結(jié)構(gòu)的計算簡圖及幾何組成

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

按結(jié)構(gòu)的承重骨架：磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)……

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(guān)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(jié)構(gòu)(2)板殼結(jié)構(gòu)(3)實體結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何特征：桿系結(jié)構(gòu)（平面、空間）、板殼結(jié)構(gòu)、實體結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，…….。國家體育場的外觀即為建筑的結(jié)構(gòu)，立面與結(jié)構(gòu)達到了完美的統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)的組件相互支撐，形成了網(wǎng)絡(luò)狀的構(gòu)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(zhuǎn)而成，結(jié)構(gòu)科學簡潔，設(shè)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(nèi)部網(wǎng)狀鋼結(jié)構(gòu)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(nèi)力計算問題。靜定桿系結(jié)構(gòu)超靜定桿系結(jié)構(gòu)其次，移動荷載、動荷載作用下的內(nèi)力計算問題、結(jié)構(gòu)力學的研究對象、結(jié)構(gòu)力學的任務(wù)（1）研究桿件結(jié)構(gòu)的組成。（2）研究桿件結(jié)構(gòu)的特點。（3）研究桿件結(jié)構(gòu)在外來因素（如荷載、溫度變化、支座移動等）作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力、位移及其分布規(guī)律，為進一步分析結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性打下基礎(chǔ)。12.2結(jié)構(gòu)計算簡圖及簡化要點、計算簡圖（計算模型）計算簡圖：結(jié)構(gòu)計算時，用以代表實際結(jié)構(gòu)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(yīng)實際：留主要因素,以反映結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)重要與否;(2)不同設(shè)計階段要求：初步——簡單,施工圖階段——復(fù)雜;(3)計算問題性質(zhì)：靜力——繁,動力——簡;工具：手算——簡,電算——繁（精確）;(4)新型結(jié)構(gòu),常用結(jié)構(gòu)所取計算簡圖繁簡不同。、桿件結(jié)構(gòu)體系可簡化的因素

（結(jié)構(gòu)體系的簡化）1、空間——平面桿件結(jié)構(gòu)可分為空間、平面兩大類型。實際結(jié)構(gòu)體系均為空間結(jié)構(gòu)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(jié)點（桿件間連接）的簡化桿件結(jié)構(gòu)中，兩個或兩個以上的桿件共同連接處稱為結(jié)點。

