几何组成分析PPT48

第一章杆件体系系的几何何组成分分析(Geometricconstructionanalysis)1.几几何组成成分析本章假定定:所有有杆件均均为刚体体1-1基基本概概念一.几几何不变变体系几几何可可变体系系几何可变变体系不不能作为为建筑结结构结构必须须是几何何不变体体系本章目的的:判定定一个体体系是否否能作为为结构结构是如如何构造造的1.几几何组成成分析1-1基基本概概念一.几几何不变变体系几几何可可变体系系二.刚刚片几几何何形状不不能变化化的平面面物体三.自自由度确确定体系系位置所所需的独独立坐标标数点的自由度刚片自由度几何不变变体系的的自由度度一定等等于零几何可变变体系的的自由度度一定大大于零1.几几何组成成分析1-1基基本概概念一.几几何不变变体系几几何可可变体系系二.刚刚片几几何形状状不能变变化的平平面物体体三.自自由度确确定体系系位置所所需的独独立坐标标数四.约约束(联系)能能减减少自由由度的装装置1.链链杆2.单单铰1.几几何组成成分析1-1基基本概概念一.几几何不变变体系几几何可可变体系系二.刚刚片几几何形状状不能变变化的平平面物体体三.自自由度确确定体系系位置所所需的独独立坐标标数四.约约束(联系)能能减减少自由由度的装装置1.链链杆2.单单铰3.链链杆与与单铰的的关系4.虚虚铰3.链链杆与与单铰的的关系4.虚虚铰1.几几何组成成分析2.单单铰5.复复铰1.链链杆连接N个刚片的的复铰相相当于N-1个单铰1.几几何组成成分析1-1基基本概概念一.几几何不变变体系几几何可可变体系系二.刚刚片几几何形状状不能变变化的平平面物体体三.自由度度确定定体系位置所所需的独立坐坐标数四.约束束(联系)能能减减少自由度的的装置五.计算算自由度1.几何组组成分析五.计算算自由度计算自由度大大于零一定可可变;若等于零则一一定不变吗?1.几何组组成分析五.计算算自由度计算自由度大大于零一定可可变;若等于零则一一定不变吗?六.多余余约束必必要约束计算自由度小小于零一定不不变吗?计算自自由度度小于于零一一定有有多余余约束束1.几几何何组成成分析析1-1基基本概概念一.几几何何不变变体系系几几何可可变体体系二.刚刚片三.自自由由度四.约约束(联系系)链链杆单单铰复复铰虚虚铰实实铰五.计计算自自由度度六.多多余约约束必必要约约束1.几几何何组成成分析析1-1基基本概概念1-2无无多余余约束束的几几何不不变体体系的的组成成规则则一.三三刚片片规则则三刚片片以不不在一一条直直线上上的三三铰两两两相相联,构成无多多余约约束的的几何何不变变体系系.瞬变体体系1.几几何何组成成分析析1-2无无多余余约束束的几几何不不变体体系的的组成成规则则一.三三刚片片规则则两刚片片以一一铰及及不通通过该该铰的的一个个链杆杆相联联,构成无无多余余约束束的几几何不不变体体系.二.两两刚片片规则则两刚片片以不不相互互平行行,也也不相相交于于一点点的三三个链杆相相连,构成成无多多余约约束的的几何何不变变体系系.1.几几何何组成成分析析1-2无无多余余约束束的几几何不不变体体系的的组成成规则则一.三三刚片片规则则两刚片片以一一铰及及不通通过该该铰的的一个个链杆杆相联联,构成无无多余余约束束的几几何不不变体体系.二.两两刚片片规则则两刚片片以不不相互互平行行,也也不相相交于于一点点的三三个链杆相相连,构成成无多多余约约束的的几何何不变变体系系.常变体体系瞬变体体系1.几几何何组成成分析析1-2无无多余余约束束的几几何不不变体体系的的组成成规则则一.三三刚片片规则则二元体体:在在一个个体系系上用用两个个不共共线的的链杆杆连接一个个新结结点的的装置置.二.两两刚片片规则则在一个个体系系上加加减二二元体体不影影响原原体系系的机机动性性质.三.二二元体体规则则1.