建筑力学10结构组成规律

1、1建筑(jinzh)力学第十章 建筑工程结构(jigu)的组成规律教师：邹定祺教师：邹定祺精品资料2内容：建筑工程结构的概念 建筑工程结构计算简图 建筑工程结构几何组成分析重点(zhngdin)：几何不变体系的组成规则精品资料310.1 建筑工程结构(jigu)的概念1、按几何特征分类（1）杆件结构(jigu) 框架结构(jigu)模型（刚架） 南译女生宿舍七号楼精品资料4（2）板壳结构(jigu)（薄壁结构(jigu)）重庆奥林比克中心 澳大利亚悉尼歌剧院精品资料5（3）实体结构(jigu)南译的水坝 瑞士(ru sh)大狄克桑坝（高285 m)精品资料62、按空间特征(tzhng)分类（1

2、）空间结构 重庆重庆(zhn qn)园园博园西昌馆博园西昌馆精品资料（2）平面(pngmin)结构7精品资料3、按内力特征分类静定结构-无多余联系的几何不变体系； 它的全部反力和内力能由静力平衡条件求得。超静定结构-有多余联系的几何不变体系； 它的全部反力和内力不能都由静力平衡条件求得。10.2 建筑结构的计算简图10.2.1 平面杆件结构的简化 1、简化原则：（1）从实际出发(chf)，正确反映实际结构的的主要受力特征。（2）分清主次，略去次要因素，使计算简化。8精品资料2、计算简图的简化方法（1）可以把空间结构分解为几个(j )平面结构进行计算。（2）杆件简化。用纵向轴线代替结构的杆件。（

3、3）结点简化。根据结点的实际构造，通常可简化为铰结点和刚结点。9精品资料（4）支座简化。根据支座的实际构造和约束特点通常(tngchng)可简化为固定铰支座、可动铰支座、固定端支座、定向支座等。10精品资料11（4）荷载的简化与分类可简化为集中力或分布力、集中力偶(l u)、分布力偶(l u)。10.2.2 平面杆件结构的分类 梁、拱、刚架、桁架、组合结构南译拱桥(gngqio)精品资料1210.3 平面杆系的几何组成分析10.3.1 几何不变体系和几何可变体系 在不考虑材料变形的条件下，能够保持(boch)几何形状和位置不变的体系，称为几何不变体系。 在受到很小的荷载F作用，也将引起几何形状

4、改变，这类体系不能够保持(boch)几何形状和位置不变的体系称为几何可变体系。 FF精品资料10.3.3 几何组成分析的目的1判别给定体系(tx)是否是几何不变体系(tx)，从而决定它能否作为结构使用； 2研究几何不变体系(tx)的组成规则，以保证设计出合理的结构； 3正确区分静定结构和超静定结构，为结构的内力计算打下必要的基础。在本章中，所讨论的体系(tx)只限于平面杆件体系(tx)13精品资料10.3.4 杆件体系自由(zyu)度的概念1、自由(zyu)度体系运动时，确定其位置所需要的独立坐标的数目。 一个点的自由(zyu)度等于2 ，即点在平面内可以作两种相互独立的运动。 一个刚片在平面

5、内的自由等于3，即刚片在平面内不但可以自由(zyu)移动，而且还可以自由(zyu)转动。14精品资料152、约束使体系(tx)减少自由度的装置 能够减少体系(tx)自由度的装置称为约束或联系。能减少几个自由度就叫做几个约束。常用的约束有链杆、铰（单铰、复铰）和刚结点。精品资料3、联系使体系减少一个(y )自由度的装置。能减少几个自由度的装置就相当于几个联系。（1）链杆一个(y )联系,减少一个(y )自由度。（2）固定铰支座两个联系，减少二个自由度。 固定端支座三个联系，减少三个自由度。（3）单铰联结两个刚片的铰，相当于两个联系，减少二个自由度。16精品资料（4）复铰联结两个以上(yshng)

6、刚片的铰。联结n个刚片的复铰，相当于n-1个单铰，减少2(n-1)个自由度。17精品资料18（5）虚铰两根不平行的链杆延长线之交点。体系运动时，刚片绕虚铰转动(zhun dng)的同时，虚铰的位置也随之改变，故又称为瞬铰。两个联系。精品资料4、多余约束体系中增加一个约束，而体系的自由度并不因此而减少(jinsho)，此约束称为多余约束.19精品资料9.3.4 几何不变体的基本组成规则1、二刚片规则 两刚片(、)用不全交于一点也不全平行的三根链杆相互联结(linji)，或用一个铰及一根不通过铰心的链杆相联结(linji)，组成无多余联系的几何不变体。20EF精品资料瞬变体系(tx)-为几何可变，

