结构力学课件8-ppt教学课件

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1、结构力学(StructuralMechanics)授课人：赵荣国土木工程与力学学院第二章结构的几何构造分析(GeometricConstructionAnalysisofStructure)7/18/20212结构力学2-1几何构造分析的几个概念2-2平面几何不变体系的组成规则2-3平面杆件体系的计算自由度--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------目录(conte

2、nts)7/18/20213结构力学基本要求理解：几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等概念。掌握：体系的计算自由度的概念及计算，无多余约束的几何不变体系的几何组成规则，及常见体系的几何组成分析。了解：结构的几何特性与静力特性的关系。7/18/20214结构力学§2-1几何构造分析的几个概念2-1-1几何构造分析的目的研究结构正确的连接方式，确保所设计的结构能承受荷载，维持平衡，不至于发生刚体运动。在结构计算时，可根据其几何组成情况，选择适当的计算方法；分析其组成顺序，寻找简便的解题途径。由若干杆件用各种结点连接而成的杆件体系，当

3、能承受一定范围内任意荷载时，称为杆件结构。不能承受任意荷载的体系称为机构。7/18/20215结构力学几何不变体系(geometricallyunchangeablesystem)是体系的相对位置和形状是不改变的。几何可变体系(geometricallychangeablesystem)是体系的相对位置和形状是可以改变的。几何常变体系(constantlychangeablesystem)，可发生有限位移。几何瞬变体系(instantaneouslychangeablesystem)，可发生微小位移。2-1-2体系的分类在忽略变形的前提下，体系可分为

4、两类：7/18/20216结构力学(a)形状位置都不变(b)形状可变(c)位置可变(d)形状可微小变化图2-1几何不变体系几何常变体系几何常变体系几何瞬变体系7/18/20217结构力学APANNPNNPAPΔ是微量ββ∑Y=0，N=0.5P/sinβ→∞由于瞬变体系能产生很大的内力，故几何常变体系和几何瞬变体系不能作为建筑结构使用.只有几何不变体系才能作为建筑结构使用！！发生微量位移7/18/20218结构力学自由度(degreeoffreedom)是指确定体系空间位置所需的独立坐标数，或体系运动时可以独立改变的几何参数的数目，自由度记作n。2-1

5、-3自由度7/18/20219结构力学根据上述自由度定义，图2-2所示之平面的一自由点A以及一自由平面刚体AB(也称刚片，其形状任意)的自由度分别为n=2,n=3,(a)n=2ox1yAxy1y1自由点与自由刚体的自由度图2-2xByAxAyB(b)n=3A动画演示动画演示7/18/202110结构力学2-1-2约束能减少体系自由度的装置称为约束(有时也称联系)，能减少s个自由度的装置称为s个约束。常见的约束有：2-1-4约束能减少体系自由度的装置称为约束(restraint有时也称联系)，能减少s个自由度的装置称为s个约束。常见的约束有：7/1

6、8/202111结构力学图2-3xyAxAy1o2A(a)单铰As=2(b)单铰杆12s=12xyAxAyA1231o单铰仅连接两个刚片的铰称为单铰，如图2-3a单链杆仅用于将两个刚片连接在一起的两端铰结的杆件称为链杆。图2-3b中之12杆即为链杆。动画演示动画演示7/18/202112结构力学单刚结点仅连接两杆的刚结点，图2-3c所示之B处即为单刚结点。AxyAyxABo(c)单刚结Bs=3图2-37/18/202113结构力学(d)一铰连接多根杆S=2(n-1)复铰复刚结(f)多杆刚结S=3(n-1)(e)一杆连接多根杆S=2n-

7、3复链杆约束图2-4同时连接多个刚片的铰、链杆和刚结点分别称为复铰、复链杆、复刚结点。分别如图2-4d、e、f所示：这些约束的约束数s及相当的单铰、(单)链杆和单刚结点个数是多少呢？7/18/202114结构力学2-1-5约束分类根据对自由度的影响，体系中的约束可分为两类：除去约束后，体系的自由度将增加，这类约束称为必要约束，如图2-5a中结构除去水平链杆A后，原来的结构变为图2-5b所示的可动体系，因此A是必要约束。(a)超静定(b)几何常变ABC图2-57/18/202115结构力学除去约束后，体系的自由度不变，这类约束称为多余约束。多余约束和必

8、要约束图2-5(a)超静定ACB(c)静定7/18/202116结构力学两刚片由两根链杆连接，若每根链杆的两