-
對稱結構的計算
1 .對稱結構與對稱荷載
如果結構的幾何形狀、支承情況、構件剛度及截面尺寸均關于某一坐標軸對稱,這種結構稱為對稱結構,平分結構的坐標軸稱為對稱軸(圖 3 -62a 、圖 3 -63a 、圖 3 -65a )。

作用在對稱結構上的荷載,如果在對稱軸的兩邊大小相等,繞對稱軸對折后其作用點和作用線均重合且指向相同,這種荷載稱為正對稱荷載(簡稱對稱荷載)(圖 3 -62a 、 3 -63a 、 3 -65a ) ;如果在對稱軸的兩邊大小相等,繞對稱軸對折后其作用點和作用線均重合但指向相反,這種荷載稱為反對稱荷載(圖 3 -64 、圖 3 -66a )。
對稱結構在正對稱荷載作用下,其反力、內力、變形和位移都是正對稱的,而在反對稱荷載作用下,其反力、內力、變形和位移都是反對稱的。利用對稱結構這一特性可以簡化結構計算。
【 例 3 - 24 】 利用對稱性計算圖 3 - 62 ( a )所示結構,作出內力圖。
該結構是一個對稱的靜定結構。因受對稱荷載作用,故其內力必然是對稱的。
注意到截面 D 處于對稱軸上,故該截面上只有水平軸力,而剪力為零(否則該截面上的豎向力不對稱)。于是取出半邊結構 ABCD 如圖 3 -62 ( b )所示,該半邊結構的彎矩圖無需計算支座反力即可快速繪出。
因 D 處水平反力對 CD 桿的彎矩沒有影響,據(jù)此可直接求得MCD=MCB=Pa / 2 (外側受拉)。又因 ABC 區(qū)段的彎矩圖為一直線,故連接 C 、 B 兩點的彎矩豎標并延伸至 A 點,即可得到該區(qū)段的彎矩圖( 3 -62c )。
整體結構的彎矩、剪力和軸力圖如圖 3 -62 ( d )、(e)、( f )所示。
由上例計算結果可以看到,對稱結構作用對稱荷載,其內力是對稱的,表現(xiàn)在內力圖上則是:軸力圖和彎矩圖是正對稱的,而剪力圖是反對稱的。實際上,在任意兩個對稱截面上,剪力本身的大小和指向仍是正對稱的,只是由于剪力的符號規(guī)定(繞隔離體順時針轉為正)使得剪力圖為反對稱。
類似地,對稱結構在反對稱荷載作用下,軸力圖和彎矩圖是反對稱的,而剪力圖是正對稱的(剪力的大小和指向仍是反對稱的)。
對稱結構的計算
1 .對稱結構與對稱荷載
如果結構的幾何形狀、支承情況、構件剛度及截面尺寸均關于某一坐標軸對稱,這種結構稱為對稱結構,平分結構的坐標軸稱為對稱軸(圖 3 -62a 、圖 3 -63a 、圖 3 -65a )。

作用在對稱結構上的荷載,如果在對稱軸的兩邊大小相等,繞對稱軸對折后其作用點和作用線均重合且指向相同,這種荷載稱為正對稱荷載(簡稱對稱荷載)(圖 3 -62a 、 3 -63a 、 3 -65a ) ;如果在對稱軸的兩邊大小相等,繞對稱軸對折后其作用點和作用線均重合但指向相反,這種荷載稱為反對稱荷載(圖 3 -64 、圖 3 -66a )。
對稱結構在正對稱荷載作用下,其反力、內力、變形和位移都是正對稱的,而在反對稱荷載作用下,其反力、內力、變形和位移都是反對稱的。利用對稱結構這一特性可以簡化結構計算。
【 例 3 - 24 】 利用對稱性計算圖 3 - 62 ( a )所示結構,作出內力圖。
該結構是一個對稱的靜定結構。因受對稱荷載作用,故其內力必然是對稱的。
注意到截面 D 處于對稱軸上,故該截面上只有水平軸力,而剪力為零(否則該截面上的豎向力不對稱)。于是取出半邊結構 ABCD 如圖 3 -62 ( b )所示,該半邊結構的彎矩圖無需計算支座反力即可快速繪出。
因 D 處水平反力對 CD 桿的彎矩沒有影響,據(jù)此可直接求得MCD=MCB=Pa / 2 (外側受拉)。又因 ABC 區(qū)段的彎矩圖為一直線,故連接 C 、 B 兩點的彎矩豎標并延伸至 A 點,即可得到該區(qū)段的彎矩圖( 3 -62c )。
整體結構的彎矩、剪力和軸力圖如圖 3 -62 ( d )、(e)、( f )所示。
由上例計算結果可以看到,對稱結構作用對稱荷載,其內力是對稱的,表現(xiàn)在內力圖上則是:軸力圖和彎矩圖是正對稱的,而剪力圖是反對稱的。實際上,在任意兩個對稱截面上,剪力本身的大小和指向仍是正對稱的,只是由于剪力的符號規(guī)定(繞隔離體順時針轉為正)使得剪力圖為反對稱。
類似地,對稱結構在反對稱荷載作用下,軸力圖和彎矩圖是反對稱的,而剪力圖是正對稱的(剪力的大小和指向仍是反對稱的)。