平面結(jié)構(gòu)的幾何組成ppt課件

1、第三節(jié)第三節(jié) 荷載分類荷載分類 第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)造力學的研討對象及研討義務(wù)構(gòu)造力學的研討對象及研討義務(wù)第四節(jié)第四節(jié) 平面體系的幾何組成分析平面體系的幾何組成分析 第二節(jié)第二節(jié) 平面桿系構(gòu)造分類平面桿系構(gòu)造分類1 1、構(gòu)造及分類、構(gòu)造及分類0-1 0-1 構(gòu)造力學的研討義務(wù)及研討內(nèi)容構(gòu)造力學的研討義務(wù)及研討內(nèi)容 構(gòu)造：各類構(gòu)筑物中，接受荷載而起骨架作用的部分稱為構(gòu)造。構(gòu)造：各類構(gòu)筑物中，接受荷載而起骨架作用的部分稱為構(gòu)造。由構(gòu)件組成：桿、板殼、塊體。由構(gòu)件組成：桿、板殼、塊體。 桿件板殼快體按構(gòu)造的承重骨架：按構(gòu)造的承重骨架：磚混構(gòu)造、框架構(gòu)造、桁架構(gòu)造、鋼構(gòu)造磚混構(gòu)造、框架構(gòu)造、桁架構(gòu)造、鋼構(gòu)

2、造 1968 1968年建造了雙層雙線鐵路、公路兩用橋，正橋長年建造了雙層雙線鐵路、公路兩用橋，正橋長15771577米，鐵路橋全長米，鐵路橋全長67726772米，寬米，寬19.519.5米；工路橋全長米；工路橋全長45894589，寬，寬19.519.5米；公路引橋米；公路引橋30123012米，兩端接地部分建有米，兩端接地部分建有2222孔的豐富孔的豐富民族特征的雙曲拱橋。民族特征的雙曲拱橋。19841984年，南京市有關(guān)部門將南京長江大橋定為金陵四十景之一，年，南京市有關(guān)部門將南京長江大橋定為金陵四十景之一，稱為稱為“天塹飛虹天塹飛虹天塹飛虹天塹飛虹(1)(1)桿件構(gòu)造桿件構(gòu)造(2)(

3、2)板殼構(gòu)造板殼構(gòu)造(3)(3)實體構(gòu)造實體構(gòu)造按構(gòu)造構(gòu)件幾何特征：按構(gòu)造構(gòu)件幾何特征： 桿系構(gòu)造平面、空間、板殼構(gòu)造、實體構(gòu)造、網(wǎng)狀構(gòu)造，桿系構(gòu)造平面、空間、板殼構(gòu)造、實體構(gòu)造、網(wǎng)狀構(gòu)造，.。國家體育場的外觀即為建筑的構(gòu)國家體育場的外觀即為建筑的構(gòu)造，立面與構(gòu)造到達了完美的一造，立面與構(gòu)造到達了完美的一致。構(gòu)造的組件相互支撐，構(gòu)成致。構(gòu)造的組件相互支撐，構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)狀的構(gòu)架，就象樹枝編織了網(wǎng)絡(luò)狀的構(gòu)架，就象樹枝編織的鳥巢。的鳥巢?！傍B巢是由一系列輻射式門式鋼桁架圍繞碗狀坐席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，構(gòu)造科學簡約，設(shè)計鳥巢是由一系列輻射式門式鋼桁架圍繞碗狀坐席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，構(gòu)造科學簡約，設(shè)計新穎獨特，為國際上極

4、富特征的巨型建筑。它為新穎獨特，為國際上極富特征的巨型建筑。它為2021年奧運會樹立了一座獨特的歷史年奧運會樹立了一座獨特的歷史性的標志性建筑。圖為國家體育場性的標志性建筑。圖為國家體育場“鳥巢夜景圖。鳥巢夜景圖。鳥巢俯視圖鳥巢俯視圖“水立方水立方國家游泳中心。因其外觀酷似一個充溢了水泡的藍色方盒子而得名。國家游泳中心。因其外觀酷似一個充溢了水泡的藍色方盒子而得名。國家游泳中心是一座新穎別致的奧林匹克建筑，它以冰晶狀的亮麗身姿，裝點景觀如畫國家游泳中心是一座新穎別致的奧林匹克建筑，它以冰晶狀的亮麗身姿，裝點景觀如畫的奧林匹克公園。的奧林匹克公園。水水 立立 方方水立方的內(nèi)部網(wǎng)狀鋼構(gòu)造水立方的內(nèi)

