1.3 结构的计算简图与实验模型（课件）《土木工程力学基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

1.3 结构的计算简图与实验模型 土木工程力学基础 机工版·第2版 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 掌握结构的简化。 能力目标 学会荷载的简化并掌握实验模型。 情感目标 激发学生对土木工程和力学的兴趣和热情，鼓励他们探索这个领域的奥秘。在复杂的工程问题解决过程中，培养学生的耐心和对细节的关注。帮助学生适应不断变化的技术环境和工作要求。 学习目标 情境引入 思考哦：如何画出以上物体的简图？ 情境引入 实际结构是比较复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析，相当繁琐困难，也没有 必要。因此，在对结构进行力学分析之前，需对结构进行简化：略去次要因素，表现主要特 点。用简化的图形作为模型，替代实际结构进行力学分析计算，这样的模型称为计算简图;用简化的实物作为模型，替代实际结构进行力学分析测试，这样的模型称为实验模型。 a)单层工业厂房结构 情境引入 b)一榀横向排架 c)屋架计算简图 情境引入 d)排架柱计算简图 新知学习 1.结构的简化 (1)将空间杆系结构简化为平面杆系结构一般的杆系结构都是空间结构(图1-9a)。 1.计算简图 新知学习 当某一平面内的杆系可以简化为独立承受该平面内的荷载时，可将这个平面杆系分离出来， 按平面杆系结构分析计算(图1-9b)。 1.计算简图 新知学习 (2)用杆件的轴线代替杆件 1.计算简图 新知学习 (3)用符号表示杆件之间理想化的结点 杆件结构中，杆件之间的连接区称为结点。按杆件的位移、受力特点，经常将实际的结点简化为理想化的结点： 1.计算简图 1)铰结点。被连接的杆件在连接处可以相对转动，但不能相对移 动。铰的符号用小圆圈表示。 装配式钢筋混凝土门架的顶铰就是铰结点(图1-10a 、b 、c)。 新知学习 (3)用符号表示杆件之间理想化的结点 杆件结构中，杆件之间的连接区称为结点。按杆件的位移、受力特点，经常将实际的结点简化为理想化的结点： 1.计算简图 工程中 还根据被连接杆件的受力变形特点而将结点抽象为铰结点(图1-9a 、c)。 新知学习 (3)用符号表示杆件之间理想化的结点 杆件结构中，杆件之间的连接区称为结点。按杆件的位移、受力特点，经常将实际的结点简化为理想化的结点： 1.计算简图 2) 刚结点。被连接杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转 动。刚结点的符号用深色小块表示，也可用线段相接的形状表示 (图1-10d 、b)。 新知学习 (3)用符号表示杆件之间理想化的结点 杆件结构中，杆件之间的连接区称为结点。按杆件的位移、受力特点，经常将实际的结点简化为理想化的结点： 1.计算简图 (4)用符号表示理想化的支座结构与基础或其他支承物的连接 区称为支座。按照被连接杆件的位移、受力特点，平面杆系结构的实 际支座被简化为三种理想化的支座： 新知学习 1)固定铰支座。被支承的部分在该处可以转动，不能移动。常用两根在端部相交的短 链杆作为符号(图1-11)。 1.计算简图 新知学习 2)可动铰支座。被支承的部分在该处可以转动，可以沿支承面的方位作微小移动，但 不能在垂直于支承面的方位移动。常用垂直于支承面的短链杆作为符号 1.计算简图 新知学习 3)固定端支座。被支承的部分在该处被完全固定。常用 “” 作为符号 1.计算简图 新知学习 结构构件的自重、楼面上人群或物品的重量、厂房中设备的重量、水压、风压、雪压、 车轮的轮压等，都是以力的形式直接作用在结构上的，称为直接作用，习惯称为荷载。荷载按其作用的范围或分析的条件，可以简化为分布荷载和集中荷载。在杆系结构的计算简图中，杆件用轴线代替，分布荷载则表现为沿着一条线段分布。 