結構的計算簡圖及幾何組成

第12章結構的計算簡圖及幾何組成分析第12章結構的計算簡圖及幾何組成分析12.1結構力學的研究對象和研究任務12.2結構的計算簡圖12.3平面桿件結構的分類12.4結構的幾何組成分析學習目標通過本章的學習，熟悉結構力學的研究對象、研究任務以及平面桿件結構的類型，掌握結構計算簡圖的畫法及結構幾何組成分析的方法；能夠熟練地畫出結構的計算簡圖以及準確快速地分析出結構的幾何組成。、結構及分類12.1結構力學的研究任務及研究任務結構：各類構筑物中，承受荷載而起骨架作用的部分稱為結構。由構件組成：桿、板（殼）、塊體。

按結構的承重骨架：磚混結構、框架結構、桁架結構、鋼結構……

1968年建造了雙層雙線鐵路、公路兩用橋，正橋長1577米，鐵路橋全長6772米，寬19.5米；工路橋全長4589，寬19.5米；公路引橋3012米，兩端接地部分建有22孔的豐富民族特色的雙曲拱橋。1984年，南京市有關部門將南京長江大橋定為金陵四十景之一，稱為“天塹飛虹”天塹飛虹(1)桿件結構(2)板殼結構(3)實體結構按結構構件幾何特征：桿系結構（平面、空間）、板殼結構、實體結構、網狀結構，…….。國家體育場的外觀即為建筑的結構，立面與結構達到了完美的統(tǒng)一。結構的組件相互支撐，形成了網絡狀的構架，就象樹枝編織的鳥巢?！傍B巢”是由一系列輻射式門式鋼桁架圍繞碗狀坐席區(qū)旋轉而成，結構科學簡潔，設計新穎獨特，為國際上極富特色的巨型建筑。它為2008年奧運會樹立了一座獨特的歷史性的標志性建筑。圖為國家體育場“鳥巢”夜景圖。鳥巢俯視圖“水立方”———國家游泳中心。因其外觀酷似一個充滿了水泡的藍色方盒子而得名。國家游泳中心是一座新穎別致的奧林匹克建筑，它以冰晶狀的亮麗身姿，裝點景觀如畫的奧林匹克公園。水立方水立方的內部網狀鋼結構水立方和鳥巢交相輝映、流光溢彩

主要講述桿系在靜載作用下的內力計算問題。靜定桿系結構超靜定桿系結構其次，移動荷載、動荷載作用下的內力計算問題、結構力學的研究對象、結構力學的任務（1）研究桿件結構的組成。（2）研究桿件結構的特點。（3）研究桿件結構在外來因素（如荷載、溫度變化、支座移動等）作用下所產生的內力、位移及其分布規(guī)律，為進一步分析結構的強度、剛度、穩(wěn)定性打下基礎。12.2結構計算簡圖及簡化要點、計算簡圖（計算模型）計算簡圖：結構計算時，用以代表實際結構的簡化圖形。1、簡化的必要性：（１）完全符合實際常不可能；（２）即使采用十分精確的計算簡圖，對工程需要和節(jié)省人力財力來說常不必要。２、簡化原則：(1)反應實際：留主要因素,以反映結構的主要受力性能；(2)計算簡單（力求），去次要因素。3、其它條件：

(1)結構重要與否;(2)不同設計階段要求：初步——簡單,施工圖階段——復雜;(3)計算問題性質：靜力——繁,動力——簡;工具：手算——簡,電算——繁（精確）;(4)新型結構,常用結構所取計算簡圖繁簡不同。、桿件結構體系可簡化的因素

（結構體系的簡化）1、空間——平面桿件結構可分為空間、平面兩大類型。實際結構體系均為空間結構體系，不是所有的體系都能簡化為平面體系。2、桿件——軸線直桿、曲桿均可，條件：（１）小變形、（２）平截面假定。3、結點（桿件間連接）的簡化桿件結構中，兩個或兩個以上的桿件共同連接處稱為結點。

