工程力学双高计划水利水电建筑工程专业群.pptx

“双高计划”水利水电建筑工程专业群主讲人：陈丹工程力学

自由度计算

建筑物隔断墙、门、窗等屋架、楼板、梁、柱、基础等支撑和传递荷载维护和分隔空间组成作用结构结构的概念作用在建筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分或体系。

结构的分类按几何特征分类杆件结构板、壳结构实体结构按空间结构分类平面结构空间结构现代高层结构框架结构剪力墙结构框剪结构筒中筒结构

杆件结构：由杆件组成杆件——长度远大于横截面尺寸细而长如：梁、柱等

板壳结构：由薄板或薄壳组成薄板：平面板状薄壳：曲面外形宽而薄如：屋面等长、宽两方向的尺寸远大于厚度

实体结构——三个方向的尺度相当

平面杆件结构组成结构的所有杆件的轴线及外力都在同一平面内

空间杆件结构组成结构的所有杆件的轴线及外力不在同一平面内

杆件结构计算的任务杆件结构的几何组成规律、受力性能杆件结构在荷载或其他因素作用下的内力与位移杆件结构的强度、刚度和稳定性分析要求保证结构：安全：能承受荷载并保持稳定经济：材料用料少，价格低廉，结构合理

计算简图的选择原则反映结构的实际及主要性能——搞清结构杆间之间或杆件与基础之间实际连接构造分清主次，略去次要因素，便于计算＊杆件的简化＊结点的简化＊支座的简化＊荷载的简化和分类——用杆轴线表示三角形屋架简化实例

结点的简化铰结点：所联各杆可以绕结点中心自由转动。刚结点：所联各杆端相互固结在一起，各杆之间既不能相互移动也不能相互转动。组合结点：一部分杆件刚结，一部分铰接。

支座的简化支座计算简图机动特征支座反力特征活动铰支座能绕铰转动，能沿支撑面移动，限制垂直于支撑面移动竖向支座反力固定铰支座能绕铰转动，限制沿支撑面方向和垂直于支撑面方向的移动水平、竖向支座反力固定端支座全方位限制，不能转动，也不能移动水平、竖向支座反力，反力偶定向支座能沿支撑面移动，限制转动和绕铰的转动竖向支座反力，反力偶

荷载的简化与分类按荷载分布情况分集中荷载：集中力、集中力偶分布荷载恒载：自重活载：风、雪、车辆静载：吊车、风动载：冲击荷载体分布：自重面分布：风、雪按荷载作用时间分按荷载作用性质分

平面杆件结构的分类梁：轴线为直线拱：轴线为曲线刚架：由梁、柱直杆用刚结点组成桁架：由两端为铰的直链杆用铰结点组成组合结构：由梁式杆和链杆组成

几何体系用来作为结构的体系必须是几何不变的！几何不变体系无多余约束有多余约束——静定结构——超静定结构几何可变体系常变体系瞬变体系

如何判断几何可变或不可变呢？——几何组成分析

几何组成分析刚片、自由度和约束的概念自由度计算

刚片——假想的一个在平面内完全不变形的刚性物体称为刚片。一根直杆、曲杆或折杆由这些构件组成的几何不变体系

自由度——体系运动时，确定体系位置所需要的独立坐标（或参变量）的数目。点——2个自由度（x，y）刚片——3个自由度（x，y，φ）

约束——约束就是能减少体系自由度的装置，也称联系。链杆——1根链杆减少1个自由度单绞——1个单绞减少2个自由度复绞——连接n个刚片的复绞相当于n-1个单绞单刚结点——1个刚性连接减少3个自由度复刚结点——连接n个刚片的复刚结点相当于n-1个单刚结点

自由度计算体系的自由度W=各部件自由度总数S-全部约束总数n。刚片数m，单刚结点数g，单绞点数h，支承链杆数rW=3m-3g-2h-r注意：※复连接要换算成单连接；※绞支座、定向支座相当于两个链杆。

讨论自由度W=0——约束数量足够，体系不一定不变！自由度W0——约束数量不够，体系可变！——约束数量多余，体系不一定不变！自由度W0自由度W≤0是体系几何不变的必要条件，但不是充分条件。

感谢观看THANKYOUFORWATCHING