如图4.22所示的钢网架及桁架支座，由于构造上的差别，其支座可分别简化为固定铰支座和可动铰支座。图4.22(a)，(b)两图为柱与支座之间加一弧形钢板，并用螺栓联结。图4.22(a)可简化为固定铰支座，而图4.22(b)图可简化为可动铰支座。 图4.22弧形承压支座 如图4.23的屋架端部与柱或墙联结的构造。图4.23(a)的木屋架通过预埋在柱子或墙内的螺栓与柱或墙相连接；而图4.23(b)的钢筋混凝土屋架，其端部与柱顶都有事先预埋的钢板，吊装就位后，把钢板焊在一起。两图中的屋架与柱都不能发生相对位移，但仍然有可能发生微小的相对转动，故常把这种结点简化为铰结点。 图4.23屋架与柱(墙)联结——铰结点 如图4.24(a)所示为现浇钢筋混凝土框架顶层结点的构造。因梁与柱在结点处，是用混凝土现浇成整体，且配置适量钢筋，截面能传递弯矩，故在结点处，梁与柱既不能相对移动又不能相对转动，此时便把该结点简化为刚结点，如图4.24(b)所示。 图4.24现浇钢筋混凝土框架的梁与柱联结——刚结点 3)构件的简化 构件的截面宽度或厚度通常比其长度要小得多，在求截面内力时，其实与截面形状和尺寸并无关系。既然如此，在计算简图中，构件则可用其轴线来代替，并把构件统称为杆件。杆件之间的联结需用结点表示，杆长用结点间的距离表示，而荷载的作用点也移至轴线(a)所示，厂房中的屋架在竖向荷载作用下为一受弯构件，可用一水平杆件替代，柱的上下两段截面尺寸不同，截面形心的连线不是一条直线，故用粗细不一的杆件代替。根据梁与柱结点构造情况，一般梁与柱联结可视为铰结，故该结构简化为(b)图的排架。 图4.25厂房的排架 图4.26门式刚架的计算简图 4)结构体系的简化 大多数的结构实际上都是空间结构，各个构件相互连接成为一个空间整体，以便抵抗各个方向也许会出现的荷载。为使计算方便，可设法把空间结构分解为平面结构，这种简化称之为结构体系的平面简化。 如图4.27(a)所示为单层厂房的建筑结构，它是一个较为复杂的空间结构，怎样简化为图4.27(b)所示的平面排架呢？ 图4.27空间结构分解成平面结构 * 出版社 科技分社 建筑力学与结构 第一节荷载的分类与传递 结构上的荷载从何而来？有哪一些类型和形式？不同的荷载其性质有何差异？又怎样计算它们？它们在结构中是如何传递的？如此等等，面对这样一些问题，一是不可回避；二是在结构受力分析和设计时，荷载的确定是前提。 一、荷载的分类 在结构上所施加力并让结构来承担的就是荷载。比如结构自身所固有的重量，即重力，就称为重力荷载；吹到结构上的风力就称为风荷载；飘落在屋顶上雪的重量就是雪荷载。如此等等，这说明力和荷载是本质相同的两种不同的称谓。 作用在结构上的荷载，可谓是种类非常之多，形式多样。例如，结构自重、水压力、土压力、风荷载、雪荷载、地震荷载以及人群重量等。这些荷载，有的比较恒定，有的灵活多变。比如，结构的自重和风荷载两者的差异性就很大,自重大致恒定不变，而风荷载却时有时无，有大有小。因此，有必要对荷载进行分类描述。 建筑工程中常遇到的荷载，根据其不同特征，主要有以下分类： 1)按荷载分布情况分——集中荷载和分布荷载 2)按荷载作用时间分——永久荷载和可变荷载 3)按荷载作用性质分——静力荷载和动力荷载 (1)集中荷载当荷载的作用范围很小，此时可以认为荷载全部集中作用在一点上，即称之为集中荷载或集中力。集中荷载的单位一般用N或kN。 图4.1吊车梁上的荷载 图4.2主梁上的荷载 2)分布荷载顾名思义，分布荷载是指力在构件内部或表面上连续分布和作用。分布荷载的大小用分布集度来表示，意为力的连续分布的密集程度。分布荷载可分为以下3种： ①体分布荷载 ②面分布荷载 ③线梁上的线)永久荷载(恒载)这类荷载具有三定性：作用时间长久，位置固定，数值不变，故又称为恒载。