(1)、鉸結點：

連接的各桿在連接處不能相對移動（傳遞力）,可相對轉動（不傳遞力矩）。(2)讀、剛結呀點：連飄接的各竟桿在連壘接處，桂不能相斜對移動碗（傳遞綁力），酸不能相廉對轉動秒（傳遞鋼力矩）披。變形前店后在結篩點處各毀桿端切列線夾角斥不變4、結愧構與基令礎間連冒接（支淋座）的止簡化滾軸摟支座（活棋動鉸秧支座突）可水爛平移睬動，掠不可嘉豎向薦移動設。支座多的計界算簡軟圖—帥—用曠支座均鏈桿磨表示耳支座優(yōu)點：工支座對僑結構的描約束條從件比較揭明確支座反景力的數(shù)跪目＝鏈門桿的數(shù)站目Fy(2姻)、鉸支殿座：（固澡定鉸柿支座盲）可霉轉動種，不快可移通動。反力作柔用點已困知，方奏向不知打，反力拋可分為Fx，F(xiàn)y方向。FxFy（3遠）、定向及（滑動救）支座擾：不可轉題動，可島沿一個郊方向滑脖動，分釘解為一找個反力攪矩Ｍ和一個抱反力Fy（或Fx）。FyM（4子）、固定扛支座：被支撐跟部分完丸全被固殺定（轉簽動、移請動），毒分解為撥三個反球力Fx、Fy、Ｍ。（5度）、矩彈性此支座聚。細石混凝卻土FxFyM5、半材料檔性質疲的簡壁化為簡化關計算，小材料一刮般設為者連續(xù)、鋪均勻、拖各向同晚性、完恐全彈性肝或彈塑煮性的。OσεOσε6、荷鉤載的簡剛化作用在鄙結構上禿的荷載筒的確定糾是一個鍋復雜的蓮問題。其中包杯括：體積擦力（湖自重顯、慣違性力刊等）蠶;表面力紫（其它偉物體通涌過接觸慎面?zhèn)鱽砥盏牧Γ??？梢院喆蚧癁檩^為均謝勻的分書布力—投—均布潤荷載短段字分布睡力—被—集梁中荷理載溫度宜改變搞，支們座移待動，術材料等收縮餅也可茫視為凈荷載頌，稱跌為廣弓義荷借載。結構計峰算簡圖名舉例12.碌3平面徒桿系刊結構毫的結眼構分陪類平面回結構宇和空日間結師構FAyFBy、按結鼻構的受跨力特點化分類梁：受彎構潑件；有拐單跨、恩多跨。桁架：直桿鉸仇接體系拱：在豎向郵荷載作熊用下,可以產閃生水平獲推力的皇結構。剛架：由梁紐奉柱組友成的膛結構,部分未或全瘋部結才點為訴剛結閥點,主要承脫受彎矩轎、剪力竿和軸力組合結茶構：部稻分桿核只承疲受軸郵力,而另嶼一部態(tài)分桿材還同磁時承非受彎兵矩和州剪力態(tài)。、按計紹算方法適分類靜定結界構超靜定趨結構12尋.4平面體耐系的幾扎何組成請分析、幾疏何組哭成分悟析的于目的建筑創(chuàng)中的擦結構居，在凱荷載妨作用陸之前趕其幾藏何形壩狀是辨固定秋不變霉的，炭而在玻荷載什作用雅之后悄整個寺體系始也是磁相對防不動鞭的（健不考壩慮變伏形）秋。一個今幾何役形狀幅隨時襯都可拿以發(fā)租生變蛙化的敞體系晚是不線可能對承受賄荷載房誠的，航即使南是有續(xù)微小加的變乓化也馳不行蠅。所以層，研騰究體賣系的羨組成很問題藏至關匠重要壟。ADBCPPACB幾何艙不變三體系（無多欠余約束塌）幾何構可變無體系BACP瞬變啄體系PBACCPS1S2S1=S2=S莊S株=P割/(貓2s爸in)PACB幾何不時變體系（有多鋸余約束侵）幾何氧組成傾分析將的目膨的檢查給址定體系推的幾何權不變性角；研究組齊成幾何柄不變體刺系的規(guī)茫律。、平弱面體周系的稅自由音度自由旱度：是用瘦來確定拋體系運態(tài)動時所說需要的魂獨立座標的量數(shù)目。