荷载约束与约束力受力

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1、建筑力学ArchitecturalMechanic授课教师：钟星鸣开课系部：建筑工程系1.3荷载（1）荷载的分类按作用时间：恒载、活载及偶然荷载按作用范围：集中荷载、分布荷载按作用性质：静力荷载、动力荷载按作用位置：固定荷载、移动荷载（2）载荷的简化和计算1、等截面梁自重的计算在工程结构计算中，通常用梁轴表示一根梁。等截面的自重总是简化为沿梁轴方向的均布线荷载q。已知：截面尺寸h,b,长度为l;梁单位体积重γ（ＫＮ／m３）求：线荷载q.解：此梁总重：Ｑ＝b.h.l.γ(KN)沿梁轴每米长的自重：q===b.h.γ(KN/m)2均布面载荷化为均布线载荷在工程计算中，在板面上受到均布面荷载q’(

2、kN/m2)时，需要将它简化为沿跨度（轴线）方向均匀分布的线荷载来计算。已知：板均布面荷载：q’(kN/m2)；板宽b；板跨度Ｌ(m)求：q（kＮ/m）解：板上受到的全部荷载：Ｑ＝q’.b.L(kN)沿板跨度方向均匀分布的线荷载：q===b.q’(kN)例如：①图中板自重11kＮ；②防水层的均布面荷载为：q’=300N/m2;③水泥沙浆找平层厚0.02m,γ=20kN/m3;④雪载：q4’=300N/m2.求：将全部荷载化成沿板长的均布线荷载。解：q１’==1237N/m2；q2’=300N/m2；q3’==400N/m2q4’=300N/m2q’=q1’+q2’+q3’+q4’=1237+

3、300+400+300=2237N/m2线载：q===3333N/m2。1.4约束与约束反力1基本概念：自由体：可以任意运动（获得任意位移）的物体。非自由体：不可能产生某方向的位移的物体。约束：由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。约束反力：约束对被约束体的反作用力。主动力：约束力以外的力。2常见的几种类型的约束（1）柔性约束约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离物体的方向，且只能是拉力典型：绳索（2）理想光滑接触面约束约束反力是通过接触点，沿着接触面的公共法线指向被约束的物体，只能是支持力（3）光滑圆柱铰链约束约束反力通过接触点垂直于销钉轴线，通过销钉中心方向不定(4)链杆约束约

4、束反力沿着链杆的轴线，方向不定可以压可以拉3支座的简化和支座反力1、支座：建筑物中支承构件的约束。2、支座反力：支座对构件的作用力叫支座反力。3、支座的类型：（１）、固定铰支座：受力特性与圆柱铰链相同,用两个相互垂直的力表示。（２）、可动铰支座：受力特性与链杆约束相同，支座反力通过铰中心，沿着支撑面的法线方向。在房屋建筑中，梁通过混凝土垫块支承在砖柱上，不计摩擦时可视为可动铰支座。（３）、固定端支座：如房屋的雨篷、挑梁，其一端嵌入墙里，墙对梁的约束既限制它沿任何方向移动，同时又限制它的转动，这种约束称为固定端支座。它除了产生水平和竖直方向的约束反力外，还有一个阻止转动的约束反力偶。1.5物体

5、的受力分析（1）受力分析解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况。作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等二类是：被动力，即约束反力。二、分离体（或脱离体）：从周围物体中单独分离出来的研究对象。三、受力图：表示研究对象（即脱离体）所受全部力的图形。主动力一般是先给定的，约束力则需要根据约束的性质来判断。例题1、试画出图(a)所示结构的整体、AB杆、AC杆的受力图。B、C处为光滑面约束，D处受到柔绳约束。解：(1)以结构整体为研究对象，主动力有荷载F，注意到B、C处为光滑面约束，约束反力为F

6、B、FC。其受力图如图1.31(b)所示。(2)取AB杆的分离体，A处为光滑圆柱铰链约束，D处受到柔绳约束，其受力图如图(c)所示。(3)取出AC杆的分离体，A处受到AB杆的反作用力FAx′、FAy′，E处为柔绳约束，AC杆受力如图(d)所示。例题2、在图(a)中，多跨梁ABC由ADB、BC两个简单的梁组合而成，受集中力F及均布载荷q作用，试画出整体及梁ADB、BC段的受力图。解：(1)取整体为研究对象，先画集中力F与分布载荷q，再画约束反力。A处约束反力分解为二正交分量，D、C处的约束反力分别与其支承面垂直，B处约束反力为内力，不能画出，整体的受力图如图(b)所示。(2)取ADB段的分离体

7、，先画集中力F及梁段上的分布载荷q，再画A、D、B处的约束反力FAx、FAy、FD、FBx、FBy，ADB梁受力如图(c)所示。(3)取BC段的分离体，先画梁段上的分布载荷q，再画出B、C处的约束反力，注意B处的约束反力与AB段B处的约束反力是作用力与反作用力关系，C处的约束反力FC与斜面垂直，BC梁受力如图(d)所示。四、总结：画物体受力图主要步骤为(1)根据题意选取研究对象，并用尽可能简明的轮廓把它单独画