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门式刚架内力图画法

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过e点画铅直高度为0.8 kn·m的下凸下降曲线段ef;过f点画铅直高度为12.8 kn·m的上升下凸曲线段fb。经过a→c→d1→d2→e→f→b得到图1(c)所示弯矩图的轮廓线,轮廓线与基线所围图形加上正负号,即得梁的弯矩图。

结构力学作刚架内力图顺序为“先区段叠加作m图,再由m 图作fq图,最后fq作fn图”。画3种内力图,均需取杆件或结点为分离体,画其受力图,然后由静力平衡方程求出杆端内力,最后按材料力学知识画出内力图。由于此种方法要取多个分离体,画多个受力图及列多个平衡方程,最后还要解方程,所以计算量大,易出错。本文根据直梁上弯矩、剪力与荷载集度间的微分与积分关系,不取分离体及不用静力平衡方程便可作刚架内力图。该法与传统方法顺序刚好相反,下文将有所提及。

3 静定门式刚架内力图的实用画法(只讨论常见情况,即力的作用线垂直杆轴线及无斜杆情况) 3.1 静定门式刚架轴力图的画法

竖杆杆端轴力的绝对值等于该竖杆的竖向反力,轴力的正负号由竖杆的竖向反力指向定,即竖杆的竖向反力背离该竖杆,轴力为正,反之为负;水平杆杆端轴力的绝对值等于左边或右边竖杆上水平力的合力,轴力的正负号由水平力的合力的指向定,即水平力的合力背离水平杆,轴力为正,反之为负。在常见荷载作用下,刚架各杆

轴力为常数,据上述方法确定的各杆杆端轴力,即可画出轴力图。 3.2 静定门式刚架剪力图的画法

先把左边、右边竖杆当作水平杆的竖向连杆支座,竖杆下端的竖向反力当作水平杆左、右两端的外力,由水平直梁剪力图的简便画法画出水平杆剪力图;然后把刚架连同荷载顺转90°,使刚架开口向左(注:学生做作业时只需把作业本进行旋转,而不必另外画图),由水平直梁剪力图的简便画法画出竖杆的剪力图。 3.3 静定门式刚架弯矩图的画法

将刚架竖杆剪力图左顺时针转、右逆时针90°,使其与水平杆剪力图的基线共线,然后,由水平直梁弯矩图的简便画法画出刚架的弯矩图。 4 应用举例

例:画图2(a)所示静定门式刚架的内力图。 第一步:求出全部支座反力,见图2(a)。 第二步:由外力画轴力图。

按上述方法3.1得ad、be竖杆的轴力为nad=-40 kn,nbe=-80 kn;de水平杆杆端轴力nde=-30 kn。画出轴力图,见图2(c)。 第三步:由外力画剪力图。 4.1 画水平杆的剪力图

过d点向上画40 kn的铅直线;从铅直线终点画铅直高度为120 kn的下斜直线;从下斜直线终点向上画80 kn的铅直线,并按水平直

梁剪力图正负号规定标出正负号,最后得到水平杆的剪力图,见图2(d2)de段。 4.2 画竖杆的剪力图

先把刚架连同荷载顺转90°,使刚架开口向左,见图2(b),对ad杆:过a点画水平线到c;过c点向下画30 kn的铅直线;过铅直线终点画水平线到d,最后标出正负号,得到竖杆ad的剪力图,见图2(d1)ad段。对be杆:过b点向上画30 kn的铅直线;过铅直线终点画水平线到e,标出正负号,得到竖杆be的剪力图,见图2(d1)be段。最后原刚架各杆的剪力图,见图2(c)。 第四步:由剪力图画弯矩图。

将图2(d2)刚架两竖杆剪力图左顺时针转、右逆时针90°,使其与水平杆剪力图的基线共线,见图2(d3)所示。然后过a点画水平线到c;过c点画铅直高度为60 kn·m的上斜直线到d;过上斜直线终点画铅直高度为120 kn·m的下凸上升曲线到e;过上升曲线终点画铅直高度为180 kn·m的下斜直线到b,见图2(e1),最后将图2(e1)中的竖杆变回原来位置,得到刚架弯矩图,见图2(e2)。 5 结束语

本文介绍的方法,其特点是不用截面法求内力,只需计算某些梁段荷载图、剪力图的面积,便可画出静定门式刚架的内

力图。如果刚架有外伸部分,外伸部分作为悬臂梁单独画内力图。

根据笔者多年来的教学实践证明,采用本文介绍的方法比用其它方法作图的效率高、速度快,过程简单,不易出错,学生更容易接受与掌握,是一种值得推广的方法。 参考文献:

[1]刘寿梅.建筑力学[m].北京:高等教育出版社,2001. [2]陈德先.水平直杆内力图的简便画法[j].内江科技,2006.(6):50.

abstract: in classical mechanics picture frame internal force of law, limitations, this paper straight beams under bending, shear and the degree of load among the set of differential and integral relations, arrive at a static fixed portal frame internal force diagram practical painting. key words: portal frame; bending moment diagram; shear map; shaft trying to

门式刚架内力图画法

过e点画铅直高度为0.8kn·m的下凸下降曲线段ef;过f点画铅直高度为12.8kn·m的上升下凸曲线段fb。经过a→c→d1→d2→e→f→b得到图1(c)所示弯矩图的轮廓线,轮廓线与基线所围图形加上正负号,即得
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