第三章 静定结构内力分析
&3-5 静定结构基本性质和受力特点
一、基本性质
1.在几何组成方面，静定结构是没有多余约束的几何不变体系。在静力学方面，静定的的全部反力和内力均可由静力平衡条件求得，且其解答是唯一的确定值。生条制
2.由于只用静力平衡条件即可确定静定结构的反力和内力，因此其反力和内力只与着商。及结构的几何形状和尺寸有关，而与构件所用材料及其截面形状和尺寸关，即与截面M康空
3.由于静定结构不存在多余约束，因此可能发生的支座位移、温度改变或制造误差么号：结构产生位移，但不会产生反力和内力。如图3-37a所示三铰刚架，当支座B下沉时，架将随之发生虚线所示的刚体位移，而不产生反力和内力。又如图3-37b所示柱子，当两度变化不同时，柱子可自由伸长和弯曲而发生如图中虚线所示的变形，也不会产生反力和内力
4.静定结构在平衡力系作用下，其影响的范围只限于受该力系作用的最小几何不变部分而不致影响到此范围以外。如图3-38所示平衡力系作用的桁架，其粗线部分是受平衡力系用的最小几何不变部分，因此只在粗线所示的杆件中产生内力，而反力和其他杆件的内力都等于
5.两个力系向同一点简化，如果主矢量相等，主矩也相等，则该两个力系静力等效。作用制静定结构上的某一力系，如果按静力等效变换为另一力系，只会使两力系共同占有的几何不变分发生不同的内力，而结构中其他部分的受力情况则相同。例如，图3-39a、b中所示的两个力系是静力等效的，它们对梁的影响，在k范围之内的内力不同，而在次以外的内力和反力是相同的。对于这一特性可作如下说明。如果在图3-39a所示的情况下再叠加一平衡力系，则得到图3-39c所示的情况。根据前述平衡力系作用下的特性可知图3-39c与图3-39a的受力情况只在ik段内不相同。若在图3-39c中把作用在上边的力F，与作用在下边的两个大小为学的力组成的平衡力系去掉，也不影响k段以外的受力情况，这样就得到图3-39b所示的情况。
由此可知，图3-39a与图3-39b中的梁只在k段内受力情况有所不同。
6.多跨静定梁中关于基本部分、附属部分的组成特点和受力性质的分析，对静定结构具有普遍意义。按几何组成的顺序逆向截取隔离体进行内力计算，也是解算这类问题的有效途径。
二、静定结构的受力分析
隔离体分析是受力分析的基础。从结构中截取隔离体，将未知的反力和内力暴露出来，使其成为隔离体上的外力，而后应用平衡方程计算支座反力和内力。当作用在隔离体上的力系为平面汇交力系时，利用两个独立的平衡条件可求解两个未知量；若为平面一般力系，则有三个独立的平衡条件，可求解三个未知力。
三、常用静定结构的受力特点
在工程中，静定结构的典型结构形式为梁、刚架、拱、桁架和组合结构。
1.简支梁、悬臂梁、伸臂梁、多跨静定梁
以上各梁均由受弯的梁式杆组成。在受弯杆件中，由于弯曲变形引起截面上的应力分布不均匀，使材料强度得不到充分利用，故当跨度较大时，一般不宜采用梁作为承重结构。简支案用于小跨度结构。在同样跨度并承受同样荷载的情况下，悬臂梁的最大弯矩和最大挠度值都。大于简支梁，因此悬臂梁只宜用于跨度很小的承重结构，如雨篷、挑廊、阳台等。在多跨静定中，由于伸臂的设置，使支座处截面产生了负弯矩，它将使跨中的正弯矩数值减小，所以多跨静。梁比相应的多跨简支梁节省材料，但构造较为复杂。
2.刚架
刚架由抗弯直杆全部或部分以刚结点相互联结形成。它具有一定跨度并能提供较大的使空间。刚架受力以弯矩为主，内力分布比较均匀。
3.三铰拱和三铰刚架
三较拱和三饺刚架均属有推力结构，水平推力的作用可以使杆件截面的弯矩值减小。三l拱在给定荷载作用下，若恰当地选用拱轴线，可使整个拱体主要承受压力，便于使用抗压强度目高而抗拉强度较低的砖、石、混凝土等建筑材料来建造。三铰刚架的各杆件为受弯构件，它比铰拱具有更大的空间，可用作食堂、场馆、车间等建筑物的承重结构。
4.桁架
在结点荷载作用下，衔架中的杆件都是二力杆，各杆只产生轴力，处于轴向受力（拉或压）牌态，杆件截面上的正应力分布均匀，能充分利用材料的强度。因此，桁架比梁能跨越更大的空间
5.组合结构
组合结构中包含有受力性质完全不同的两类杆件：梁式杆和二力杆。在组合结构中，利三力杆的受力特点，能较充分地利用材料强度，并从加劲的角度出发，改善了梁式杆的受力状态，图3-40所示的加劲梁。在实际工程中，以梁作为承重结构一般跨度不宜过大，三铰拱、三铰刚架和组合结构可跨度较大的结构，桁架则常用于跨度更大的结构。不同的结构形式均有其各自适用范围，在选择结构形式时，除从受力状态方面考虑外，型进行全面的分析和比较，才能获得最佳方案。
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