几几何何组成成分析析1-1基基本概概念1-2无无多余余约束束的几几何不不变体体系的的组成成规则则1-3几几何组组成分分析举举例例1:对图示示体系系作几几何组组成分分析解:三三刚刚片三三铰相相连,三铰铰不共共线,所以以该体体系为为无多多余约约束的几何何不变变体系系.1.几几何何组成成分析析1-3几几何组组成分分析举举例例2:对图示示体系系作几几何组组成分分析解:该该体系系为无无多余余约束束的几几何不不变体体系.方法1:若若基基础与与其它它部分分三杆杆相连连,去去掉基基础只只分析析其它它部分分方法1:若若基基础与与其它它部分分三杆杆相连连,去去掉基基础只只分析析其它它部分分例3:对图示示体系系作几几何组组成分分析解:该该体体系为为无多多余约约束的的几何何不变变体系系.方法2:利利用用规则则将小小刚片片变成成大刚刚片.方法1:若若基基础与与其它它部分分三杆杆相连连,去去掉基基础只只分析析其它它部分分例4:对图示示体系系作几几何组组成分分析解:该该体体系为为瞬变变体系系.方法3:将将只只有两两个铰铰与其其它部部分相相连的的刚片看看成链链杆.方法2:利利用用规则则将小小刚片片变成成大刚刚片.方法1:若若基基础与与其它它部分分三杆杆相连连,去去掉基基础只只分析析其它它部分分例5:对图示示体系系作几几何组组成分分析解:该该体体系为为常变变体系系.方法3:将将只只有两两个铰铰与其其它部部分相相连的的刚片片看成成链杆杆.方法2:利利用用规则则将小小刚片片变成成大刚刚片.方法4:去去掉掉二元元体.方法1:若若基基础与与其它它部分分三杆杆相连连,去去掉基基础只只分析析其它它部分分例6:对图示示体系系作几几何组组成分分析解:该该体体系为为无多多余约约束几几何不不变体体系.方法3:将将只只有两两个铰铰与其其它部部分相相连的的刚片片看成成链杆杆.方法2:利利用用规则则将小小刚片片变成成大刚刚片.方法5:从从基基础部部分(几何何不变变部分分)依依次添添加.方法4:去去掉掉二元元体.方法1:若若基基础与与其它它部分分三杆杆相连连,去去掉基基础只只分析析其它它部分分例7:对图示示体系系作几几何组组成分分析方法3:将将只只有两两个铰铰与其其它部部分相相连的的刚片片看成成链杆杆.方法2:利利用用规则则将小小刚片片变成成大刚刚片.方法5:从从基基础部部分(几何何不变变部分分)依依次添添加.方法4:去去掉掉二元元体.解:该该体体系为为有一一个多多余约约束几几何不不变体体系.方法法1:若若基基础础与与其其它它部部分分三三杆杆相相连连,去去掉掉基基础础只只分分析析其其它它部部分分练习习:对图图示示体体系系作作几几何何组组成成分分析析方法法3:将将只只有有两两个个铰铰与与其其它它部部分分相相连连的的刚刚片片看看成成链链杆杆.方法法2:利利用用规规则则将将小小刚刚片片变变成成大大刚刚片片.方法法5:从从基基础础部部分分(几几何何不不变变部部分分)依依次次添添加加.方法法4:去去掉掉二二元元体体.方法法1:若若基基础础与与其其它它部部分分三三杆杆相相连连,去去掉掉基基础础只只分分析析其其它它部部分分练习习:对图图示示体体系系作作几几何何组组成成分分析析方法法3:将将只只有有两两个个铰铰与与其其它它部部分分相相连连的的刚刚片片看看成成链链杆杆.方法法2:利利用用规规则则将将小小刚刚片片变变成成大大刚刚片片.方法法5:从从基基础础部部分分(几几何何不不变变部部分分)依依次次添添加加.方法法4:去去掉掉二二元元体体.方法法1:若若基基础础与与其其它它部部分分三三杆杆相相连连,去去掉掉基基础础只只分分析析其其它它部部分分练习习:对图图示示体体系系作作几几何何组组成成分分析析方法法3:将将只只有有两两个个铰铰与与其其它它部部分分相相连连的的刚刚片片看看成成链链杆杆.