(1)、鉸結(jié)點：

連接的各桿在連接處不能相對移動（傳遞力）,可相對轉(zhuǎn)動（不傳遞力矩）。(2豆)、齒剛結(jié)析點：匙連接旁的各幫桿在造連接劍處，頑不能插相對抽移動鴿（傳傳遞力惠），益不能傅相對布轉(zhuǎn)動默（傳湊遞力項矩）賄。變形前叛后在結(jié)退點處各兼桿端切伯線夾角迫不變4、但結(jié)構(gòu)化與基土礎(chǔ)間蛋連接橡（支損座）疏的簡稻化滾軸支痰座（活動迅鉸支座叼）可水訪平移晴動，辨不可軌豎向止移動括。支座的難計算簡羅圖——鐵用支座哄鏈桿表命示支座優(yōu)點屑：支背座對將結(jié)構(gòu)賢的約環(huán)束條兄件比妄較明滿確支座反捧力的數(shù)棚目＝鏈叮桿的數(shù)睛目Fy(2)、鉸沖支座窄：（固號定鉸怖支座朗）可督轉(zhuǎn)動映，不考可移打動。反力作相用點已免知，方伴向不知郊，反力浸可分為Fx，F(xiàn)y方向藥。FxFy（3）、定駛向（?；瑒影Y）支煮座：不可狂轉(zhuǎn)動往，可柄沿一請個方刺向滑傅動，番分解織為一小個反瓦力矩Ｍ和一個旋反力Fy（或Fx）。FyM（4睜）、固炭定支刮座：被支敗撐部標分完妻全被龍固定女（轉(zhuǎn)貍動、覺移動求），趙分解第為三熟個反戚力Fx、Fy、Ｍ。（5）芳、彈性影支座。細石混凝土FxFyM5、材鑄料性質(zhì)癥的簡化為簡孤化計輪算，寬材料您一般沖設(shè)為珍連續(xù)傻、均異勻、猶各向滲同性青、完她全彈休性或僵彈塑縣性的圖。OσεOσε6、犯荷載嚴的簡弟化作用在饒結(jié)構(gòu)上鳳的荷載嫩的確定予是一個齡復(fù)雜的殊問題。其中包費括：體積盯力（亭自重抗、慣如性力琴等）振;表面力隱（其它渾物體通篇過接觸炊面?zhèn)鱽眙[的力）殃?？梢院唭S化為較為棕均勻款的分咱布力辯——兵均布噴荷載短段分基布力—定—集中膚荷載溫度親改變央，支少座移吉動，摩材料加收縮勒也可狹視為剝荷載然，稱已為廣六義荷坑載。結(jié)構(gòu)寺計算肺簡圖搭舉例12簽.3平面嘴桿系答結(jié)構(gòu)步的結(jié)件構(gòu)分孝類平面乳結(jié)構(gòu)嫌和空跳間結(jié)槐構(gòu)FAyFBy、按浩結(jié)構(gòu)蝕的受辜力特揉點分就類梁：受彎構(gòu)陣件；有鞋單跨、雙多跨。桁架：直桿鉸蠢接體系拱：在豎向殲荷載作舅用下,可以產(chǎn)問生水平社推力的盜結(jié)構(gòu)。剛架：由梁達柱組緣瑞成的徒結(jié)構(gòu),部分或肉全部結(jié)遭點為剛朵結(jié)點,主要冤承受怕彎矩挽、剪優(yōu)力和老軸力組合結(jié)榜構(gòu)：部分監(jiān)桿只承信受軸力,而另一半部分桿估還同時敞承受彎錘矩和剪密力。、按課計算疤方法攏分類靜定答結(jié)構(gòu)超靜定脅結(jié)構(gòu)12.嶄4平面導體系辮的幾殿何組顆成分和析、幾齊何組葬成分障析的毯目的建筑中殲的結(jié)構(gòu)殃，在荷鞏載作用守之前其確幾何形膨狀是固販定不變秒的，而盜在荷載洞作用之悔后整個隸體系也圈是相對舞不動的貼（不考休慮變形循）。一個陶幾何炎形狀鈴隨時升都可削以發(fā)情生變療化的傅體系爺是不討可能豎承受徑荷載皺的，情即使答是有賄微小攏的變碗化也庭不行凈。所以孔，研石究體疑系的五組成磁問題狐至關(guān)架重要哭。ADBCPPACB幾何真不變組體系（無滴多余燭約束鋼）幾何可檔變體系BACP瞬變體壘系PBACCPS1S2S1=S2=S錦S=沾P/(躺2si蕩n)PACB幾何不腰變體系（有多礙余約束妹）幾何備組成泉分析扶的目扮的檢查給鋪定體系才的幾何施不變性廈；研究組扎成幾何圖不變體充系的規(guī)躲律。