常见的平面杆件结构有哪几种类型?各有什么特点？（结构力学）

平面杆件结构根据其组成特征和受理特点可以分成：梁、刚架、桁架、拱以及组合结构。

梁是一种受弯构件，其轴线通常为直线。梁可以是单跨的或多跨的。

拱的轴线为曲线，其力学特点是在竖向荷载作用下有水平支座反力（推力）。

桁架由直杆组成，所有节点都为铰接点。

钢架也由直杆组成，其节点通常为刚结点。

组合结构是桁架和梁或钢架组合在一起形成的结构，其中含有组合节点。

结构力学是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科，它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。

结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应（外力，温度效应，施工误差及支座变形等）作用下的响应，包括内力（轴力，剪力，弯矩，扭矩）的计算，位移（线位移，角位移）计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期，振型）的计算等。

结构力学通常有三种分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法，成为利用计算机进行结构计算的理论基础。

1A411043 大跨度房屋结构的主要类型与受力特点

一般认为，大跨度房屋结构是指24m以上的跨度。能做到24m以上跨度的结构有桁架、网架、刚架、拱、悬索和薄壁空间结构等。

(1)大跨度屋架

大跨度的屋架多采用钢桁架或预应力混凝土桁架。

1)屋架的受力特点：

屋架是由杆件组成的构件体系，其节点一般假定为铰接点。当荷载只作用在节点上时，所有杆件均只有轴向力，其材料强度可以得到充分利用，这就是屋架结构的优点，因此它在较大跨度的建筑中得到应用。

2)屋架的形式、基本尺寸：

3)屋架的制作、运输与安装：

屋架就其整体结构讲是受弯构件，平面结构。屋架的平面外刚度非常弱。

(2)平板网架结构

1)网架的特点与适用范围：

网架结构可分为平板网架和曲面网架两种。平板网架采用较多，其优点如下：

①三维空间受力体系。杆件主要承受轴向力，受力合理，节省材料。

②整体性好，刚度大，稳定，抗震性能好，可悬挂吊车；

③杆件类型较少，比较统一，适于工业化生产；

④尤其适用于大跨结构，体育馆、展览馆等大型建筑广泛采用。

2)结构形式：

平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。

交叉桁架体系是由上下弦平行的平面桁架，相交叉联成一体的空间结构。

角锥体系网架是由三角锥、四角锥或六角锥单元分别组成的空间网架结构。它比交叉桁架体系网架刚度大，受力性能更好，而且可以在工厂生产出标准角锥单元体，便于现场安装。

3)平板网架的受力特点：

网架的高度(即厚度)直接影响网架的刚度和杆件内力。网架的高度主要取决于跨度。网格尺寸应与网架高度配合决定。

4)网架的杆件形式与节点：

杆件形式有钢管和角钢两种。钢管比角钢受力合理，材料节省35％，大跨度网架多用钢管。

5)网架结构的制作与安装：

网架制作要求精度高。否则会产生附加内力使部分构件受力过大。

网架结构的安装方法可分为高空拼装和整体安装两类。

(3)单层刚架结构

1)单层刚架的受力特点与适用范围：

单层刚架一般是由直线形杆件，梁与柱刚性连接而成的结构。其受力特点是：在竖向荷载作用下柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平力的作用下，梁对柱约束减少了柱内弯矩。梁与柱由于刚性连接，因而刚度提高。

门式刚架可分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架三种。无铰刚架，柱底弯矩大，是超静定结构，结构刚度大。当地基发生不均匀沉降时，结构会产生附加内力。三铰刚架是静定结构。当基础有不均匀沉降时，结构不会产生附加内力。两铰刚架也是超静定结构。

刚架造型美观，施工简便，室内空间大，在工业厂房、体育馆、礼堂、展览馆中广泛采用。

2)单层刚架的截面形式及节点构造：

(4)拱式结构

1)拱的受力特点与适用范围：

拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。

拱式结构的主要内力为压力，可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。

由于拱式结构受力合理，在建筑和桥梁中被广泛应用。它适用于体育馆、展览馆等建筑中。

支座的结构型式主要由容器自身的型式和支座的形状来决定，通常分为立式支座、卧式支座和球形容器支座三类。立式支座又分为悬挂式支座、支承式支座、支承式支脚，支承式支腿、裙式支座等；卧式支座分鞍式支座、圈座和支腿式支座等；球形容器支座分支柱式、裙式、半埋式和V形支承等。

支座反力是一个支座对于被支撑物体的支撑力。是理论力学里面的一个词汇，也可以叫做支座的约束反力，

支座（包括）

（1）活动铰支座

（2）固定铰支座

（3）固定支座

（4）滑动支座

支座反力的计算

简支梁可以用静力平衡，就是在竖向方向恒有等式 ∑F =0 ，

对于铰接点有∑M=0 ，

对于连续梁、刚构等超静定应该用力法或者位移法算。

求出的竖向力为支点反力，具体算每个支座反力就是求出的支点竖向力除以支座数量。

静定结构：指仅用平衡方程可以确定全部内力和约束力的几何不变结构。

因为静定结构撤销约束或不适当地更改约束配置可以使其变成可变体系，而增加约束又可以使其成为有多余约束的不变体系，即超静定结构。

温度对静定结构的平衡体系影响很小，基本可以忽略，而支座位移则会改变铰接点的位置，会使得平衡被打破，从而由平衡体系变成可变体系

人们常见的门扇和门框是连接在一起的，所以它们是不可以分离的，但它们还是可以具有有条件的相对运动。这主要是连接它们的铰链使它们具有门扇和门框的运动特点的。后来人们就把具有门扇和门框的运动特点的连接叫做铰接。铰接在力学分析中以及实际工程中得到广泛的应用