建筑力學(xué)10結(jié)構(gòu)組成規(guī)律

1、1建筑(jinzh)力學(xué)第十章 建筑工程結(jié)構(gòu)(jigu)的組成規(guī)律教師：鄒定祺教師：鄒定祺精品資料2內(nèi)容：建筑工程結(jié)構(gòu)的概念 建筑工程結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 建筑工程結(jié)構(gòu)幾何組成分析重點(diǎn)(zhngdin)：幾何不變體系的組成規(guī)則精品資料310.1 建筑工程結(jié)構(gòu)(jigu)的概念1、按幾何特征分類(lèi)（1）桿件結(jié)構(gòu)(jigu) 框架結(jié)構(gòu)(jigu)模型（剛架） 南譯女生宿舍七號(hào)樓精品資料4（2）板殼結(jié)構(gòu)(jigu)（薄壁結(jié)構(gòu)(jigu)）重慶奧林比克中心 澳大利亞悉尼歌劇院精品資料5（3）實(shí)體結(jié)構(gòu)(jigu)南譯的水壩 瑞士(ru sh)大狄克桑壩（高285 m)精品資料62、按空間特征(tzhng)分類(lèi)（1

2、）空間結(jié)構(gòu) 重慶重慶(zhn qn)園園博園西昌館博園西昌館精品資料（2）平面(pngmin)結(jié)構(gòu)7精品資料3、按內(nèi)力特征分類(lèi)靜定結(jié)構(gòu)-無(wú)多余聯(lián)系的幾何不變體系； 它的全部反力和內(nèi)力能由靜力平衡條件求得。超靜定結(jié)構(gòu)-有多余聯(lián)系的幾何不變體系； 它的全部反力和內(nèi)力不能都由靜力平衡條件求得。10.2 建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖10.2.1 平面桿件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化 1、簡(jiǎn)化原則：（1）從實(shí)際出發(fā)(chf)，正確反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的的主要受力特征。（2）分清主次，略去次要因素，使計(jì)算簡(jiǎn)化。8精品資料2、計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化方法（1）可以把空間結(jié)構(gòu)分解為幾個(gè)(j )平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。（2）桿件簡(jiǎn)化。用縱向軸線代替結(jié)構(gòu)的桿件。（

3、3）結(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化。根據(jù)結(jié)點(diǎn)的實(shí)際構(gòu)造，通常可簡(jiǎn)化為鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)。9精品資料（4）支座簡(jiǎn)化。根據(jù)支座的實(shí)際構(gòu)造和約束特點(diǎn)通常(tngchng)可簡(jiǎn)化為固定鉸支座、可動(dòng)鉸支座、固定端支座、定向支座等。10精品資料11（4）荷載的簡(jiǎn)化與分類(lèi)可簡(jiǎn)化為集中力或分布力、集中力偶(l u)、分布力偶(l u)。10.2.2 平面桿件結(jié)構(gòu)的分類(lèi) 梁、拱、剛架、桁架、組合結(jié)構(gòu)南譯拱橋(gngqio)精品資料1210.3 平面桿系的幾何組成分析10.3.1 幾何不變體系和幾何可變體系 在不考慮材料變形的條件下，能夠保持(boch)幾何形狀和位置不變的體系，稱(chēng)為幾何不變體系。 在受到很小的荷載F作用，也將引起幾何形狀

4、改變，這類(lèi)體系不能夠保持(boch)幾何形狀和位置不變的體系稱(chēng)為幾何可變體系。 FF精品資料10.3.3 幾何組成分析的目的1判別給定體系(tx)是否是幾何不變體系(tx)，從而決定它能否作為結(jié)構(gòu)使用； 2研究幾何不變體系(tx)的組成規(guī)則，以保證設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)； 3正確區(qū)分靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)，為結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算打下必要的基礎(chǔ)。在本章中，所討論的體系(tx)只限于平面桿件體系(tx)13精品資料10.3.4 桿件體系自由(zyu)度的概念1、自由(zyu)度體系運(yùn)動(dòng)時(shí)，確定其位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。 一個(gè)點(diǎn)的自由(zyu)度等于2 ，即點(diǎn)在平面內(nèi)可以作兩種相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。 一個(gè)剛片在平面

