本章小结
(1)几何组成分析的目的主要为:判定体系是否几何不变,从而决定它能否用做结构;研究几何不变体系的组成规则,以便正确选择静力计算方法和计算次序。
(2)无多余约束几何不变体系的组成规则有三个。
1)两刚片规则:两刚片用不全交于一点也不全平行的三根链杆相连,或用一个铰及一根不通过该铰心的链杆相连。
2)三刚片规则:三刚片用不在同一直线上的三个单铰两两相连。
3)二元体规则:一刚片和一个点用不共线的两根链杆相连。
以上三个规则的实质是三角形规则,即三角形的三个边长一定,其几何形状是唯一确定的。
(3)几何组成分析中的基本概念。
1)刚片是几何形状不变的平面物体,它是建筑力学中由于研究问题的需要引入的基本概念。
2)自由度是确定体系位置所需要的独立参数的数目,一个点在平面中的自由度为2,一个刚片在平面中的自由度为3。
3)约束是减少自由度的装置,一根链杆相当于一个约束,一个单铰相当于两个约束,也相当于两根相交链杆的约束作用;连接n个刚片的复铰相当于(n-1)个单铰作用。
4)多余约束是相对于必要约束而言,仅是从几何组成的角度上说是多余的,并不是说没有用。
5)虚铰是同时连接两个刚片的链杆的交点,无穷远铰是虚铰的特殊形式。
6)体系的计算自由度,其物理意义就是反映加约束前后体系自由度的变化,只有当不存在多余约束时,其才能反映体系的实际自由度。
(4)体系的几何组成分析。
1)计算自由度的计算是体系进行几何组成分析的辅助手段。
2)二元体规则的恰当应用,可以使分析得以简化;体系本身与基础是按照两刚片规则相连接时,基础可去掉,只分析体系本身即可。
3)每个体系的组成过程各有特点,分析方法也有多种,有的从基础开始分析,有的从体系内部开始分析。但不管怎样,其分析的结论只有一个。
4)注意约束的等效变换,固定铰支座有时可以看作两根链杆,有时按照基础之上增加的二元体进行处理,体系内部的铰接三角形也不总是看作刚片。
(5)静定结构的几何构造特征是几何不变无多余约束,超静定结构则是几何不变有多余约束。