1.3.2 约束与约束反力21、静力学的公理、静力学的公理2 2、概念(自由体、约束)、概念(自由体、约束) 柔索约束、光滑面约束、圆柱铰约束柔索约束、光滑面约束、圆柱铰约束内容回顾3ß教学内容:教学内容: 常见工程约束及其反力常见工程约束及其反力ß教学目标教学目标: 理解并会用常见工程约束及其反力理解并会用常见工程约束及其反力 本次课主要内容 任何建筑结构(构件),都必须安置在一定的任何建筑结构(构件),都必须安置在一定的支承物上,才能承受荷载的作用,达到稳固使用的支承物上,才能承受荷载的作用,达到稳固使用的目的在工程上常常通过支座将构件支承在基础或目的在工程上常常通过支座将构件支承在基础或另一静止的构件上,我们将构建与基础连接的装置另一静止的构件上,我们将构建与基础连接的装置称为称为支座支座 支座对构件就构成约束,支座对构件的约束反支座对构件就构成约束,支座对构件的约束反力叫做力叫做支座支座约束反力束反力对实际支座进行简化后,得对实际支座进行简化后,得到三种理想支座:到三种理想支座:固定固定铰支座(支座(铰链支座)支座)、、可可动铰支座支座和和固定端支座固定端支座。
支座及支座反力 1)固定)固定铰支座支座 用圆柱铰链将构件与基础或另一静止的构件相用圆柱铰链将构件与基础或另一静止的构件相连的支座称为连的支座称为固定铰支座固定铰支座 这种支座限制构件沿任何方向移动,但不限制这种支座限制构件沿任何方向移动,但不限制其绕其绕A A点的转动其约束反力的特点及表示方法与圆点的转动其约束反力的特点及表示方法与圆形铰链相同,形铰链相同,通过铰链中心指向不定,用两个通过铰链中心指向不定,用两个X X、、Y Y正交分量表示正交分量表示AYAXAFAA AY YA AX XA A2)可)可动铰支座支座((辊轴支座)支座) 在固定在固定固定铰支座的座体与支承面之间加辊轴固定铰支座的座体与支承面之间加辊轴就成为就成为可动铰支座可动铰支座,这种支座只能限制物体垂直于,这种支座只能限制物体垂直于支承面方向运动支承面方向运动其约束反力通过销钉中心,垂直其约束反力通过销钉中心,垂直于支承面,指向未定于支承面,指向未定BFB3)固定端支座)固定端支座(固定支座)(固定支座) 把构件和支承物完全连接为一整体,构件在固把构件和支承物完全连接为一整体,构件在固定端既不能沿任意方向移动,也不能转动的支座称定端既不能沿任意方向移动,也不能转动的支座称为为固定端支座固定端支座。
其约束反力为两个正交分量其约束反力为两个正交分量X X、、Y Y及及一个约束反力偶一个约束反力偶M MAXAYAMA[1] 既能阻止杆端的任何既能阻止杆端的任何移动移动,也能阻止,也能阻止杆端转动,杆端转动,其约束力其约束力必为一个方向未定的必为一个方向未定的力和一个力偶力和一个力偶[2] 固定支座的约束力表示,固定支座的约束力表示,其中其中力的指向力的指向及及力偶的转向力偶的转向都是都是假设的假设的.细石混凝土填充细石混凝土填充 建筑结构中这种理想的支座是不多见的,通常把不能产生移建筑结构中这种理想的支座是不多见的,通常把不能产生移动,只可能产生微小转动的支座视为固定铰支座动,只可能产生微小转动的支座视为固定铰支座 例如:一例如:一榀屋架,用预埋在混凝土垫块内的螺栓和支座连在一起,垫榀屋架,用预埋在混凝土垫块内的螺栓和支座连在一起,垫块则砌在支座块则砌在支座( (墙墙) )内,这时,支座阻止了结构的垂直移动和水内,这时,支座阻止了结构的垂直移动和水平移动,但是平移动,但是 它不能阻止结构微小转动这种支座可视为固定它不能阻止结构微小转动这种支座可视为固定铰支座 一个搁置在砖墙上的梁;砖墙就是梁的支座,如略去梁一个搁置在砖墙上的梁;砖墙就是梁的支座,如略去梁与砖墙之间的摩擦力,则砖墙只能限制梁向下运动,而不能与砖墙之间的摩擦力,则砖墙只能限制梁向下运动,而不能限制梁的转动与水平方向的移动。
这样,就可以将砖墙简化限制梁的转动与水平方向的移动这样,就可以将砖墙简化为可动铰支座为可动铰支座 4 4、支座的简化、支座的简化((1 1)固定铰支座)固定铰支座 允许绕固定铰铰心的微小转动过铰心产生任意方允许绕固定铰铰心的微小转动过铰心产生任意方向的约束力(分解成水平和竖直方向的两个力)向的约束力(分解成水平和竖直方向的两个力) 两个支反力分量可以用两个链杆表示两个支反力分量可以用两个链杆表示(2 2)可动铰支座(链杆支座):)可动铰支座(链杆支座):一个支反力,支反力一个支反力,支反力沿链杆轴线,或指向物体(压力)或背离物体(拉力)沿链杆轴线,或指向物体(压力)或背离物体(拉力)((3 3)固定支座)固定支座 三个支座反力分量,可以用三个链杆表示 典型的(平面)支座及支反力典型的(平面)支座及支反力((4 4)定向支座(滑动支座,双链杆支座))定向支座(滑动支座,双链杆支座) 两个支座反力分量可以用两个平行链杆表示 27作作业:一、填写下列表格业:一、填写下列表格工程约束工程约束简图形式简图形式约束反力约束反力(画图)(画图) 约束反力约束反力作用点作用点 作用线位置作用线位置 方向方向柔体约束光滑面约束圆柱铰约束链杆约束固定铰支座可动铰支座固定端支座17小结:七种工程约束预习:1.4 物体的受力分析。