[科普中国]-固定支承

简介

建筑结构是指将建筑物自身及其在使用中产生的荷载传递给地基的一种设施。在建筑工程中，固定支承是指位置固定不变的构件，例如梁和柱就是常见的固定支承。固定一般可以分为水平固定支承、竖向固定支承以及水平竖向兼有固定支承。固定支承受力除了水平和竖向压力以外，还有弯矩作用，一般采用静力学分析法。

支承为使机器或构件在固定的位置正常工作，需要用地基 (基础) 支承，任何支承都对机器或构件形成约束。零件或构件的相互联接处称为节点，节点和支承既起着一定的约束作用，同时又起着传送力或力矩的作用。机器或构件承载时，在支承处约束方向上所产生的力称为约束反力。载荷和约束反力构成机器或构件的外力，静止状态的机器或构件上的外力必处于平衡状态。空间机构的每一个支承可以约束1～6个自由度，即沿空间正交坐标轴的3个移动自由度与绕轴的3个转动自由度。机构的自由度为零时称为稳定支承，机械的自由度为1或1以上时称为不稳定支承。在稳定支承中，仅依靠静力学平衡方程即可以确定约束反力的，称为静定支承；如据此不能确定约束反力的，称为静不定支承。根据静力学平衡原理，平面机构至多有3个相互独立的静力平衡方程式; 空间机构则至多有6个相互独立的静力平衡方程式。

静力学静力学(statics)是理论力学的一个分支，研究质点系受力作用时的平衡规律。伐里农1725年引入的。静力学也可应用于动力学。借助于达朗伯原理，可将动力学问题化为静力学问题的形式。静力学在工程技术中有广泛的应用。例如设计房梁的截面，一般须先根据平衡条件由粱所受的规定载荷求出未知的约束力，然后再进行梁的强度和刚度分析。平衡是物体机械运动的特殊形式，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态都称为平衡。对于一般工程问题，平衡状态是以地球为参照系确定的。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。静力学的研究方法有两种： 一种是几何的方法， 即几何静力学或称初等静力学；另一种是分析方法，即分析静力学。 几何静力学可以用解析法， 即通过平衡条件式用代数的方法求解未知约束反作用力； 也可以用图解法， 即以力的多边形原理和伐里农──潘索提出的力多边形原理为基础，通过几何作图来解析静力学的特点。拉格朗日基于虚位移理论提出了以分析为主要研究方法的分析静力学，同时制定出配套的任意力学系统平衡的一般准则1。

弯矩作用弯矩是受力构件截面上的内力矩的一种，即垂直于横截面的内力系的合力偶矩，根据物理学的知识，力矩的方向是用右手螺旋法则来确定的。其大小为该截面截取的构件部分上所有外力对该截面形心矩的代数和，其正负约定为是构件下凹为正，上凸为负(正负区分标准是构件上部受压为正，下部受压为负；反之构件上部受拉为负，下部受拉为正。弯矩作用平面是指构件的中性轴在外力作用下变形成曲线，该曲线所在平面即为弯矩作用平面；或指取构件的横截面，与该截面垂直，沿着荷载方向的平面为弯矩作用平面内；与该平面垂直，且垂直于横截面的那个面就是弯矩作用平面2。