2.2 结构计算简图简化分析

2.2.1 确定计算简图的原则

实际结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的，也是没有必要的。为了便于计算，在对实际结构进行力学计算前，必须先将实际结构加以简化和假定，略去一些次要因素的影响，反映其主要特征，用一个简化了的图形来代替实际结构，这种图形称为结构计算简图。

在确定结构计算简图时，要遵循以下原则：

（1）略去次要因素，便于分析和计算；

（2）尽可能反映实际结构的主要受力特征。

2.2.2 杆件结构的简化概要回顾

在选取杆件结构的计算简图时，通常对实际结构从以下几个方面进行简化。

1.结构的简化

结构的简化包含两个方面的内容：一个是结构体系的简化；另一个是结构中杆件的简化。结构体系的简化是把有些实际空间整体的结构简化或分解为若干个平面结构。杆件则用其轴线表示，直杆简化为直线，曲杆简化为曲线。

2.结点的简化

结构中各杆件间的相互连接处称为结点。结点可简化为以下三种基本类型。

1）铰结点

铰结点的特征是被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可绕结点中心作相对转动，即可以传递力，但不能传递力矩。如图2－22所示的木屋架结点，在计算简图中，铰结点用一个小圆圈表示。

2）刚结点

刚结点的特征是被连接的杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动；既可以传递力，也可以传递力矩，如现浇钢筋混凝土结构中的结点通常属于这类情形，如图2－23所示。

3）组合结点

若干个杆件汇交于同一结点，当其中某些杆件连接视为刚结点，而另一些杆件连接视为铰结点时，便形成组合结点，如图2－24所示。

3.支座的简化

把结构与基础或支承部分连接起来的装置称为支座。平面结构的支座根据其支承情况的不同可简化为固定铰支座、活动铰支座、定向支座和固定端支座。

4.荷载的简化

作用于结构上的荷载通常简化为集中荷载和分布荷载。

【例2－3】 如图2－25（a）所示的单层厂房，试绘制该厂房的结构计算简图。

【解】 （1）结构体系的简化。

该单层厂房是由许多横向平面单元（见图2－25（b））通过屋面板和吊车梁等纵向构件联系起来的空间结构。由于各个横向平面单元相同，且作用于结构上的荷载一般又是沿厂房纵向均匀分布的，因此作用于结构上的荷载可通过纵向构件分配到各个横向平面单元上。这样就可不考虑结构整体的空间作用，把一个空间结构简化为若干个彼此独立的平面结构来进行分析、计算。

（2）构件的简化。

立柱因上下截面不同，可用粗细不同的两段轴线来表示。屋架因其平面内刚度很大，可简化为一刚度为无限大的直杆。

（3）结点和支座的简化。

屋架与柱顶通常采用螺栓连接或焊接，可视为铰结点。立柱下端与基础连接牢固，嵌入较深，可简化为固定端支座。

（4）荷载的简化。

由吊车梁传到柱子上的压力，因吊车梁与牛腿接触面积较小，可用集中力F1、F2表示；屋面板上的风荷载简化为作用于柱顶的一水平集中力F3；而立柱所受的水平风力，可按平面单元负荷宽度简化为均布线荷载。

综上所述，即可得到厂房横向平面单元的计算简图，如图2－25（c）所示。