1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造
命題考點(diǎn)二 結(jié)構(gòu)平衡的條件與防止結(jié)構(gòu)傾覆的技術(shù)要求
【教材解讀】
一、力的基本性質(zhì)
1.力的三要素
力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)的位置稱為力的三要素。
2.約束與約束反力
工程結(jié)構(gòu)是由很多桿件組成的一個(gè)整體，其中每一個(gè)桿件的運(yùn)動(dòng)都要受到相連桿件、節(jié)點(diǎn)或支座的限制，即稱為約束。約束桿件對(duì)被約束桿件的反作用力，稱約束反力。
二、平面力系的平衡條件及其應(yīng)用
1.物體的平衡狀態(tài)
物體相對(duì)于地球處于靜止?fàn)顟B(tài)和等速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，力學(xué)上把這兩種狀態(tài)都稱為平衡狀態(tài)。
2.平衡條件
(1)二力的平衡條件：作用于同一物體上的兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線相重合，這就是二力的平衡條件。
(2)平面匯交力系的平衡條件：一個(gè)物體上的作用力系，作用線都在同一平面內(nèi)，且匯交于一點(diǎn)，這種力系稱為平面匯交力系。平面匯交力系的平衡條件是∑X=0和∑Y=0。
(3)一般平面力系的平衡條件還要加上力矩的平衡，所以平面力系的平衡條件是∑X=0、∑Y=0和∑M=0。
3.利用平衡條件求未知力
一個(gè)物體，重量為W，通過(guò)兩條繩索AC和BC吊著，計(jì)算AC、BC拉力的步驟為：首先取隔離體，作出隔離體受力圖;然后再列平衡方程，∑X=0、∑Y=0，求未知力T1、
T2，如圖1—2、圖1—3所示.
4.靜定桁架的內(nèi)力計(jì)算
(1)桁架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-4所示。
首先對(duì)桁架的受力圖進(jìn)行如下假設(shè)：
1)桁架的節(jié)點(diǎn)是鉸接;
2)每個(gè)桿件的軸線是直線，并通過(guò)鉸的中心;
3)荷載及支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上。
(2)用節(jié)點(diǎn)法計(jì)算桁架軸力：先用靜力平衡方程式求支座反力XA、YA、YB，再截取節(jié)點(diǎn)A為隔離體作為平衡對(duì)象，利用∑X=0和∑Y=0求桿1和桿2的未知力。
(3)用截面法計(jì)算桁架軸力：截面法是求桁架桿件內(nèi)力的另一種方法，如圖1-5所示。
首先，求支座反力YA、YB、XA;然后在桁架中作一截面，截?cái)嗳齻�(gè)桿件，出現(xiàn)三個(gè)未知力：N1、N2、N3�？衫谩芚=0、∑Y=0和∑MG=0，求出N1、N2、N3。
5.用截面法計(jì)算單跨靜定梁的內(nèi)力
(1) 梁在荷載作用下的內(nèi)力：圖1-6為一簡(jiǎn)支梁。梁受彎后，上部受壓，產(chǎn)生壓縮變形;下部受拉，產(chǎn)生拉伸變形。V為1—1截面的剪力，∑Y=0，V=YA。1 —1截面上有一拉力N和一壓力N，形成一力偶M，此力偶稱1—1截面的彎矩。根據(jù)∑M0=0，可求得M=YA·a。梁的截面上有兩種內(nèi)力，即彎矩M和剪力 V。
(2)剪力圖和彎矩圖如圖1—7所示，找出懸臂梁上各截面的內(nèi)力變化規(guī)律，可取距A點(diǎn)為χ的任意截面進(jìn)行分析。首先取隔離體，根據(jù)∑Y=0，剪力V(χ)=P;∑M=0，彎矩M(χ)=-P·χ。不同荷載下，不同支座梁的剪力圖和彎矩圖，如圖1—8和圖1-9所示。
三、力偶、力矩的特性
(1)力矩的概念：力使物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果要用力矩來(lái)度量。力矩一力×力臂，M=P·a。轉(zhuǎn)動(dòng)中心稱力矩中心，力臂是力矩中心。點(diǎn)至力P的作用線的垂直距離a。力矩的單位是N·m或kN·m。
(2)力矩的平衡：物體繞某點(diǎn)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是，該點(diǎn)的順時(shí)針力矩之和等于逆時(shí)針力矩之和，即∑M=0，稱為力矩平衡方程。
(3)力矩平衡方程的應(yīng)用：利用力矩平衡方程求桿件的未知力。
(4)力偶的特性：兩個(gè)大小相等、方向相反、作用線平行的特殊力系稱為力偶。力偶矩等于力偶的一個(gè)力乘以力偶臂，即M=±P×d。力偶矩的單位是N·m或kN·m。
(5)力的平移法則：作用在物體某一點(diǎn)的力可以平移到另一點(diǎn)，但必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，使其作用效果相同。
四、防止構(gòu)件(或機(jī)械)傾覆的技術(shù)要求
防止懸挑構(gòu)件(如陽(yáng)臺(tái)、雨篷、探頭板等)、擋土墻、起重機(jī)械防止傾覆的基本要求是：引起傾覆的力矩M(傾)應(yīng)小于抵抗傾覆的力矩M(抗)，為了安全，可取M(抗)≥(1.2,～1.5)M(傾)。
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