方法法2:利利用用规规则则将将小小刚刚片片变变成成大大刚刚片片.方法法5:从从基基础础部部分分(几几何何不不变变部部分分)依依次次添添加加.方法4:去去掉掉二元元体.几何组组成思思考题题几何组组成分分析的的假定定和目目的是是什麽麽？何谓自自由度度？系系统自自由度度与几几何可可变性性有何何联系系？不变体体系有有多余余联系系时，，使其其变成成无多多余联联系几几何不不变体体系是是否唯唯一？？瞬变体体系有有何特特点？？可变变体系系时如如何区区分瞬瞬变还还是常常变？？瞬铰和和实际际铰有有何异异同？？无多余余联系系几何何不变变体系系组成成规则则各有有什麽麽限制制条件件？不不满足足条件件时可可变性性如何何？按组成成规则则建立立结构构有哪哪些组组装格格式？？组装装格式式和受受力分分析有有无联联系？？如何确确定计计算自自由度度？对体系系进行行组成成分析析的步步骤如如何？？几何组组成作作业题题1-1bc1-2adghijkl交作业业时间间:本本周51.几几何何组成成分析析作业:1-1(b)试计算算图示示体系系的计计算自自由度度解:由结果果不能能判定定其是是否能能作为为结构构或:1.几几何何组成成分析析作业:1-1(c)试计算算图示示体系系的计计算自自由度度解:由结果果可判判定其其不能能作为为结构构或:1.几几何何组成成分析析作业:1-2(a)试分析析图示示体系系的几几何组组成从上到到下依依次去去掉二二元体体或从从基础础开始始依次次加二二元体体.几何不不变无无多余余约束束1.几几何何组成成分析析作业:1-2(d)试分析析图示示体系系的几几何组组成依次去去掉二二元体体.几何常常变体体系1.几几何何组成成分析析作业:1-2(f)试分析析图示示体系系的几几何组组成有一个个多余余约束束的几几何不不变体体系1.几几何何组成成分析析作业:1-2(g)试分析析图示示体系系的几几何组组成常变体体系1.几几何何组成成分析析作业:1-2(h)(i)试分析析图示示体系系的几几何组组成瞬变体体系几何不不变无无多余余约束束1.几几何何组成成分析析作业:1-2(k)试分析析图示示体系系的几几何组组成有一个个多余余约束束的几几何不不变体体系1.几几何何组成成分析析三铰体体系有有无穷穷远铰铰的情情况:1.有一个个无穷穷远铰铰:2.有两个个无穷穷远铰铰:3.有三个个无穷穷远铰铰:三杆不不平行行不变变平行且且等长长常变变平行不不等长长瞬变变四杆不不平行行不变变平行且且各自自等长长常变变平行不不等长长瞬变变各自等等长常常变否则瞬瞬变1.几几何何组成成分析析作业:1-2(j)试分析析图示示体系系的几几何组组成瞬变体体系1.几几何何组成成分析析作业:1-2(L)试分析析图示示体系系的几几何组组成几何不不变无无多余余约束束1.几几何何组成成分析析例:试分析析图示示体系系的几几何组组成瞬变体体系1.几几何何组成成分析析练习:试分析析图示示体系系的几几何组组成几何不不变无无多余余约束束1.几几何何组成成分析析刚结点点:一个单单刚结结点相相当于于三个个约束束.单刚结结点与与其它它约束束的关关系:复刚结结点:连接N刚片复复刚结结点相相当于于N-1个单刚刚结点点.固定端端支座座:1.几几何何组成成分析析有三个个多余余约束束的几几何不不变体体系例:计计算算图示体体系的的计算算自由由度并并作几几何组组成分分析错练习:试分析析图示示体系系的几几何组组成无多余余约束束几何何不变变体系系有两个个多余余约束束的几几何不不变体体系练习:试分析析图示示体系系的几几何组组成无多余余约束束几何何不变变体系系无多余余约束束的几几何不不变体体系练习:试分析析图示示体系系的几几何组组成无多余余约束束几何何不变变体系系常变体体系1.几何组组成分分析1-1基本概概念1-2无多余余约束束的几几何不不变体体系的的组成成规则则一.无无多多余约约束的的几何何不变变体