5、部網(wǎng)狀鋼構(gòu)造水立方和鳥巢交相輝映、流光溢彩水立方和鳥巢交相輝映、流光溢彩 主要講述桿系在靜載作用下的內(nèi)力計算問題。主要講述桿系在靜載作用下的內(nèi)力計算問題。靜定桿系構(gòu)造靜定桿系構(gòu)造超靜定桿系構(gòu)造超靜定桿系構(gòu)造其次，挪動荷載、動荷載作用下的內(nèi)力計算問題其次，挪動荷載、動荷載作用下的內(nèi)力計算問題2 2、構(gòu)造力學的研討對象、構(gòu)造力學的研討對象3 3、構(gòu)造力學的義務(wù)、構(gòu)造力學的義務(wù)1研討桿件構(gòu)造的組成。研討桿件構(gòu)造的組成。2研討桿件構(gòu)造的特點。研討桿件構(gòu)造的特點。3研討桿件構(gòu)造在外來要素如荷載、溫度變化、支座挪動等作用下研討桿件構(gòu)造在外來要素如荷載、溫度變化、支座挪動等作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力、位移及其分布規(guī)

6、律，為進一步分析構(gòu)造的強度、剛度、穩(wěn)所產(chǎn)生的內(nèi)力、位移及其分布規(guī)律，為進一步分析構(gòu)造的強度、剛度、穩(wěn)定性打下根底。定性打下根底。11-2 11-2 平面桿系構(gòu)造的構(gòu)造分類平面桿系構(gòu)造的構(gòu)造分類平面構(gòu)造和空間構(gòu)造平面構(gòu)造和空間構(gòu)造FAyFBy1 1、按構(gòu)造的受力特點分類、按構(gòu)造的受力特點分類梁：受彎構(gòu)件；有單跨、多跨。梁：受彎構(gòu)件；有單跨、多跨。桁架：直桿鉸接體系桁架：直桿鉸接體系拱：在豎向荷載作用下拱：在豎向荷載作用下,可以產(chǎn)生程度推力的構(gòu)造?？梢援a(chǎn)生程度推力的構(gòu)造。剛架：由梁柱組成的構(gòu)造剛架：由梁柱組成的構(gòu)造, ,部分或全部結(jié)點為剛結(jié)點部分或全部結(jié)點為剛結(jié)點, ,主要接受彎矩、剪力和軸力主要

7、接受彎矩、剪力和軸力組合構(gòu)造：部分桿只接受軸力組合構(gòu)造：部分桿只接受軸力, ,而另一部分桿還同時接受彎矩和剪力。而另一部分桿還同時接受彎矩和剪力。2 2、按計算方法分類、按計算方法分類靜定構(gòu)造靜定構(gòu)造超靜定構(gòu)造超靜定構(gòu)造11-3 11-3 荷載分類荷載分類、按作用時間分類：、按作用時間分類：恒載：永久作用在構(gòu)造上。如構(gòu)造自重、永久設(shè)備分量。恒載：永久作用在構(gòu)造上。如構(gòu)造自重、永久設(shè)備分量?；钶d：暫時作用在構(gòu)造上。如人群、風、雪及車輛、吊車?；钶d：暫時作用在構(gòu)造上。如人群、風、雪及車輛、吊車。、按作用性質(zhì)分類：、按作用性質(zhì)分類：靜力荷載：荷載由零加至最后值，且在加載過程中構(gòu)造一直堅持靜力平衡，即

8、可靜力荷載：荷載由零加至最后值，且在加載過程中構(gòu)造一直堅持靜力平衡，即可忽略慣性力的影響。忽略慣性力的影響。動力荷載：荷載大小、方向、作用線隨時間迅速變化，計算時要思索構(gòu)造的動力荷載：荷載大小、方向、作用線隨時間迅速變化，計算時要思索構(gòu)造的慣性力。慣性力。3、按與構(gòu)造的接觸分類：直接荷載，間接荷載。、按與構(gòu)造的接觸分類：直接荷載，間接荷載。11-4 11-4 平面體系的幾何組成分析平面體系的幾何組成分析1 1、幾何組成分析的目的、幾何組成分析的目的 建筑中的構(gòu)造，在荷載作用之前其幾何外形是固定不變的，而在荷載作用建筑中的構(gòu)造，在荷載作用之前其幾何外形是固定不變的，而在荷載作用之后整個體系也是相