OYXAxyOYXAxy聯(lián)系：當煙對剛尤體施屢加約跪束時賤，其蓬自由興度將帆減少暫。能專減少蠅一個眾自由朵度的如約束駝稱為見一個南聯(lián)系說，能房誠減少n個自謝由度六的約州束稱白為增胖加了n個聯(lián)系哲。AOYXOYXAW=強3-腫1=年2W=考3-晝2=死1平面體動系計算引自由度W的計算聞公式：W=餅3m御-2陷h-含rm：無約攜束狀許態(tài)下虹的剛削片數(shù)吊；h：單鉸陪數(shù)目僵；r：鏈桿數(shù)密。注：如體冊系中某段個鉸與n個剛暴片相拐聯(lián)接靠，則該鉸箭相當于n-錦1個單鉸眾。OYX單鉸：哪增加兩萬個聯(lián)系AⅠⅡOYX復鉸：搖增加四校個聯(lián)系AⅠⅡⅢOYXOYXA實鉸A虛鉸OBACDBECBADGEFW=3朗*3-災4*2示-1=孤0W=3井*5-否5*2吉-5=鳴0剛體：任何荷辨載作用缸下形狀增和大小動都不發(fā)黃生改變命的物體爸。剛片：幾何不謙變的物尿體或者撫體系（央可以是糾一個剛酷體也可蜻以是某匙個體系拆中的一怒部分。曠）計算自菠由度大掛于零一禾定幾何蝴可變;若等禽于零粉不一答定幾賊何不煮變。計算自宣由度小誤于零不鵝一定幾圖何不變計算自匹由度小丑于零一舊定有多鳥余約束、無榨多余篇約束顛幾何暖不變池體系念的組充成法稻則規(guī)則一：三個榮剛片襯用不帽在一父條直帶線的抬鉸兩僵兩相希連組猛成的仁體系討是幾燙何不俊變體駱系，鐮且沒氏有多曾余聯(lián)學系。幾何不圾變體系ⅠⅡⅠⅢⅡⅢⅠ虛鉸實鉸ABCⅠⅡⅢ瞬變禁體系ⅡⅢⅠⅡⅢⅠ虛鉸季在無然限遠柄處1、一個掠虛鉸在逐無限遠廊處幾何宣不變鼻體系幾何鮮瞬變耗體系ⅡⅢⅠⅡⅢⅠ2、兩個猛虛鉸在喊無限遠蜜處幾何藏不變傍體系幾何戲瞬變保體系ⅡⅢⅠ3、三個忍虛鉸在杰無限遠儲處幾何瞬妥變體系規(guī)則二：兩剛片帥用一個鉸和一根不始通過該骨鉸的鏈樣桿相連飽接，輝或兩剛奴片用折既不完莊全平膚行，搶也不芹相交桿于一券點的庭三根林鏈桿舌聯(lián)接，所柳組成參的體椅系是僅幾何鄰不變鳴體系霧，且跌沒有鉤多余相聯(lián)系攤。ⅠⅡⅠⅡ123123ⅠⅡ123ⅠⅡ123幾何百不變佛體系瞬變暑體系瞬變體跳系幾何悅可變伍體系規(guī)則三：在剛片喊上加減建二元體通，形成蛛的體系遣是幾何留不變體翠系，且將沒有多濟余聯(lián)系若。ⅠABCⅡⅢⅠ幾何應不變催體系在體駱系上增加或粒者撤除幫二元體，不改籌變體系難的幾何遣組成性嫂質。鉸接在言一起的奮兩根不踏共線的景鏈桿.分析乘下例營圖中條所示炮體系趣的幾濫何體幻玉系分內析FDABCEACDBEABCDGHEF例12-欠1對圖示燒體系作兄幾何組足成分析解:三剛拔片三蜻鉸相浩連，兼三鉸獎不共叉線，鉤所以頭該體遭系為疊無多絨余約努束的區(qū)幾何晶不變援體系.例12動-2對圖島示體綢系作是幾何共組成授分析解:該體系尼為無多盆余約束圓的幾何炮不變體牌系.方法1:若基礎蠢與其它刑部分三謙桿相連,去掉基偵礎只分葛析其它巨部分例12-難3對圖尋示體黨系作吃幾何鞭組成宏分析解:該體饅系為退無多械余約爛束的胞幾何談不變洽體系.方法2:利用規(guī)劑則將小奮剛片變煉成大剛孫片.例12-吳4對圖誤示體渡系作展幾何樂組成舌分析解:該體系乓為瞬變幟體系.方法3:將只有答兩個鉸吳與其它境