&1-2结构计算简图
对结构进行力学分析之前，必须先将实际结构加以简化，分清结构受力、变形的主次，抓住主要矛盾，忽略一些次要因素，进行科学抽象，用一个简化的理想模型来代替实际结构。这种在结构计算中用以代替实际结构并能反映结构主要受力和变形特点的理想模型，你为结构的计算简图。确定结构的计算简图时，通常包括杆件的简化、支座的简化和结点的简化等方面的内容。
一、杆件的简化
各种杆件在计算简图中均用其轴线来代替。等截面直杆的轴线是一直线，曲杆是一曲线。变截面杆件常可近似地用直线或曲线来代替。
二、支座的简化和分类
将结构与基础或其他支承物联系，并用以固定结构位置的装置称为支座。在工程结构中，从支座对结构的约束作用（解除约束后，约束作用以约束反力表示）来看，常用的计算简图可分为如下三类。它们形式上虽与理论力学、材料力学的表示方式不尽一致，但本质却是相同的，而且更接近土木工程的惯例。
1.活动铰支座（图1-8)
这种支座的构造简图可用图1-8a所示方式表示，它对结构的约束作用是只能阻止结构沿垂直于支承平面方向移动，这时，结构既可绕铰A作转动，又可沿着与支承平面平行的方向移动。因此，当不考虑支承平面上的摩擦力时，活动铰支座的反力将通过铰A的中心并与支承平面垂直，其作用点和方向是确定的，只是大小未知，可用FAy来表示。根据上述特点，这种支座在计算简图中常用一根链杆来表示（图1-8b)，因为与该链杆相联的结构不仅可绕铰A转动，而且当链杆绕饺B作微小转动时，结构也可在垂直于链杆的方向作微小移动。
在实际结构中，凡符合或近似符合上述约束条件的支承装置，都可取为活动铰支座。
2.固定铰支座（图1-9）
这种支座的构造简图可用图1-9a所示方式表示，它对结构的约束作用是不允许结构发生任何移动，而只能绕铰A转动。因此，固定铰支座的反力将通过饺A的中心，但其方向和大小都是未知的，可以用两个沿确定方向的未知反力F。和F,来表示。这种支座在计算简图中常用交于点A的两根链杆来表示（图1-9b、c)。
在实际结构中，凡属于不能移动而可作微小转动的支承情况，都可视为固定铰支座。何人钢筋混凝土杯形基础中的柱子，当用沥青麻丝填缝时，则柱的下端便可视为固定铰支康
3.固定支座（图1-10）
这种支座不允许结构发生任何移动和转动，它的反力的大小、方向和作用点都是未知的此，可以用水平和竖向的反力F。和F，及反力偶M来表示（图1-10a）。固定支座也可用三。不全平行又不全交于一点的链杆表示（图1-10b)。显然，这时三根链杆的内力是与这种方床。三个反力等效的，因为若将两个水平反力均向杆件截面的中心平移后，便可合成为一个沿斥然用的水平反力F.和一个反力偶M。在计算简图中这种支座常采用图1-10c所示的图形。
在实际结构中，凡嵌人墙身的杆件，若其嵌入部分有足够的长度，以致使杆端不能有任何B动和转动时，该端就可视为固定支座。又如插入杯形基础中的柱，如果用细石混凝土填缝，则柱的下端一般也看作固定支座。
此外，在结构分析中，有时还会用图1-11所示的支座，它由两根平行的链杆表示，其支座反力为沿杆轴作用的水平力F.和一个图1-1反力偶M。这种支座称为定向支座。
三、结点的简化
在杆件结构中，几根杆件相互联结处称为结点。根据结构的受力特点和结点的构造情况，在计算中常将其简化为以下两种类刑。
1.较结点（图1-12）
饺结点的特点是它所联结的各杆件都可以绕结点自由转动。例如图1-12a所示木屋架的端结点，它的构造情况大致符合上述约束的要求，故其计算简图如图1-12b所示，其中两杆之间的夹角。是可以改变的。
在实际结构中，根据其受力特点，如果一根杆件只有轴力，则此杆两端可视为用铰结点与结构的其他部分相联（图1-15）。
2.刚结点（图1-13）
刚结点的特点是它所联结的各杆件变形前后在结点处各杆端切线之间的夹角保持不变，即各杆端转动的角度应相等。例如图1-13a所示钢筋混凝土结构的某一结点，它的构造是三根杆件之间用钢筋联结成整体，并用混凝土浇筑在一起，这种结点的变形情况基本上符合上述特点，故可视为刚结点，其计算简图如图1-13b所示。
有时还会遇到铰结点和刚结点在一起形成的组合结点。例如，在图1-14中A、B为刚结点，C为铰结点，D则为组合结点。组合结点D应视为BD、ED、CD三杆在此结点相联，其中BD与ED两杆是刚性联结，CD杆与其他两杆则由铰联结。组合结点处的铰又称为不完全铰。
