【岩土结构基础结构力学】第1讲结构几何分析.pdf

1、网络授课课后视频及时答疑专有题库岩土基础免费群283982936 公共基础免费群248495262019年张工培训注册勘察设计岩土结构基础班第第1讲：讲：结构几何分析结构几何分析主讲：黄老师2岩土基础免费群283982936 公共基础免费群248495262注册土木工程师（岩土）基础考试大纲平面体系的几何组成平面体系的几何组成几何不变体系的组成规律及其应用一级注册结构工程师基础考试大纲平面体系的几何组成平面体系的几何组成名词定义;几何不变体系的组成规律及其应用3岩土基础免费群283982936 公共基础免费群248495263结构力学概论理论力学材料力学静力学动力学结构力学理论力学讨论物体机械

2、运动的基本规律材料力学研究单根杆件的强度、刚度和稳定性结构力学研究杆系结构的强度、刚度和稳定性弹性力学研究实体结构和板壳结构的强度、刚度和稳定性4岩土基础免费群283982936 公共基础免费群248495264结构几何构造分析结构几何构造分析大纲要求：大纲要求：几何不变体系的组成规律及其应用几何不变体系的组成规律及其应用几何不变几何不变几何几何可变：机构可变：机构瞬变体系：发生微小位移后几何不变瞬变体系：发生微小位移后几何不变没有多余约束：静定结构没有多余约束：静定结构有多余约束：超静定结构有多余约束：超静定结构体体系系不能用于不能用于建筑结构建筑结构5岩土基础免费群283982936 公共

3、基础免费群248495265判断方法判断方法：利用利用几何几何规则规则基本规则基本规则解题方法解题方法二刚片二刚片规则规则三刚片规则三刚片规则二元体规则二元体规则扩大刚片法扩大刚片法拆除拆除法法6岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952661、自由度和约束自由度自由度：体系：体系运动运动时可以时可以独立改变的几何参数的数目；即确独立改变的几何参数的数目；即确定体系位置所需独立坐标的数目。定体系位置所需独立坐标的数目。刚刚片片：在：在平面内可看作刚体的物体，它的几何形状和平面内可看作刚体的物体，它的几何形状和尺寸不变。尺寸不变。平面内平面内一点有一点有2 2个自由度个自由度

4、平面内一刚平面内一刚片有片有3 3个自由度个自由度7岩土基础免费群283982936 公共基础免费群248495267约束：在体系内部加入的减少自由度的装置约束：在体系内部加入的减少自由度的装置多余约束：不减少体系自由度的约束称为多余约束多余约束：不减少体系自由度的约束称为多余约束必要约束：减少体系自由度的约束必要约束：减少体系自由度的约束1 1、单链杆单链杆：仅在两处与其它物体用铰相连：仅在两处与其它物体用铰相连，不论其形状和铰的位置如何不论其形状和铰的位置如何。1 1个约束个约束2 2、复链杆复链杆：连接连接N N个铰的复链杆个铰的复链杆=2 2N N-3 3个单链杆个单链杆3 3、单铰单

5、铰：联结两个刚片的铰联结两个刚片的铰，2 2个约束个约束4 4、虚铰虚铰（瞬铰瞬铰）2 2个约束个约束8岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952685 5、复铰复铰（重铰重铰）联结三个或三个以上刚片的铰联结三个或三个以上刚片的铰，联结联结 n n 个个刚片的复铰相刚片的复铰相当于当于 n n-1 1个单铰个单铰，相当于相当于 2 2(n(n-1 1)个约束个约束！6 6、单刚结点单刚结点：将两刚片联结成一个整体的结点一个单刚结：将两刚片联结成一个整体的结点一个单刚结点可减少三个自由度相当于三个约束点可减少三个自由度相当于三个约束。7 7、复刚结点：连接复刚结点：连接N N

6、个刚片的复刚结点个刚片的复刚结点=N=N-1 1个单刚结点个单刚结点9岩土基础免费群283982936 公共基础免费群248495269连接三个刚片连接三个刚片的铰接点，相当于的铰接点，相当于约束个数为约束个数为:A.2 A.2 个个B B.3.3 个个C.4 C.4 个个D.D.5 5 个个10岩土基础免费群283982936 公共基础免费群24849526102.支座和基础11岩土基础免费群283982936 公共基础免费群24849526113.体系和结构杆件体系瞬变体系可变体系不变体系（结构）常变体系（机构）静定结构（无多余约束）超静定结构（有多余约束）12岩土基础免费群2839829

7、36 公共基础免费群24849526124.4.二刚片规则二刚片规则情形一：两个本身无多余约束的刚片，用一个铰和一个不通情形一：两个本身无多余约束的刚片，用一个铰和一个不通过铰的链杆相连，则组成的体系是几何不变过铰的链杆相连，则组成的体系是几何不变体系且无多余约束。若连杆延长线通过铰，为瞬变。体系且无多余约束。若连杆延长线通过铰，为瞬变。情形二：两个本身无多余约束的刚片，用既不相互平行情形二：两个本身无多余约束的刚片，用既不相互平行(延延长线）又不相交于一点的三根链杆相连，则组成的体系是几长线）又不相交于一点的三根链杆相连，则组成的体系是几何不变体系且无多余约束。何不变体系且无多余约束。13岩

