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钢结构有效质量自由度数一、基本自由度如同建筑结构的形式多种多样一样，支撑着结构体系的“骨架”——钢结构在计算简图、计算方法方面也是相当丰富的。结构分析的精度与结构本身的复杂程度未必总是对应，理论上讲，只要能够将结构“单元化”，即把复杂结构分解成若干基本体，使基本体只具有平动自由度和转动自由度这两种基本“自由度”，那么结构的平动和转动运动方程就可以建立起来，从而进行结构分析。对于杆系结构，杆件的基本自由度为平动自由度和转动自由度两种。当忽略杆件的轴向变形时，杆件只有平动自由度和转动自由度。如果杆件是直杆，其平动自由度为1，而弯曲自由度为0，全部自由度为1。如果杆件为圆管，其平动自由度仍为1，但弯曲自由度为2，全部自由度为3。对于空间结构，基本体一般应具有三个平动自由度和三个转动自由度，但当考虑几何不变体系的整体运动时，还应包括一个整体平移自由度和一个整体转动自由度。二、支撑自由度支撑是钢结构体系中一类十分重要的构件。支撑的作用主要是限制结构体系中不需要的某些位移，施加一定的约束反力，以改善结构整体的受力性能。例如，限制梁的侧向位移和扭转变形；将柱子的侧向位移限制在一定范围内；固定住梁、柱的某一部分，使其不发生局部失稳；以及减小梁、柱间的相对扭转等。支撑的存在不仅使结构本身的受力性能得到改善，还可以利用其约束反力来减小结构构件的某些局部弯矩，从而节省材料，减轻自重。三、连接自由度连接是钢结构体系中另外一个十分重要的组成部分。“安装”和“制造”是钢结构连接的两个十分关键的环节。良好的连接可以保证结构的完整性和稳定性，使结构在规定的使用年限内正常运转。连接的质量在很大程度上决定了整个钢结构体系的质量。从力学角度来看，连接可以划分为刚性连接和柔性连接两大类。刚性连接是可以阻止连接件之间相对运动的连接方式，相应地，连接的反力应包括固定反力和摩擦反力；而柔性连接是可以允许连接件之间产生相对运动的连接方式，因此连接的反力主要是由弹簧产生的反抗变形的弹力。从工程实践来看，连接又可以分为可拆连接和不可拆连接。不可拆连接如螺栓连接、高强螺栓连接、焊接连接等，这些连接方式一般用于永久性连接，即一旦连接完成就不可再行分离。可拆连接包括一切可临时装拆的连接方式，如铆钉连接、普通螺栓连接、弹簧板连接、键连接、销连接等等。可拆连接为装配式结构的组装带来了方便，也为结构使用过程中的维护提供了可能。四、局部自由度与支撑的作用相反，某些支撑的作用是将结构局部范围内的不协调变形尽可能消除掉，这些支撑的布置是很有讲究的，具体布置方式根据不同的结构形式和不同的受力情况来决定。具有这种支撑的结构区域称为“无约束区”。当然，如果这种“无约束区”不满足设计要求，则必须增加额外的支撑以满足要求。实际上，在结构设计的过程中，“无约束区”是不应该出现的。如果一个构件在某个方向上的约束反力为零，那么这个构件在这个方向上就是无约束的，也就是这个方向上的局部自由度。局部自由度常常存在于一些细长或薄壁的结构形式中。例如一些薄壁圆筒结构，

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