第五節　力學計算簡圖

在現實生活中，實際結構是很復雜的，完全按照結構的實際情況進行力學分析是不可能的，也是不必要的。因此，為了便于計算，在對實際結構進行力學分析之前，必須作某些簡化和假定。略去一些次要因素的影響，反映其主要特征，用一個簡化了的圖形來代替實際結構，這種圖形稱為力學計算簡圖或計算簡圖。所以，計算簡圖是對實際結構的抽象描述，是進行力學分析的重要依據。

一、確定計算簡圖的原則

工程上所說的對結構進行受力分析，實際上就是對計算簡圖的受力分析，結構或構件（即組成結構的元件）的各種計算都是在計算簡圖上進行的。因此，計算簡圖選擇得正確與否，不僅直接影響計算工作量和精確度，而且若計算簡圖選擇不當，可能會使計算結果產生較大偏差，甚至造成工程事故，所以對計算簡圖的選擇應慎重。一般確定計算簡圖要遵循下列原則：

①略去次要因素，便于分析和計算；

②盡可能反映實際結構的主要受力、變形特征。

上述兩條原則看起來很簡單，但實際操作時卻很困難。一方面需要對結構有很深入的理解；另一方面還要善于分析主要因素和次要因素的相互關系。這對于初學者來說是很難掌握的，現在只要求學好工程上已經成熟的計算簡圖的選擇思路，會畫常見的結構計算簡圖。因為隨著知識的積累，實際經驗的增多，分析能力的增強，自然會逐漸提高選取計算簡圖的能力。

二、桿件的簡化

桿件結構中的桿件，由于其截面尺寸通常遠小于桿件的長度。在計算簡圖中，桿件可用其軸線表示，桿件的長度按軸線交點間的距離計取。桿件的自重或作用于桿件上的荷載，一般可近似地按作用在桿件軸線上去處理。軸線為直線的梁、柱等構件可用直線表示；曲桿、拱等構件的軸線為曲線的，則可用相應的曲線表示。

三、結點的簡化

由于桿件是通過相互連接而構成結構的，桿件之間的連接區及桿件與基礎的連接區，通常稱為結點。由不同材料制作的結構，在桿件的連接方式上有不同的做法，形式很多。根據它們的受力變形特點，在計算簡圖中常歸納為以下三種。

（一）鉸結點

鉸結點的特征是被連接的桿件在連接處不能相對移動，但可繞結點中心相對轉動，即可以傳遞力，但不能傳遞力矩。在計算簡圖中，鉸結點用一個小圓圈表示，如圖1.24中的A、B、E、G結點。

（二）剛結點

剛結點的特征是被連接的桿件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動，即可以傳遞力，也可以傳遞力矩，如圖1.24中的C、D、H結點。

（三）組合結點

若干桿件匯交于同一結點，當其中某些桿件連接視為剛結點，而另一些桿件連接視為鉸結點時，便形成組合結點，如圖1.24中的F結點。

1.1　剛結點（螺栓連接）