9、對不動的不思索變形。之后整個體系也是相對不動的不思索變形。 一個幾何外形隨時都可以發(fā)生變化的體系是不能夠接受荷載的，即使是有一個幾何外形隨時都可以發(fā)生變化的體系是不能夠接受荷載的，即使是有微小的變化也不行。微小的變化也不行。 所以，研討體系的組成問題至關(guān)重要。所以，研討體系的組成問題至關(guān)重要。ADBCP PP PACB幾何不變體系幾何不變體系無多余約束無多余約束幾何可變體系幾何可變體系B BA AC CP P瞬變體系瞬變體系P PB BA AC C C CP PS1S1S2S2S1 = S2 =S S=P/(2sin S1 = S2 =S S=P/(2sin ) )P PACB幾何不變體系幾何

10、不變體系有多余約束有多余約束幾何組成分析的目的幾何組成分析的目的檢查給定體系的幾何不變性；檢查給定體系的幾何不變性；研討組成幾何不變體系的規(guī)律。研討組成幾何不變體系的規(guī)律。2 2、平面體系的自在度、平面體系的自在度自在度：是用來確定體系運動時所需求的獨立自在度：是用來確定體系運動時所需求的獨立 座標的數(shù)目。座標的數(shù)目。O OY YX XA Ax xy yO OY YX XA Ax xy y 聯(lián)絡(luò)：當對剛體施加約束時，其自在度將減少。能減少一個自在度的約束稱為一個聯(lián)絡(luò)：當對剛體施加約束時，其自在度將減少。能減少一個自在度的約束稱為一個聯(lián)絡(luò)，能減少聯(lián)絡(luò)，能減少n n個自在度的約束稱為添加了個自在度

11、的約束稱為添加了n n個聯(lián)絡(luò)。個聯(lián)絡(luò)。AO OY YX XO OY YX XAW=3-1=2W=3-1=2W=3-2=1W=3-2=1平面體系計算自在度平面體系計算自在度W W的計算公式：的計算公式：W=3m-2h-rW=3m-2h-rm m：無約束形狀下的剛片數(shù)；：無約束形狀下的剛片數(shù)；h h：單鉸數(shù)目；：單鉸數(shù)目；r r：鏈桿數(shù)。：鏈桿數(shù)。注：如體系中某個鉸與注：如體系中某個鉸與n n個剛片相聯(lián)接，個剛片相聯(lián)接， 那么該鉸相當于那么該鉸相當于n-1n-1個單鉸。個單鉸。O OY YX X單鉸：添加兩個聯(lián)絡(luò)單鉸：添加兩個聯(lián)絡(luò)A AO OY YX X復鉸：添加四個聯(lián)絡(luò)復鉸：添加四個聯(lián)絡(luò)A AO

12、 OY YX XO OY YX XA實鉸實鉸A虛鉸虛鉸O OBA AC CD DB BE EC CB BA AD DG GE EF FW=3W=3* *3-43-4* *2-1=02-1=0W=3W=3* *5-55-5* *2-5=02-5=0剛體：剛體： 任何荷載作用下外形和大小都不發(fā)生改動的物體。任何荷載作用下外形和大小都不發(fā)生改動的物體。剛片：剛片： 幾何不變的物體或者體系可以是一個剛體也可以是某個體系中的一部分。幾何不變的物體或者體系可以是一個剛體也可以是某個體系中的一部分。計算自在度大于零一定幾何可變計算自在度大于零一定幾何可變; ;假設(shè)等于零不一定幾何不變。假設(shè)等于零不一定幾何不

13、變。032333W計算自在度小于零不一定幾何不變計算自在度小于零不一定幾何不變計算自在度小于零一定有多余約束計算自在度小于零一定有多余約束3 3、無多余約束幾何不變體系的組成法那么、無多余約束幾何不變體系的組成法那么規(guī)那么一：規(guī)那么一： 三個剛片用不在一條直線的鉸兩兩相連組成的體系是幾何不變體系，且沒有多三個剛片用不在一條直線的鉸兩兩相連組成的體系是幾何不變體系，且沒有多余聯(lián)絡(luò)。余聯(lián)絡(luò)。幾何不變體系幾何不變體系虛鉸虛鉸實鉸實鉸A AB BC C瞬變體系瞬變體系虛鉸在無限遠處虛鉸在無限遠處1、一個虛鉸在無限遠處、一個虛鉸在無限遠處幾何不變體系幾何不變體系幾何瞬變體系幾何瞬變體系2、兩個虛鉸在無限

