04 平面体系的几何稳定分析.pptVIP

第4章 平面体系的几何稳定分析 本章为全新内容，属于必须掌握的知识点 关键思路是构成三角稳定 考察比例15%，难度系数3 * 4-1 概 述 中外传统建筑用木材来造屋顶，不约而同地造成三角形状的屋顶。主因： 排雨好 三角形稳定 三角形屋顶其实就是两把斜杆相交组成，上端部份是把两个对等又相反方向的力量互相抵消 * 4-1 概 述 下端部份左右的「外推力」就可以用 3个方法其一 [或联合各个] 解决： 增加压在这位置上的重量，抵消了外推力。这方法在「罗马式」和 「歌德式」教堂常用，在外墙上的石像装饰就是这作用； 加一个由外而内的推力，抵抗了「外推力」。这方法「歌德式」教堂建筑常用，就是在外围建造的 「飞顶」(flying buttress)，斜斜地顶在屋顶底部 在屋顶木结构下加一根横梁，连接起两个斜梁下端，构成一个完整三角形。这根横梁的作用是利用木材的有限「拉力」，把屋顶两边「外推力」互相抵消，墙上就不需用其他手段去抵抗「外推力」了。 这个办法最简单有效 * 4-1 概 述 三角形在「建筑力学」中是最高效率又最省材料的形状。铁路桥梁，架高桥架，以至工地上的天秤，都由很多个三角形组合而成。 但用三角形结构有一个先决条件，材料要能够同样承受「压力和拉力」，二者缺一不可。 本章介绍平面建筑稳定均建立在三角形稳定的基础上。 * 4-1 概 述 平面杆件结构，是由若干根杆件构成的能支承荷载的平面杆件体系，而任一杆件体系却不一定能作为结构。 本节内容：研究结构的组成规律和合理形式。 前提条件：不考虑结构受力后由于材料的应变而产生的微小变形，即把组成结构的每根杆件都看作完全不变形的刚性杆件。 * 4-1 概 述 术语简介１、 几何不变体系：在荷载作用下能保持其几何形状和位置都不改变的体系。２、几何可变体系：在荷载作用下不能保持其几何形状和位置都不改变的体系。 ３、刚片：假想的一个在平面内完全不变形的刚性物体叫作刚片。在平面杆件体系中，一根直杆、折杆或曲杆都可以视为刚片，并且由这些构件组成的几何不变体系也可视为刚片 4、瞬变体系（放在后面讲解） * 4-1 概 述 研究体系几何组成的任务和目的： １、研究结构的基本组成规则，用以判定体系是否可作为结构以及选取结构的合理形式。 ２、根据结构的几何组成，选择相应的计算方法和计算途径。 * 4-2 基本概念 自由度及约束的概念 几何不变体系的基本组成规则 瞬变体系 机动分析示例 几何构造与静定关系 * 4-2-2 自由度的概念 1、自由度的概念 体系可独立运动的方式称为该体系的自由度。或表示体系位置的独立坐标数。 　　平面体系的自由度：用以确定平面体系在平面内位置的独立坐标数。 * 点 的 自 由 度 刚 片 自 由 度 4-2-2 自由度的概念 2、联系（约束）概念 当对体系添加了某些装置后，限制了体系的某些方向的运动，使体系原有的自由度数减少，就说这些装置是加在体系上的约束。联系（约束），是能减少体系自由度数的装置 常用型式：链杆、铰； * 4-2-2 自由度的概念 2.1、单约束　连接两个物体（刚片或点）的约束叫单约束 单链杆（链杆） 　一根单链杆或一个可动铰（一根支座链杆）具有１个约束。 单铰　一个单铰或一个固定铰支座（两个支座链杆）具有两个约束 * 4-2-2 自由度的概念 2.2、复约束　 连接３个（含３个）以上物体的约束叫复约束 复铰： 　若一个复铰上连接了Ｎ个刚片，则该复铰具有2(N-1)个约束，等于(N-1)个单铰的作用 * 4-2-2 自由度的概念 2.3、约束代换和瞬铰 约束代换： 　铰约束与链杆约束之间的相互转换（例） ------固定铰支座可以与单铰互换 瞬铰： 延伸线相交，瞬间转动 * 4-2-2 自由度的概念 2.4、多余联系　在体系上加上或撤除某一约束并不改变原体系的自由度数，则该约束就是多余约束。 * 如果一个刚性体受到三个约束，则该体系将是稳定的几何不变体？ * 4-3 组成规则 1、二元体规则　在体系上加上或拆去一个二元体，不改变体系原有的自由度数。 即不会改变结构的几何性质。 二元体:在一个体系上用两个不共线的链杆连接一个新结点的装置 * 4-3 组成规则 2、三刚片规则　三个刚片用不全在一条直线上的三个单铰两两相连，组成无多余约束的几何不变体系。 * 4-3 组成规则 3、两刚片规则　两刚片以一铰及不通过该铰的一个链杆相联, 构成无多余约束的几何不变体系。 或者，两个刚片用不全交于一点也不全平行的三根链杆相连，组成无多余约束的几何不变体系 * 4-3