、平野面體匠系的結(jié)自由沈度自由蜻度：是桌用來歲確定跳體系浩運動哄時所麥需要樂的獨圾立座標愛的數(shù)噸目。OYXAxyOYXAxy聯(lián)系：當對破剛體施話加約束此時，其慘自由度壓將減少淘。能減通少一個玻自由度幼的約束包稱為一饅個聯(lián)系創(chuàng)，能減隔少n個自由趙度的約暗束稱為孕增加了n個聯(lián)系霧。AOYXOYXAW=3剩-1=搏2W=哄3-耕2=侮1平面廉體系找計算闖自由招度W的計算榴公式：W=3許m-2出h-rm：無約束搏狀態(tài)下口的剛片劈燕數(shù)；h：單鉸數(shù)舊目；r：鏈桿晨數(shù)。注：如核體系策中某與個鉸喪與n個剛侄片相夢聯(lián)接點，則該絕鉸相陸當于n-1個單瞇鉸。OYX單鉸：衡增加兩剖個聯(lián)系A(chǔ)ⅠⅡOYX復(fù)鉸侍：增重加四密個聯(lián)蝴系A(chǔ)ⅠⅡⅢOYXOYXA實鉸A虛鉸OBACDBECBADGEFW=碑3*還3-翁4*容2-莖1=攪0W=消3*鴉5-合5*杏2-花5=減0剛體：任何荷喜載作用威下形狀細和大小訓都不發(fā)仇生改變蜜的物體考。剛片：幾何不軋變的物唇體或者朝體系（省可以是輔一個剛革體也可慨以是某員個體系塘中的一斤部分。盤）計算自扭由度大孫于零一權(quán)定幾何鑒可變;若等于逃零不一賤定幾何牧不變。計算自叼由度小暑于零不錄一定幾唱何不變計算狹自由粥度小著于零旁一定須有多西余約夾束、無多鹽余約束肅幾何不觀變體系厚的組成湖法則規(guī)則居一：三個剛扭片用不陸在一條祥直線的陳鉸兩兩雕相連組那成的體鈴系是幾饑何不變僚體系，余且沒有純多余聯(lián)能系。幾何惕不變句體系ⅠⅡⅠⅢⅡⅢⅠ虛鉸實鉸ABCⅠⅡⅢ瞬變體撐系ⅡⅢⅠⅡⅢⅠ虛鉸在太無限遠肥處1、一個維虛鉸在刑無限遠伍處幾何不愁變體系幾何瞬研變體系ⅡⅢⅠⅡⅢⅠ2、兩個適虛鉸在水無限遠坑處幾何不發(fā)變體系幾何瞬斑變體系ⅡⅢⅠ3、三齡個虛縣鉸在鈴無限種遠處幾何瞬伶變體系規(guī)則二：兩剛奔片用一個鉸和一根威不通衰過該碧鉸的現(xiàn)鏈桿相連接御，或兩剛校片用確既不完問全平猛行，繪也不煩相交辮于一膨點的損三根株鏈桿呀聯(lián)接，所估組成耀的體貸系是展幾何誰不變旬體系花，且悔沒有漫多余燈聯(lián)系攜。ⅠⅡⅠⅡ123123ⅠⅡ123ⅠⅡ123幾何不奴變體系瞬變姨體系瞬變體柱系幾何可成變體系規(guī)則腔三：在剛片吳上加減翻二元體已，形成片的體系咱是幾何前不變體霞系，且賞沒有多肺余聯(lián)系斗。ⅠABCⅡⅢⅠ幾何不館變體系在體系喂上增加周或者哥撤除的二元掙體，不改沾變體系奮的幾何盛組成性消質(zhì)。鉸接拖在一感起的井兩根沈不共餡線的憶鏈桿.分析下誦例圖中慣所示體列系的幾喜何體系禮分析FDABCEACDBEABCDGHEF例12-餡1對圖示德體系作肉幾何組杠成分析解:三剛鑄片三紛鉸相乓連，遼三鉸鉛不共柿線，傭所以喉該體森系為刃無多壩余約萌束的除幾何向不變恰體系.例12疑-2對圖示拘體系作對幾何組逆成分析解:該體車系為藥無多吃余約柳束的萄幾何拒不變槐體系.方法1:若基礎(chǔ)區(qū)與其它休部分三樣桿相連,去掉基橫礎(chǔ)只分言析其它吃部分例12戶-3對圖示南體系作館幾何組懸成分析解:該體系匪為無多爛余約束衣的幾何痕不變體凈系.方法2:利用做規(guī)則獵將小吊剛片針變成手大剛市片.例12-榴4對圖示艘體系作記幾何組旬成分析解:該體系庭為瞬變浪體系.方法3:將只贏有