結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及幾何組成

第12章結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及幾何組成分析第12章結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及幾何組成分析12.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和研究任務(wù)12.2結(jié)構(gòu)的計(jì)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(xué)習(xí)目標(biāo)通過本章的學(xué)習(xí)，熟悉結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)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(jì)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(jì)算簡圖以及準(zhǔn)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(xué)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(shí)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(shí)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(dá)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(xué)簡潔，設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，為國際上極富特色的巨型建筑。它為2008年奧運(yùn)會(huì)樹立了一座獨(dú)特的歷史性的標(biāo)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(gè)充滿了水泡的藍(lán)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(diǎn)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(jì)算問題。靜定桿系結(jié)構(gòu)超靜定桿系結(jié)構(gòu)其次，移動(dòng)荷載、動(dòng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算問題、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象、結(jié)構(gòu)力學(xué)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(diǎn)。（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(dòng)等）作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力、位移及其分布規(guī)律，為進(jìn)一步分析結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性打下基礎(chǔ)。12.2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖及簡化要點(diǎn)、計(jì)算簡圖（計(jì)算模型）計(jì)算簡圖：結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，用以代表實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡化圖形。1、簡化的必要性：（１）完全符合實(shí)際常不可能；（２）即使采用十分精確的計(jì)算簡圖，對(duì)工程需要和節(jié)省人力財(cái)力來說常不必要。２、簡化原則：(1)反應(yīng)實(shí)際：留主要因素,以反映結(jié)構(gòu)的主要受力性能；(2)計(jì)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(jì)階段要求：初步——簡單,施工圖階段——復(fù)雜;(3)計(jì)算問題性質(zhì)：靜力——繁,動(dòng)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(jì)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(shí)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(diǎn)（桿件間連接）的簡化桿件結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)或兩個(gè)以上的桿件共同連接處稱為結(jié)點(diǎn)。

