简化综述及举例

确定结点简图时，除要考虑结点的构造情况外，还要考虑结构的几何组成情况。例如图1所示结构，结点可取为铰结点，按桁架计算；图2所示结构，结点却必须取为刚结点，按刚架计算，否则为几何可变体系

图1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2

桁架和刚架的基本区别是:桁架的所有结点虽然都是铰结点，但由于杆件布置方面的原因，仍能维持几何不变；刚架则不同，如果所有结点都改成铰结点，固定支座都改成铰支座，则不能维持几何不变。即桁架的几何不变性依赖于杆件的布置，而不依靠结点的刚性；而刚架的几何不变性则依靠结点的刚性。工程中的钢桁架和钢筋混凝土桁架，虽然从结点构造上看接近于刚结点，但其受力状态与一般刚架不同，轴力是主要的，而弯曲内力是次要的，因此计算时可把它简化为铰结点

桁架即使具有刚结点，但按铰结体系计算所求得的内力仍是主要内力。所以在一般情况下，桁架按铰结体系计算是可以满足设计要求的。另一方面，这里也指出了次内力的存在及其产生的来源

下面是汽车车身简化计算的具体方法见图3

(1)非承载式车身

承载载荷只作用在车架平面上，其余各构件不作为垂直载荷的受力件，载荷由地板传到车架的纵梁及横梁，纵、横梁均简化为简支梁。乘客重量与一部分车身(顶与侧壁)重量成为集中于横梁两端的载荷。由于横梁刚度比立柱大得多，立柱引起的弯矩可以不计，立柱与横梁连接点可认为是铰接点

按静载荷计算，安全系数取3~4。由于未计算车身骨架的承载能力，实际应力比计算应力小，安全系数可取下限

(2)半承载式车身

车身自重和乘客重量由横梁传到桁架各结点，根据平衡条件算出悬架的反作用力，对于桁架(图3b)可直接计算各杆件内力；对于刚架(图3c、d)可将其作为超静定刚架计算。刚性侧板也作为简支梁计算

图3  汽车的承载系统

(3)承载式车身

将车身作为空心简支梁，支点为悬架支点，先计算出悬架的支承反作用力，并作出弯矩和剪力计算，然后按预定的杆件断面计算出中轴位置和惯性矩

又如图4a为矿山提升罐笼中最简单的一种实际形状。笼体的计算可分成两片架子，每片架子承受矿车车轴的一半压力，以铰结来简化杆件的计算，如图b所示。甚至，中间的竖杆与底盘的连接亦可用铰来代替。这样只要求出竖杆和斜杆内的拉力或压力就可以了。应力是增加了很多，但是偏向安全

图4  矿山提升罐笼