5、內(nèi)的自由等于3，即剛片在平面內(nèi)不但可以自由(zyu)移動(dòng)，而且還可以自由(zyu)轉(zhuǎn)動(dòng)。14精品資料152、約束使體系(tx)減少自由度的裝置 能夠減少體系(tx)自由度的裝置稱(chēng)為約束或聯(lián)系。能減少幾個(gè)自由度就叫做幾個(gè)約束。常用的約束有鏈桿、鉸（單鉸、復(fù)鉸）和剛結(jié)點(diǎn)。精品資料3、聯(lián)系使體系減少一個(gè)(y )自由度的裝置。能減少幾個(gè)自由度的裝置就相當(dāng)于幾個(gè)聯(lián)系。（1）鏈桿一個(gè)(y )聯(lián)系,減少一個(gè)(y )自由度。（2）固定鉸支座兩個(gè)聯(lián)系，減少二個(gè)自由度。 固定端支座三個(gè)聯(lián)系，減少三個(gè)自由度。（3）單鉸聯(lián)結(jié)兩個(gè)剛片的鉸，相當(dāng)于兩個(gè)聯(lián)系，減少二個(gè)自由度。16精品資料（4）復(fù)鉸聯(lián)結(jié)兩個(gè)以上(yshng)

6、剛片的鉸。聯(lián)結(jié)n個(gè)剛片的復(fù)鉸，相當(dāng)于n-1個(gè)單鉸，減少2(n-1)個(gè)自由度。17精品資料18（5）虛鉸兩根不平行的鏈桿延長(zhǎng)線之交點(diǎn)。體系運(yùn)動(dòng)時(shí)，剛片繞虛鉸轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)的同時(shí)，虛鉸的位置也隨之改變，故又稱(chēng)為瞬鉸。兩個(gè)聯(lián)系。精品資料4、多余約束體系中增加一個(gè)約束，而體系的自由度并不因此而減少(jinsho)，此約束稱(chēng)為多余約束.19精品資料9.3.4 幾何不變體的基本組成規(guī)則1、二剛片規(guī)則 兩剛片(、)用不全交于一點(diǎn)也不全平行的三根鏈桿相互聯(lián)結(jié)(linji)，或用一個(gè)鉸及一根不通過(guò)鉸心的鏈桿相聯(lián)結(jié)(linji)，組成無(wú)多余聯(lián)系的幾何不變體。20EF精品資料瞬變體系(tx)-為幾何可變，

7、經(jīng)微小位移后即轉(zhuǎn)化為幾何不變的體系(tx)。21三根鏈桿互相(h xing)平行且不等長(zhǎng)，體系是幾何瞬變體系瞬鉸精品資料 下圖為幾何瞬變體，微小(wixio)位移后，不能繼續(xù)位移，但： 對(duì)C點(diǎn)列平衡方程Fix=0 -FCAcos+FCBcos=0得 FCA=FCBF iy=0 FCAsin+FCBsin-F=0 FCA=FCB=F/(2sin) 小變形， 0， sin0 FCA=FCB= 22FFFCAFCBCAB精品資料 若聯(lián)接(lin ji)兩個(gè)剛片的三根鏈桿互相平行且等長(zhǎng)，體系是幾何可變體23精品資料242、三剛片規(guī)則 三個(gè)剛片用不在同一直線上的三個(gè)單鉸兩兩相聯(lián)，組成無(wú)多余聯(lián)系的幾何不變