综上所述，计算时必须根据结构的支座和结点的实际构造情况分析其受力和变形特点，合理确定各支座和结点的类别。
四、计算简图示例
（1）必须抓住主要矛盾，尽可能正确地反映实际结构的主要工作性能，以使计算结果精确可靠。
1.较结点（图1-12）
饺结点的特点是它所联结的各杆件都可以绕结点自由转动。例如图1-12a所示木屋架的端结点，它的构造情况大致符合上述约束的要求，故其计算简图如图1-12b所示，其中两杆之间的夹角。是可以改变的。
在实际结构中，根据其受力特点，如果一根杆件只有轴力，则此杆两端可视为用铰结点与结构的其他部分相联（图1-15）。
2.刚结点（图1-13）
刚结点的特点是它所联结的各杆件变形前后在结点处各杆端切线之间的夹角保持不变，即各杆端转动的角度应相等。例如图1-13a所示钢筋混凝土结构的某一结点，它的构造是三根杆件之间用钢筋联结成整体，并用混凝土浇筑在一起，这种结点的变形情况基本上符合上述特点，故可视为刚结点，其计算简图如图1-13b所示。
有时还会遇到铰结点和刚结点在一起形成的组合结点。例如，在图1-14中A、B为刚结点，C为铰结点，D则为组合结点。组合结点D应视为BD、ED、CD三杆在此结点相联，其中BD与ED两杆是刚性联结，CD杆与其他两杆则由铰联结。组合结点处的铰又称为不完全铰。
综上所述，计算时必须根据结构的支座和结点的实际构造情况分析其受力和变形特点，合理确定各支座和结点的类别。
四、计算简图示例
（1）必须抓住主要矛盾，尽可能正确地反映实际结构的主要工作性能，以使计算结果精确可靠。
（2）忽略某些次要因素，力求计算简便。
下面用一个简单例子来说明选取计算简图的方法和原则。在第九章中将对此做进一步说明。
图1-15a所示为工业建筑中采用的一种桁架式组合吊车梁，横梁AB和竖杆CD由钢筋混凝土制成，但CD杆的截面面积比AB梁的截面面积小很多，斜杆AD、BD则为16Mn圆钢。品车梁两端由柱子上的牛腿支承。
支座简化：由于吊车梁两端的预埋钢板仅通过较短的焊缝与柱子牛腿上的预埋钢板相联，这种构造对吊车梁支承端的转动不能起多大的约束作用，同时考虑到梁的受力情况和计算的简便所以梁的一端可简化为固定铰支座而另一端可简化为活动铰支座。
结点简化：因AB是一根整体的钢筋混凝土梁，截面抗弯刚度较大，故在计算简图中AB为连续杆，而竖杆CD和钢拉杆AD、BD与横梁AB相比，截面的抗弯刚度小得多，它们承受轴力，所以杆件CD、AD、BD的两端都可看作是铰结，其中饺C联结在横梁AB的下无。
用各杆件的轴线代替各杆件，则得图1-15b所示的计算简图。图中A、B、D为较结点。为组合结点。这个计算简图，保证了主要横梁AB的受力（有弯矩、剪力和轴力）性能：对。杆，保留了主要内力为轴力这一特点，而忽略了较小的弯矩和剪力的影响；对于支座，保留7士的竖向支承作用，忽略了微弱转动的约束作用。实践证明，分析时选取这样的计算简图是合理的，它既反映了结构的变形和受力特点，又能使计算比较简单。
由以上简例可知，用计算简图代替实际结构进行计算，虽然存在着一定的差异，但这是一科学的抽象。在力学计算中，突出结构最本质的属性而忽略一些次要因素，这样就能更深入地了解问题的实质，认识事物的内在规律性。恰当选取实际结构的计算简图是一个比较复杂的问题，不仅要掌握选取的原则，而且需要有较多的实践经验。对一些新型结构，往往还要通过反复试墨和实践才能获得比较合理的计算简图。不过，对于常用的结构，前人已积累了许多经验，可以直接采用那些已为实践所验证的计算简图。在计算简图选定之后进行结构设计时，还应采取相应的构造措施，尽量使实际结构的内力分布和变形特点与计算简图的情况相符。
在实际工作中，有时对于同一结构，根据不同情况，可以分别采用不同的计算简图。例如在初步设计杆件截面时，常先采用一个较简单但较粗略的计算简图，而在最后计算时，再采用一个较复杂但较精确的计算简图。较为精确的计算简图可通过放弃某些简化假定，或者代以较为符合实际情况的假定而获得，可是计算工作就要复杂得多。由于在工程设计中已普遍使用了电子计算机，所以许多较为复杂但又比较精确的计算简图已被采用。
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