3.2 结构的简化

3.2.1 选取结构计算简图的必要性、重要性

实际结构的组成、受力和变形情况往往很复杂，要完全按结构实际进行计算非常困难，甚至不可能。例如：计算教学楼梁的受力时，梁受到地板压力、桌子压力、人的重力、讲台的力，以及风扇、电灯、电视机等的拉力，这么多因素，怎样来计算梁的受力呢？将实际结构作适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点。这种代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。

3.2.2 选取结构计算简图的原则

（1）能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况。

（2）忽略次要因素，便于分析计算。例如，在计算梁的受力时，应先忽略一些较轻的力。

3.2.3 简化的分类

1.结构体系的简化

将空间结构简化为平面结构，如图0－5所示。

2.杆件的简化

用杆轴线代替杆件。杆件的截面尺寸通常比杆件的长度小得多，故在计算杆件结构的内力和变形时，可以用杆件的轴线来代替杆件。例如：梁、柱等构件，可用直线来表示，如图0－6所示。

3.结点的简化

结构中杆件间的连接区称为结点。在计算简图中，结点可简化为以下几种理想情形。

1）铰结点

铰结点约束各杆端相对移动，但不约束各杆端相对转动，其受力特征可以承受和传递力，但不能承受和传递力矩。工程实例如图0－7所示。

2）刚结点

刚结点既约束各杆端的相对移动，又约束各杆端的相对转动。其受力特征既能承受和传递力，也能承受和传递力矩。工程实例如图0－8所示。

3）组合结点

组合结点既具有铰结点的性质又具有刚结点的性质。

表0－1概述了三种结点的特点。

4.支座的简化

将结构构件与基础或其他构件之间联系起来，以固定结构位置的装置称为支座。

1）固定铰支座

用圆柱铰链把结构或构件与支座底板连接，并将底板固定在支承物上构成的支座称为固定铰支座。其特点是允许结构绕A转动，但不能移动，如图0－9所示。

2）可动铰支座

在固定铰支座下面加几个辊轴支承于平面上，就构成可动铰支座。其特点是限制了杆件的竖向位移，但允许结构绕铰作相对转动，并可沿支座平面方向移动，如图0－10所示。

3）固定端支座

把构件和支承物完全连接为一整体，构件在固定端既不能沿任意方向移动，也不能转动的支座称为固定端支座，如图0－11所示。其特点是既限制构件的移动，又限制构件的转动。固定端支座在建筑上有大量的应用，如挑梁、教室外的走廊梁等。

思考题

1.何谓结构？结构按其几何特征可分为几类？建筑力学的研究对象是哪类结构？

2.结构正常工作必须满足哪些基本要求？

3.建筑力学的基本任务是什么？

4.建筑结构的类型有哪些？其简化原则是什么？