2. 荷载的简化 a)渡槽—高架水渠 新知学习 2. 荷载的简化 肋拱式输水渡槽计算简图(续) 新知学习 一些重大工程，要建立试验模型进行模拟测试，检验工程计算的精度。图中所陈列的是按1:100比例做成的贵州巴陵河大桥的实验模型。 3.实验模型 新知学习 一些重大工程，要建立试验模型进行模拟测试，检验工程计算的精度。图中所陈列的是按1:100比例做成的贵州巴陵河大桥的实验模型。 3.实验模型 1. 杆件 采用容易变形的钢锯条、塑料条、硬纸条做杆件。在实验中观察结构的变形，依据力与 变形一致的关系，推断杆件内部的受力。 新知学习 2. 结点 将几根钢锯条端部的圆孔对齐，插入螺栓，即形成铰结点。 3.实验模型 新知学习 2. 结点 在12mm 厚的小木块的不同侧面上锯出锯缝，插入钢锯条，即形成刚结点。 3.实验模型 新知学习 3.支座 将两根塑料短链杆的一端用螺栓拼到木条的两个孔上，另一端孔对孔穿螺栓再与锯条端孔相连，形成固定铰支座；在木条上开一个V形槽，限制锯条的端部左右移动和向下移动，容许转动，也可模拟固定铰支座。 3.实验模型 新知学习 将塑料短链杆的一端用螺栓拼到木条的孔上，另一端用螺栓与锯条端孔相连，形成可动铰支 座；用笔杆支承杆端，限制向下移动，容许转动和水平移动，也可模拟可动铰支座。 3.实验模型 新知学习 用手固定小木块，将锯条插进锯缝中，则形成固定端支座。 3.实验模型 课堂练习 选择题 答案：B 解析：顶结点无线位移，因此基本未知量的数目为4 图示结构用位移法计算时，其基本未知量的数目为： A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 课堂练习 选择题 答案：B 解析：受弯构件最重要的就是测定跨中最大挠度及梁的弹性挠度曲线。为了获得梁的实际挠度值，试验时必须考虑支座沉陷的影响 当仅用3个位移计对简支梁均布荷载下进行最大挠度测量时，这3个位移计的位置应该在（）。 A. 一个在支座，两个在跨中 B. 一个在跨中，两个在两个支座处 C. 一个在跨中，两个在梁的两个端头 D. 一个在跨中，一个在支座处，一个在梁的另一端头 课堂练习 选择题 答案：C 解析：筒体结构可分为框架－核心筒结构、筒中筒和多筒结构等。这种结构体系适用于高度不超过300m的建筑，能有效抵抗水平荷载。 高层建筑抵抗水平荷载最有效的结构是（）。 A. 剪力墙结构 B. 框架结构 C. 筒体结构 D. 混合结构 课堂练习 选择题 答案：A 解析：混凝土或抹灰基层涂刷溶剂型涂料时，含水率不得大于8%。 混凝土或抹灰基层涂刷溶剂型涂料时，含水率不得大于（）。 A. 8% B. 9% C. 10% D. 12% 课堂练习 选择题 答案：B 解析：剪力墙的墙段长度一般不超过8m。 剪力墙的墙段长度一般不超过（）m。 A. 6 B. 8 C. 10 D. 12 课堂练习 选择题 答案：B 解析：悬臂梁的最大挠度与梁长的立方成正比，因此当梁长减少一半时，最大挠度变为原来的1/8，即1/4 图示悬臂梁自由端承受集中力偶。若梁的长度减少一半，梁的最大挠度是原来的（）。 A. 1/2 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/16 课堂练习 选择题 答案：B 解析：计算简图的主要作用是简化结构，以便更容易地进行力学分析。 在结构分析中，计算简图的主要作用是什么？ A. 提供结构的详细尺寸 B. 简化结构以便进行力学分析 C. 展示结构的美学设计 D. 记录结构的材料属性 课堂练习 选择题 答案：B 解析：制作模型的主要目的是为了验证理论计算结果，确保结构设计的安全性和可靠性。 在进行结构实验时，为什么要制作模型？ A. 为了展示结构的实际尺寸 B. 为了验证理论计算结果 C. 为了节省材料 D. 为了提高工作效率 课堂小结 课堂小结 1.简述荷载。 2.简述杆件。 3.简述荷载的简化。 作业布置 感谢观看 $$