工程建筑力學基礎知識(編輯修改稿)
2025-07-21 20:59 本頁面
【文章內容簡介】 短的荷載。如爆炸、地震、臺風的荷載等。2．按作用范圍——荷載可分為集中荷載和分布荷載。集中荷載——是指荷載作用的面積相對于結構或構件總面積而言很小，從而近似認為荷載作用在一點上，稱為集中荷載，如屋架傳給柱子的壓力，吊車輪傳給吊車梁的壓力等等，都屬于集中荷載。單位是牛（）或千牛（）。分布荷載——是指荷載分布在一定范圍上，當荷載連續(xù)地分布在一塊體積上時稱為體分布荷載(即重度)，其單位是牛頓/每立平方米（）或千牛/每立平方米（）；當荷載連續(xù)地分布在一塊面積上時稱為面分布荷載，其單位是牛頓/每平方米（）或千牛/每平方米（）；在工程上往往把體分布荷載、面分布荷載簡化為線分布荷載，其單位是牛頓/每米（）或千牛/每米（）。分布荷載又可分為均布荷載及非均布荷載等。集中荷載和均布荷載將是今后經常碰到的荷載。3．按作用性質——荷載可分為靜荷載和動荷載。 靜荷載——凡緩慢施加而不引起結構沖擊或振動的荷載。動荷載——凡能引起明顯的沖擊或振動的荷載。4．按作用位置——荷載可分為固定荷載和移動荷載。固定荷載——是指作用的位置不變的荷載。如結構的自重等。移動荷載——是指可以在結構上自由移動的荷載。如車輛輪壓力等。 荷載的簡化和計算1．等截面梁自重的計算在工程結構計算中，通常用梁軸表示一根梁。等截面梁的自重總是簡化為沿梁軸方向的均布線荷載。，其截面寬度為(m)，截面高度為(m)。設此梁的單位體積重(重度)為，則此梁的總重是 梁的自重沿梁跨度方向是均勻分布的，所以沿梁軸每米長的自重是 將代入上式得 ()值就是梁自重簡化為沿梁軸方向的均布線荷載值，均布線荷載也稱線荷載集度。2．均布面荷載化為均布線荷載計算在工程計算中，在板面上受到均布面荷載時，需要將它簡化為沿跨度(軸線)方向均勻分布的線荷載來計算。設一平板上受到均勻的面荷載作用，板寬為(m)(受荷寬度)、板跨度為(m)。那么，在這塊板上受到的全部荷載是而荷載是沿板的跨度均勻分布的，于是，沿板跨度方向均勻分布的線荷為 ()，寬＝，跨度(長) ＝，自重，簡化為沿跨度方向的均布線荷載。自重均勻分布在板的每一小塊單位面積上，所以自重形成的均布面荷載為： 屋面防水層形成的均布面荷載為 ，水泥砂漿容重，則這一部分材料自重形成的均布面荷載為 最后再考慮雪荷載(北方地區(qū)考慮) 總計得全部面均布荷載為把全部均布荷載簡化為沿板跨度方向的均布線荷載，即用均布面荷載大小乘以受荷寬度 約束、約束反力、受力圖 約束和約束反力的概念可在空間自由運動不受任何限制的物體稱為自由體，例如，空中飄浮物。在空間某些方向的運動受到一定限制的物體稱為非自由體。在建筑工程中所研究的物體，一般都要受到其他物體的限制、阻礙而不能自由運動。例如，基礎受到地基的限制，梁受到柱子或者墻的限制等均屬于非自由體。于是將限制阻礙非自由體運動的物體稱為約束物體，簡稱約束。例如上面提到的地基是基礎的約束；墻或柱子是梁的約束。而非自由體稱為被約束物體。由于約束限制了被約束物體的運動，在被約束物體沿著約束所限制的方向有運動或運動趨勢時，約束必然對被約束物體有力的作用，以阻礙被約束物體的運動或運動趨勢。這種力稱為約束反力，簡稱反力。因此，約束反力的方向必與該約束所能阻礙物體的運動方向相反。運用這個準則，可確定約束反力的方向和作用點的位置。在一般情況下物體總是同時受到主動力和約束反力的作用。主動力常常是已知的，約束反力是未知的。這需要利用平衡條件來確定未知反力。 工程中常見的幾種約束類型及其約束反力1．柔體約束 用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運動而構成的約束叫柔體約束。這種約束只能限制物體沿著柔體中心線使柔體張緊方向的移動，且柔體約束只能受拉力，不能受壓力，所以約束反力一定通過接觸點，沿著柔體中心線背離被約束物體的方向，且恒為拉力。2．光滑接觸面約束當兩物體在接觸處的摩擦力很小而略去不計時，就是光滑接觸面約束。這種約束不論接觸面的形狀如何，都不能限制物體沿光滑接觸面的公切線方向的運動或離開光滑面，只能限制物體沿著接觸面的公法線向光滑面內的運動，所以光滑接觸面約束反力是通過接觸點，沿著接觸面的公法線指向被約束的物體，只能是壓力。3．圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈簡稱為鉸鏈。常見的門窗的合頁就是這種約束。理想的圓柱鉸鏈是由一個圓柱形銷釘插入兩個物體的圓孔中構成的，且認為銷釘與圓孔的表面很光滑。銷釘不能限制物體繞銷釘轉動，只能限制物體在垂直于銷釘軸線的平面內的沿任意方向的移動，()所示。當物體有運動趨勢時，銷釘與圓孔壁將必然在某處接觸，約束反力一定通過這個接觸點，這個接觸點的位置往往是不能預先確定的，因此約束反力的方向是未知的。也就是說，圓柱鉸鏈的約束反力作用于接觸點，垂直于銷釘軸線，通過銷釘中心((a)中所示的)，而方向未定。所以，在實際分析時，通常用兩個相互垂直且通過鉸鏈中心的分力和來代替，兩個分力的指向可任意假定，反力的真實方向，可由計算結果確定。(b)所示的簡圖來表示。4．鏈桿約束鏈桿就是兩端用光滑銷釘與物體相連而中間不受力的剛性直桿。，橫木在端用鉸鏈與墻連接，在處與桿鉸鏈聯接，斜木在端用鉸鏈與墻連接，在處與桿鉸鏈聯接，桿是兩端用光滑鉸鏈聯接而中間不受力的剛性直桿。這桿就可以看成是桿的鏈桿約束。這種約束只能限制物體沿鏈桿的軸線方向運動。鏈桿可以受拉或者是受壓，但不能限制物體沿其他方向的運動，所以，鏈桿約束的約束反力沿著鏈桿的軸線，其指向不定。 支座的簡化和支座反力工程上將結構或構件連接在支承物上的裝置，稱為支座。在工程上常常通過支座將構件支承在基礎或另一靜止的構件上。支座對構件就是一種約束。支座對它所支承的構件的約束反力也叫支座反力。支座的構造是多種多樣的，其具體情況也是比較復雜的，只有加以簡化，歸納成幾個類型，方便于分析計算。建筑結構的支座通常分為固定鉸支座，可動鉸支座，和固定(端)支座三類。 1．固定鉸支座()是固定鉸支座的示意圖。構件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯接，構件不能產生沿任何方向的移動，但可
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