例如，结构自身的重力荷载(自重)，以及建筑构造层(楼面、顶棚、装饰面层等)的重力荷载，均属于永久荷载。图4.9(a)是建筑物承受荷载示意图，图4.9(b)是结构荷载简图。其中标①者为构件自重，梁的自重为均布荷载，而柱的自重为集中荷载。 图4.9施加在建筑物上的荷载 图4.10楼面活荷载 (2)可变荷载(活载)这类荷载经常变化，具有三变性：作用时间短暂、位置不定(在一些范围内可以随意变动，任意分布)，数值可变(数值随时间变化，时有时无，时大时小、有时成群密集，有时无影无踪)。故又称为活载。 静力荷载是逐渐增加的荷载，简称静载。其大小和位置变化，不会引起显著的结构振动；反之，若荷载作用在结构上会引起显著的结构振动，则称之为动力荷载，简称动载。结构的自重及其他恒载，是典型的静力荷载；而动力设备(如吊车)所产生的荷载以及地震荷载等，则是动力荷载。 二、荷载的传递路径 结构的基本功能之一就能抵抗并传递荷载。而结构又是由许多构件联结而成，因此，讨论作用在结构上的荷载是如何沿构件传递的(即荷载传递的路径)，是很有必要的。因为承受荷载的构件是重要的承重构件，是破坏不得的。 1)竖向荷载传递 先举一个简单例子。图4.14(a)为一根梁两端搁在墙上，这一结构是由梁和墙这两种构件联结而成。 图4.14竖向荷载传递举例 再举一稍微复杂的例子，如图4.15(a)所示。这是由墙支撑的两层梁的情况，而且上部结构都搁置在一根大跨梁之上。设上梁所加的两荷载皆为P1，自重为P2；上层的两边墙体的自重均为P3；中梁所加的两荷载都是P4，自重为P5；下层两边墙体的自重均为P6；最底部的大跨梁的自重为P7，并假设结构和荷载都是对称的。 图4.15竖向荷载传递分析 图4.16荷载与结构的关系 2)水平荷载传递 作用在建筑结构上的不仅有竖向荷载，还有水平荷载，比如风荷载就是最常见的水平荷载。怎么来识别水平荷载的传递路径呢？下面举一例加以说明。 如图4.17(a)所示的标志牌，该结构由上下两根横梁、中间3根加劲杆、左右两根立柱所组成。当标志牌受到风荷载作用时，请分析水平荷载的传递路径。 图4.17水平荷载传递路径分析 更重要的是，竖向荷载和水平荷载对结构的影响是完全不一样的。 首先，从荷载的传递路径来看，竖向荷载传递是从上到下，简单明了；而水平荷载传递就显得“拐弯抹角”。 其次，如果把建筑物视为竖立的悬臂梁，如图4.18所示。 图4.18竖向荷载和水平荷载作用下的结构变形示意图(a)重力荷载；(b)水平均布荷载；(c)水平倒三角形荷载 第二节建筑结构的计算简图 结构的计算简图有三大要素：一是结构上的荷载，二是约束(如支座、结点等)的简化，三是计算长度的确定。 其实，在此之前所遇到的都是已经简化了的结构计算简图，并以此计算结构的约束反力和内力。然而，咱们不可以只知其然，而不知其所以然。因此，对建筑结构如何简化的问题还有必要作进一步研究。 一、结构的简化 先以一个最简单的例子来说明选取计算简图的方法和原则。 如图4.19(a)所示的一根搁置在砖墙上的钢筋混凝土梁，其上受有均布荷载q的作用，梁的净跨为ln，在墙内的支承长度为a。现在要分析的是：如何将梁简化为图4.19(b)这样一个计算简图？ 图4.19梁的计算简图 1)支座的简化 所选用的支座简图必须与支座的实际构造和变形特点相吻合。在建筑结构中，支座的实际构造形式很多，但在计算简图中常用的有3种：固定铰支座、可动铰支座、固定端支座。现在就以这3种支座的简化举例说明如下。 图4.20柱与基础联结 图4.21拱脚与基础联结 * 出版社 科技分社 建筑力学与结构 * *
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