8、土基础免费群283982936 公共基础免费群24849526135.三刚片规则三三刚片以不在一条直线上的三铰（含虚铰）相联，组成无刚片以不在一条直线上的三铰（含虚铰）相联，组成无多余约束的几何不变体系。在一条直线组成瞬变体系。多余约束的几何不变体系。在一条直线组成瞬变体系。14岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952614情形情形一：一：一铰在无穷远一铰在无穷远，且组成无穷远虚铰的两平行且组成无穷远虚铰的两平行链杆与另二铰连线不平行链杆与另二铰连线不平行，体系为几何不变；若平行体系为几何不变；若平行，则瞬则瞬变；若平行且等长变；若平行且等长，则为常变则为常变。有无穷远虚

9、铰（一对平行连杆）的情形有无穷远虚铰（一对平行连杆）的情形15岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952615A A、无多余约束的几何不变体系、无多余约束的几何不变体系B B、几何可变体系、几何可变体系C C、有多余约束的几何不变体系、有多余约束的几何不变体系D D、瞬变体系、瞬变体系16岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952616情形情形二：两铰在无穷远二：两铰在无穷远，且组成二无穷远虚铰的两对平行且组成二无穷远虚铰的两对平行链杆互不平行链杆互不平行，体系为几何不变；若相互平行体系为几何不变；若相互平行，则为瞬变；若则为瞬变；若四杆平行且等长四杆平

10、行且等长，则为常则为常变变。17岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952617A A、无多余约束的几何不变体系、无多余约束的几何不变体系B B、几何可变体系、几何可变体系C C、有多余约束的几何不变体系、有多余约束的几何不变体系D D、瞬变体系、瞬变体系18岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952618情形情形三：三铰均无穷远时，体系一般为瞬变。下列情况除三：三铰均无穷远时，体系一般为瞬变。下列情况除外：若三对（少一对都不行）同侧联出平行链杆各自等长（无外：若三对（少一对都不行）同侧联出平行链杆各自等长（无需所有连杆等长），为常变体系。需所有连杆等长

11、），为常变体系。19岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952619A A、无多余约束的几何不变体系、无多余约束的几何不变体系B B、几何可变体系、几何可变体系C C、有多余约束的几何不变体系、有多余约束的几何不变体系D D、瞬变体系、瞬变体系20岩土基础免费群283982936 公共基础免费群24849526206.6.二元体规则二元体规则二元体二元体：从一个单铰出发的两个刚片，在远端用铰与其它物从一个单铰出发的两个刚片，在远端用铰与其它物体相连，且此三铰不共线。体相连，且此三铰不共线。规则规则：在一个体系上，增加或去掉二元体，则体系的几何组成：在一个体系上，增加或去掉二

12、元体，则体系的几何组成不变。不变。21岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952621 例例 图示体系的几何组成是（）图示体系的几何组成是（）A A、无多余约束的几何不变体系、无多余约束的几何不变体系B B、几何可变体系、几何可变体系C C、有多余约束的几何不变体系、有多余约束的几何不变体系D D、瞬变体系、瞬变体系 解析解析 B B 依次去除二元体。简化成右图，因此是缺少一个约束依次去除二元体。简化成右图，因此是缺少一个约束的几何可变体系。的几何可变体系。22岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952622无多余约束的几何不变体系无多余约束的几何不变体

13、系无多余约束的几何不变体系无多余约束的几何不变体系5、扩大刚片法23岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952623二元体二元体：在在一个体系一个体系上增加上增加或去掉二元体或去掉二元体，体系，体系的几何组成不的几何组成不变。变。基础基础：用既不相互平行：用既不相互平行(延长线）又不相交于一点的三根链杆延长线）又不相交于一点的三根链杆与基础相连，则可以将三根链杆和基础去掉。与基础相连，则可以将三根链杆和基础去掉。多一约束多一约束几何不变几何不变无多余约束无多余约束几何不变几何不变6 6、拆除法、拆除法24岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952624【

14、2011年真题】对图示体系的几何组成，描述正确的是:A、常变体系B、瞬变体系C、无多余约束的几何不变体D、有多余约束的几何不变体答案：(C)25岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952625【2016年一级结构34题】图示体系的几何组成为（）。A、几何不变，无多余的约束B、几何不变，有多余的约束C、瞬变体系D、常变体系26岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952626【答案】A【解析】如图所示三个刚片，两个三角形与基础之间分别用两个实铰相连；两个三角形刚片之间用虚铰相连。根据三刚片规则，三个刚片用不在一条直线上的三个铰相连，为无多余约束的几何不变体系。27岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952627【2010年一级结构34题】图示平面体系，多余约束的个数是（A）1(B)2(C)3(D)428岩土基础免费群283982936 公共基础免费群2484952628欢迎关注更多考试资讯敬请关注张工培训微信公众号更多考试资讯敬请关注张工培训微信公众号“张工注考之家张工注考之家”扫描二维码即可关注张工培训注考之家