410课件2m2m40kNBD602m2mBD40kN160kNm16040BD40160AB160D4020kN/mAB4m802060Q图（图（kN)M图图 (kNm）M图图2m2m4mABCD40kN20kN/m6020808/26/202411课件802060Q图（图（kN)200B20N
8、图（图（kN)40160AB160D40M 图图 (kNm）8/26/202412课件 例2. 试计算下图所示悬臂刚架的支座反力，并绘制、Q和N图。2a2a4a4a3aq6qa 2q2qa2ABCDE解：（1）计算支座反力8/26/202413课件2a2a4a4a3aq6qa 2q2qa2ABCDE（2）计算各杆端截面力，绘制各杆M图1）杆CD2qa2CD6qaDB00D结点D2）杆DB2qa2M图M图8/26/202414课件2a 2a4a4a3aq6qa 2q2qa2ABCDExy3aE4aqB3)杆BE2qaAB8qa10qa14qa2M图图M图图4）杆AB8/26/202415课件2q
9、a22qa26qa2qa2q 2q2qa2CDDBBEBA1082BM图（3）绘制结构M图也可直接从悬臂端开始计算杆件弯矩图8/26/202416课件M图2qa22a2a4a4a3aq6qa 2q2qa2ABCDEQ 图2.4qa10qaN 图3.2qa6qa8qa（4）绘制结构Q图和N图8/26/202417课件例4 试绘制下图所示刚架的弯矩图。30kN20kNm2m2m4m10kN20kN10kN10kNABCDE10kN10kN40kNmADBE10kN20kN40kNmD2040E40DCE20kNm40kNm402040M图（kNm）8/26/202418课件qaaaa1.5aqa2
10、qaAEGCBFDqa2qaAEGCXMqa1.5aBFD例5. 求绘图示结构的弯矩图。8/26/202419课件作刚架作刚架Q Q、N N图的另一种方法图的另一种方法 首先作出M图；然后取杆件为分离体，建立矩平衡方程，由杆端弯矩求杆端剪力；最后取结点为隔离体，利用投影平衡由杆端剪力求杆端轴力。aaqABCqa2/2qa2/8M图qa2/2QCBQCBCBqa2/2MCqa2/2+ QCBa=0 QBC=QCB=qa/2QCAQACqa2/2qMCqa2/2+ qa2/2 QACa=0 QAC=（qa2/2+ qa2/2 ）/a =qaMA0 Q CA=（qa2/2 qa2/2 ）/a =0q
11、a/20NCBNCAX0，NCB 0Y0，NCAqa/28/26/202420课件6QDCQ CDDC3.35m3kN9kN2kN2kN664.5N图（kN）M图（kN.m）2 33m3m 3mABq=4kN/m1.5mCDE2 1.79 Q图（kN）MD=6QCD3.350QCD=1.79(kN)=QDCMC=6+3 41.5+3.35QEC0QEC= 7.16kNME=6 3 4 1.5+3.35QCE0QCE= 3.58kNQCEQ EC4kN/mCE3.35m3.58 7.16 9321.79NDC3.13927.16NEC5.8205279. 1558. 3=-=45. 0-=kNNCE0sin)79. 158. 3(cos)13. 3(=+-+=NXCEcos)58. 379. 1 (sin)45. 013. 3(-+=Y校核NCE3.583.131.790.458/26/202421课件