(1)、鉸結(jié)點(diǎn)：

連接的各桿在連接處不能相對(duì)移動(dòng)（傳遞力）,可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)（不傳遞力矩）。(2)讀、剛結(jié)呀點(diǎn)：連飄接的各竟桿在連壘接處，桂不能相斜對(duì)移動(dòng)碗（傳遞綁力），酸不能相廉對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)秒（傳遞鋼力矩）披。變形前店后在結(jié)篩點(diǎn)處各毀桿端切列線夾角斥不變4、結(jié)愧構(gòu)與基令礎(chǔ)間連冒接（支淋座）的止簡化滾軸摟支座（活棋動(dòng)鉸秧支座突）可水爛平移睬動(dòng)，掠不可嘉豎向薦移動(dòng)設(shè)。支座多的計(jì)界算簡軟圖—帥—用曠支座均鏈桿磨表示耳支座優(yōu)點(diǎn)：工支座對(duì)僑結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)種，不快可移通動(dòng)。反力作柔用點(diǎn)已困知，方奏向不知打，反力拋可分為Fx，F(xiàn)y方向。FxFy（3遠(yuǎn)）、定向及（滑動(dòng)救）支座擾：不可轉(zhuǎn)題動(dòng)，可島沿一個(gè)郊方向滑脖動(dòng)，分釘解為一找個(gè)反力攪矩Ｍ和一個(gè)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(zhuǎn)簽動(dòng)、移請(qǐng)動(dòng)），毒分解為撥三個(gè)反球力Fx、Fy、Ｍ。（5度）、矩彈性此支座聚。細(xì)石混凝卻土FxFyM5、半材料檔性質(zhì)疲的簡壁化為簡化關(guān)計(jì)算，小材料一刮般設(shè)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(jié)構(gòu)上禿的荷載筒的確定糾是一個(gè)鍋復(fù)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灐？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(dòng)，術(shù)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(jié)構(gòu)計(jì)峰算簡圖名舉例12.碌3平面徒桿系刊結(jié)構(gòu)毫的結(jié)眼構(gòu)分陪類平面回結(jié)構(gòu)宇和空日間結(jié)師構(gòu)FAyFBy、按結(jié)鼻構(gòu)的受跨力特點(diǎn)化分類梁：受彎構(gòu)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(chǎn)閃生水平獲推力的皇結(jié)構(gòu)。剛架：由梁紐奉柱組友成的膛結(jié)構(gòu),部分未或全瘋部結(jié)才點(diǎn)為訴剛結(jié)閥點(diǎn),主要承脫受彎矩轎、剪力竿和軸力組合結(jié)茶構(gòu)：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(shí)承非受彎兵矩和州剪力態(tài)。、按計(jì)紹算方法適分類靜定結(jié)界構(gòu)超靜定趨結(jié)構(gòu)12尋.4平面體耐系的幾扎何組成請(qǐng)分析、幾疏何組哭成分悟析的于目的建筑創(chuàng)中的擦結(jié)構(gòu)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(gè)寺體系始也是磁相對(duì)防不動(dòng)鞭的（健不考?jí)螒]變伏形）秋。一個(gè)今幾何役形狀幅隨時(shí)襯都可拿以發(fā)租生變蛙化的敞體系晚是不線可能對(duì)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(guān)匠重要壟。ADBCPPACB幾何艙不變?nèi)w系（無多欠余約束塌）幾何構(gòu)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(shí)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(quán)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(yùn)態(tài)動(dòng)時(shí)所說需要的魂獨(dú)立座標(biāo)的量數(shù)目。OYXAxyOYXAxy聯(lián)系：當(dāng)煙對(duì)剛尤體施屢加約跪束時(shí)賤，其蓬自由興度將帆減少暫。能專減少蠅一個(gè)眾自由朵度的如約束駝稱為見一個(gè)南聯(lián)系說，能房誠減少n個(gè)自謝由度六的約州束稱白為增胖加了n個(gè)聯(lián)系哲。AOYXOYXAW=強(qiáng)3-腫1=年2W=考3-晝2=死1平面體動(dòng)系計(jì)算引自由度W的計(jì)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(cè)系中某段個(gè)鉸與n個(gè)剛暴片相拐聯(lián)接靠，則該鉸箭相當(dāng)于n-錦1個(gè)單鉸眾。OYX單鉸：哪增加兩萬個(gè)聯(lián)系A(chǔ)ⅠⅡOYX復(fù)鉸：搖增加四校個(gè)聯(lián)系A(chǔ)ⅠⅡⅢOYXOYXA實(shí)鉸A虛鉸OBACDBECBADGEFW=3朗*3-災(zāi)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(dòng)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(gè)剛酷體也可蜻以是某匙個(gè)體系拆中的一怒部分。曠）計(jì)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(jì)算自宣由度小誤于零不鵝一定幾圖何不變計(jì)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(gè)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(xué)系。幾何不圾變體系ⅠⅡⅠⅢⅡⅢⅠ虛鉸實(shí)鉸ABCⅠⅡⅢ瞬變禁體系ⅡⅢⅠⅡⅢⅠ虛鉸季在無然限遠(yuǎn)柄處1、一個(gè)掠虛鉸在逐無限遠(yuǎn)廊處幾何宣不變鼻體系幾何鮮瞬變耗體系ⅡⅢⅠⅡⅢⅠ2、兩個(gè)猛虛鉸在喊無限遠(yuǎn)蜜處幾何藏不變傍體系幾何戲瞬變保體系ⅡⅢⅠ3、三個(gè)忍虛鉸在杰無限遠(yuǎn)儲(chǔ)處幾何瞬妥變體系規(guī)則二：兩剛片帥用一個(gè)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(diǎn)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(jì)余聯(lián)系若。ⅠABCⅡⅢⅠ幾何應(yīng)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(zhì)。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(nèi)析FDABCEACDBEABCDGHEF例12-欠1對(duì)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(jiǎng)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?cè)w系.例12動(dòng)-2對(duì)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(chǔ)蠢與其它刑部分三謙桿相連,去掉基偵礎(chǔ)只分葛析其它巨部分例12-難3對(duì)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(duì)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(gè)鉸吳與其它境