14、遠處、兩個虛鉸在無限遠處幾何不變體系幾何不變體系幾何瞬變體系幾何瞬變體系3、三個虛鉸在無限遠處、三個虛鉸在無限遠處幾何瞬變體系幾何瞬變體系規(guī)那么二：規(guī)那么二： 兩剛片用一個鉸和一根不經(jīng)過該鉸的鏈桿相銜接，或兩剛片用既不完全平行，兩剛片用一個鉸和一根不經(jīng)過該鉸的鏈桿相銜接，或兩剛片用既不完全平行，也不相交于一點的三根鏈桿聯(lián)接，所組成的體系是幾何不變體系，且沒有多余也不相交于一點的三根鏈桿聯(lián)接，所組成的體系是幾何不變體系，且沒有多余聯(lián)絡(luò)。聯(lián)絡(luò)。1 12 23 31 12 23 31 12 23 31 12 23 3幾何不變體系幾何不變體系瞬變體系瞬變體系瞬變體系瞬變體系幾何可變體系幾何可變體系規(guī)那

15、么三：規(guī)那么三： 在剛片上加減二元體，構(gòu)成的體系是幾何不變體系，且沒有多余聯(lián)絡(luò)。在剛片上加減二元體，構(gòu)成的體系是幾何不變體系，且沒有多余聯(lián)絡(luò)。A AB BC C幾何不變體系幾何不變體系在體系上添加或者撤除二元體，在體系上添加或者撤除二元體，不改動體系的幾何組成性質(zhì)。不改動體系的幾何組成性質(zhì)。鉸接在一同的兩根不共線的鏈鉸接在一同的兩根不共線的鏈桿桿.分析下例圖中所示體系的幾何體系分析分析下例圖中所示體系的幾何體系分析F FD DA AB BC CE EA AC CD DB BE EA AB BC CD DG GH HE EF F例例11-1 11-1 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成

16、分析解解: : 三剛片三鉸相連，三鉸不共線，所以該體系為無多余約束的幾何不三剛片三鉸相連，三鉸不共線，所以該體系為無多余約束的幾何不變體系變體系. .例例11-2 11-2 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成分析解解: :該體系為無多余約束的幾何不變體系該體系為無多余約束的幾何不變體系. .方法方法1: 1: 假設(shè)根底與其它部分三桿相連假設(shè)根底與其它部分三桿相連, ,去掉根底只分析其它部分去掉根底只分析其它部分例例11-3 11-3 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成分析解解: : 該體系為無多余約束的幾何不變體系該體系為無多余約束的幾何不變體系. .方法方法2: 2: 利

17、用規(guī)那么將小剛片變成大剛片利用規(guī)那么將小剛片變成大剛片. .例例11-4 11-4 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成分析解解: : 該體系為瞬變體系該體系為瞬變體系. .方法方法3: 3: 將只需兩個鉸與其它部分相連的剛片看成鏈桿將只需兩個鉸與其它部分相連的剛片看成鏈桿. .例例11-5 11-5 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成分析解解: : 該體系為常變體系該體系為常變體系. .方法方法4: 4: 去掉二元體去掉二元體. .例例11-6 11-6 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成分析解解: : 該體系為無多余約束幾何不變體系該體系為無多余約束幾何不變體系. .方法方法5: 5: 從根底部分從根底部分( (幾何不變部分幾何不變部分) )依次添加依次添加. .例例11-7 11-7 對圖示體系作幾何組成分析對圖示體系作幾何組成分析解解: : 該體系為有一個多余約束幾何不變體系該體系為有一個多余約束幾何不變體系. .方法方法1: 1: 假設(shè)根底與其它部分三桿相連假設(shè)根底與其它部分三桿相連, ,去掉基去掉基 礎(chǔ)只分析其它部分。礎(chǔ)只分析其它部分。方法方法3: 3: 將只需兩個鉸與其它部分相連的