8、體。其中的鉸也可兩根不平行的鏈桿代替(dit)，只要這些由兩根鏈桿組成的實(shí)鉸或虛鉸和其它的鉸不在同一直線上，組成的體系也是無(wú)多余聯(lián)系的幾何不變體。精品資料3、二元體規(guī)則 二元體兩根不平行(pngxng)的桿件（剛片)用一個(gè)鉸相聯(lián)。 在一個(gè)體系上增加或撤去一個(gè)二元體，不會(huì)改變體系的幾何組成性質(zhì)。25精品資料26精品資料274、虛鉸在無(wú)窮遠(yuǎn)處 兩平行桿形成的虛鉸在無(wú)窮遠(yuǎn)處。（1）一個(gè)虛鉸在無(wú)窮遠(yuǎn)處，若組成虛鉸的兩根鏈桿與另外兩個(gè)鉸（實(shí)鉸或虛鉸）的連線(lin xin)不平行，則體系幾何不變。若平行，則瞬變。 幾何常變體系幾何常變體系精品資料（2）兩個(gè)虛鉸在無(wú)窮遠(yuǎn)處，若組成無(wú)窮遠(yuǎn)虛鉸的兩對(duì)鏈桿互不平

9、行，則體系(tx)幾何不變。若兩虛鉸的四根鏈桿互相平行但不等長(zhǎng)，則體系(tx)為瞬變體系(tx)。28精品資料29幾何幾何(j h)常變體系常變體系精品資料305、自由度計(jì)算法 一個(gè)物體有三個(gè)自由度。若一個(gè)體系由m個(gè)剛體組成，其中有h個(gè)單鉸，r個(gè)鏈桿，則，該體系剩余(shngy)的自由度數(shù)w為 w=3m-2h-r 若鉸中有復(fù)鉸，要轉(zhuǎn)化為單鉸。 當(dāng) w0時(shí)，體系為幾何可變體； 當(dāng) w=0時(shí)，體系為幾何不變體或幾何瞬變體； 當(dāng) w0時(shí)，體系為有多余約束的幾何不變體。10.3.5 幾何組成分析舉例精品資料.31例10.1 試對(duì)右圖所示的鉸結(jié)鏈桿體系作幾何組成分析。解：在此體系中，先分析基礎(chǔ)(jch)

10、以上部分。把鏈桿1-2作為剛片，再依次增加二元體1-3-2、2-4-3、3-5-4、4-6-5、5-7-6、6-8-7，根據(jù)二元體法則，此部分體系為幾何(j h)不變體系，且無(wú)多余聯(lián)系。把上面的幾何(j h)不變體系視為剛片，它與基礎(chǔ)用三根既不完全平行也不交于一點(diǎn)的鏈桿相聯(lián)，根據(jù)兩剛片法則此圖所示體系為一幾何(j h)不變體系，且無(wú)多余聯(lián)系。精品資料.32例10.2 試對(duì)下圖所示體系進(jìn)行幾何組成分析。解：首先(shuxin)在基礎(chǔ)上依次增加A-C-B和C-D-B兩個(gè)二元體，并將所得部分視為一剛片；再將EF部分視為另一剛片。該兩剛片通過(guò)鏈桿ED和F處兩根水平鏈桿相聯(lián)，而這三根鏈桿既不全交于一點(diǎn)又

11、不全平行，故該體系是幾何(j h)不變的，且無(wú)多余聯(lián)系。精品資料.33例10.3 試如右圖所示體系進(jìn)行幾何組成分析。解：將AB、BED和基礎(chǔ)分別(fnbi)作為剛片I、II、III。剛片I和II用鉸B相聯(lián)；剛片I和III用鉸A相聯(lián)；剛片II和III用虛鉸C(D和E兩處支座鏈桿的交點(diǎn))相聯(lián)。因三鉸在一直線(zhxin)上，故該體系為瞬變體系。精品資料.34例10.4 試對(duì)下圖所示體系進(jìn)行幾何組成分析。解： 桿AB與基礎(chǔ)通過(guò)三根既不全交于一點(diǎn)又不全平行的鏈桿相聯(lián)，成為(chngwi)一幾何不變部分，再增加A-C-E和B-D-F兩個(gè)二元體。此外，又添上了一根(y n)鏈桿CD，故此體系為具有一個(gè)多余聯(lián)系的幾何不變體系。精品資料.35例10.5