7、经微小位移后即转化为几何不变的体系(tx)。21三根链杆互相(h xing)平行且不等长，体系是几何瞬变体系瞬铰精品资料 下图为几何瞬变体，微小(wixio)位移后，不能继续位移，但： 对C点列平衡方程Fix=0 -FCAcos+FCBcos=0得 FCA=FCBF iy=0 FCAsin+FCBsin-F=0 FCA=FCB=F/(2sin) 小变形， 0， sin0 FCA=FCB= 22FFFCAFCBCAB精品资料 若联接(lin ji)两个刚片的三根链杆互相平行且等长，体系是几何可变体23精品资料242、三刚片规则 三个刚片用不在同一直线上的三个单铰两两相联，组成无多余联系的几何不变

8、体。其中的铰也可两根不平行的链杆代替(dit)，只要这些由两根链杆组成的实铰或虚铰和其它的铰不在同一直线上，组成的体系也是无多余联系的几何不变体。精品资料3、二元体规则 二元体两根不平行(pngxng)的杆件（刚片)用一个铰相联。 在一个体系上增加或撤去一个二元体，不会改变体系的几何组成性质。25精品资料26精品资料274、虚铰在无穷远处 两平行杆形成的虚铰在无穷远处。（1）一个虚铰在无穷远处，若组成虚铰的两根链杆与另外两个铰（实铰或虚铰）的连线(lin xin)不平行，则体系几何不变。若平行，则瞬变。 几何常变体系几何常变体系精品资料（2）两个虚铰在无穷远处，若组成无穷远虚铰的两对链杆互不平

9、行，则体系(tx)几何不变。若两虚铰的四根链杆互相平行但不等长，则体系(tx)为瞬变体系(tx)。28精品资料29几何几何(j h)常变体系常变体系精品资料305、自由度计算法 一个物体有三个自由度。若一个体系由m个刚体组成，其中有h个单铰，r个链杆，则，该体系剩余(shngy)的自由度数w为 w=3m-2h-r 若铰中有复铰，要转化为单铰。 当 w0时，体系为几何可变体； 当 w=0时，体系为几何不变体或几何瞬变体； 当 w0时，体系为有多余约束的几何不变体。10.3.5 几何组成分析举例精品资料.31例10.1 试对右图所示的铰结链杆体系作几何组成分析。解：在此体系中，先分析基础(jch)

10、以上部分。把链杆1-2作为刚片，再依次增加二元体1-3-2、2-4-3、3-5-4、4-6-5、5-7-6、6-8-7，根据二元体法则，此部分体系为几何(j h)不变体系，且无多余联系。把上面的几何(j h)不变体系视为刚片，它与基础用三根既不完全平行也不交于一点的链杆相联，根据两刚片法则此图所示体系为一几何(j h)不变体系，且无多余联系。精品资料.32例10.2 试对下图所示体系进行几何组成分析。解：首先(shuxin)在基础上依次增加A-C-B和C-D-B两个二元体，并将所得部分视为一刚片；再将EF部分视为另一刚片。该两刚片通过链杆ED和F处两根水平链杆相联，而这三根链杆既不全交于一点又

11、不全平行，故该体系是几何(j h)不变的，且无多余联系。精品资料.33例10.3 试如右图所示体系进行几何组成分析。解：将AB、BED和基础分别(fnbi)作为刚片I、II、III。刚片I和II用铰B相联；刚片I和III用铰A相联；刚片II和III用虚铰C(D和E两处支座链杆的交点)相联。因三铰在一直线(zhxin)上，故该体系为瞬变体系。精品资料.34例10.4 试对下图所示体系进行几何组成分析。解： 杆AB与基础通过三根既不全交于一点又不全平行的链杆相联，成为(chngwi)一几何不变部分，再增加A-C-E和B-D-F两个二元体。此外，又添上了一根(y n)链杆CD，故此体系为具有一个多余联系的几何不变体系。精品资料.35例10.5