建筑力学 教学课件 ppt 作者 刘思俊 10结构几何组成分析2.ppt

第十章 结构体系的几何组成分析,◆ 课节10–1 结构体系几何组成分析基础 ◆ 课节10–2 平面体系的几何组成分析,,课节10–1 结构几何组成分析基础,一、结构的计算简图,——能够代替实际结构进行力学分析和计算的简图称为结构的计算简图1.结构的简化,—将空间杆系结构简化为平面杆系结构,1）铰结点,△,2）钢结点,2.结点的简化,1）固定铰支座,2）可动铰支座,3.支座的简化,3）定向支座,4）固定端支座,1）集中力,2）分布荷载,4.荷载的简化,3）均布荷载,二、平面杆系的分类,1.梁,—以发生弯曲变形为主的杆件分为单跨梁和多跨梁,△,2.刚架,—由梁、柱组成，具有刚结点的结构分为单层和多层,单跨梁,多跨梁,单层刚架,多层刚架,3.拱,—由曲杆组成、产生水平推力的结构4.桁架,—由直杆用铰结点连接组成的结构5.组合结构,—由桁架和梁或刚架组合在一起的结构拱,桁架,组合结构,三、自由度和约束,1.自由度,—确定体系的位置所需的独立坐标的数目,△,2.约束,—能使体系减少自由度的装置称为约束一个点,1）链杆,一个刚片,—有两个自由度,—有三个自由度,—相当于一个约束，减少了一个自由度,2）铰链：,a.单铰—相当于两个约束，减少两个,,,,b.复铰—相当于(n-1)单铰，减少2(n-1)个…,c.虚铰—两链杆延长线的交点,相当于一单铰。

3.刚结点,—两刚片之间不发生相对移动和转动的结点，相当于三个约束瞬变体系约束数目足够，由于布置不当，工程中不能采用多余约束只表明对保持体系几何不变性来讲是多余的四、几何不变体系和几何可变体系,1.必要约束,—撤去之后不能保持体系几何不变的约束△,2.多余约束,—撤去之后能够保持体系几何不变的约束几何不变体系,几何可变体系,3.几何不变体系,—作用荷载能够保持原位置和几何形状的体系,4.几何可变体系,—作用荷载不能保持原位置和几何形状的体系,5.瞬变体系：,一个几何可变体系，经发生微小的位移后即成为几何不变体系，称为瞬变体系,瞬变体系,瞬变体系,瞬变体系,值得注意,,,几何组成分析基础应用练习,例1.试分析图中链杆（ ）是必要约束，（ ）是多余约束,△,链杆1.3为必要约束，2或4为多余约束,链杆1.3.2.4均为必要约束例2.试分析图中链杆（ ）是必要约束，（ ）是多余约束,,五、几何体系的基本组成规则,1.二元体规则：,在一个刚片上加上(或拆除)一个二元体仍为无多余约束的几何不变体系△,点与共线两链杆相连为几何瞬变体系,2.两刚片规则：,两刚片用不在一条直线上的一个铰和一根链杆连接，则组成无多余约束的几何不变体系。

或两刚片用不平行不全交于一点的三根链杆连接，则组成无多余约束的几何不变体系3.三刚片规则：,三刚片用不共线的三个铰两两相连，则组成无多余约束的几何不变体系瞬变体系,六、基本组成规则的应用,例3.拆除结构中的二元体，对体系进行几何组成分析△,可变体系,不变体系,不变体系,不变体系,不变体系,不变体系,课节小结,课后作业：《建筑力学练习册》 练习三十一,一、结构的计算简图,2.结点的简化,3.支座的简化,4.荷载的简化,1.结构的简化,二、平面杆系的分类,1.梁,2.刚架,3.拱,4.桁架,5.组合结构,三、自由度和约束,1.自由度,2.约束,3.刚结点,四、几何不变体系和几何可变体系,1.必要约束,2.多余约束,3.几何不变体系,4.几何可变体系,5.瞬变体系：,五、几何体系的基本组成规则,1.二元体规则：,2.两刚片规则：,3.三刚片规则：,六、基本组成规则的应用,1.二元体规则：,△,2.两刚片规则：,3.三刚片规则：,三刚片用不共线的三个铰两两相连，则组成无多余约束的几何不变体系一、几何体系基本组成规则,◆课节10–2 平面体系的几何组成分析,二、几何组成分析的目的,1.判断体系是否为几何不变的 。

△,三、几何组成规则的应用,例1.对图示结构进行几何组成分析2.确定结构是静定还是超静定 3.明确各部分的相互关系 a),,a)解：1.从右向左以次拆除二元体,无多余约束的几何不变体系,2.以地基为刚片，AB为刚片用链杆1.2.3相连再用两刚片规则，得同样结论b)解：,以三角形ABC、BDE分别为刚片1、 2，地基为刚片3，,链杆1、2相当于虚铰F，链杆3、4相当于虚铰G，且F、G、B三铰不在一条直线上由三刚片规则可知，体系为无多余约束的几何不变体系无多余约束的几何不变体系,1,C),c)解：,2.在地基加上二元体1-2，,1. 拆除二元体3-4,,,,3.以地基加杆1-2为大刚片，与刚片5用链杆6.7.8相连4.由两刚片规则，结构体系为无多余约束的几何不变体系d),d)解：,1. AB与链杆1.2.7组成不变体系,,2.拆除二元体3-4,5-6余杆8,3.体系为有1个多余约束的几何不变体系e),e)解：,1. 从上向下分析,三角形CEG、DFG与铰G几何不变,,,2.从右向左拆除二元体4-5、3-7剩余链杆6、8为多余约束3.体系为有两个多余约束的几何不变体系瞬变体系,无多余约束的几何不变体系,无多余约束的几何不变体系,无多余约束的几何不变体系,f)解：两刚片用一虚铰和通过铰的链杆相连，为瞬变体系。

g.h.i)解：两刚片用一虚铰和不通过铰的链杆相连，为无多余约束的几何变体系O3,j)解：三刚片A、B、C用共线的三个虚铰两两相连，体系为几何瞬体系瞬变体系,课节小结,1.二元体规则：,2.两刚片规则：,3.三刚片规则：,三刚片用不共线的三个铰两两相连，则组成无多余约束的几何不变体系一、几何体系基本组成规则,课后作业：《建筑力学练习册》 练习三十二,。