02结构的构成与几何体系分析OK.docx

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本章导读:
结构是什么？结构对于建筑有多重要？结构是建筑中承担荷载作用、传递荷载作用的体系。结 构是如何构成的？又有什么规律？作为设计师，应该如何构建结构体系，才能使之可以承担荷载作 用并将该作用传递至基础上？本章将重点讨论这些问题。
关键概念：几何可变与不变体系，静定与超静定结构，几何不变体系的基本构成规律，节点，支座。


根据前文的叙述我们知道，结构是由杆件所构成的，尤其是我们所研究的平面结构体系。但仅 仅有杆件是远远不够的，杆件需要通过各种连接才能形成一体；形成一体之后的结构也是不能承担 荷载的，必须有支座一一可以将结构所承担的荷载转移至地面上。因此可以说结构的构成至少要有 三个基本要素：构件（通常是杆件）、连接和支座。
然而仅有这三个基本要素并不能构成结构，如图2.%所示，该体系在外部作用下会产生变形， 不能承担荷载，因此也就不能将荷载传递至支座上，所以也就不是结构。而图2."所示的体系构成 就有所不同，可以承担相应的荷载，并能够将其传递至支座上。也就是说，随着杆件体系的构成规 律的不同，该体系则体现出不同的受力与传力的能力。这「规律我们称Z为结构的儿何体系。

结论：结构的构成需要的基本要素是：杆件、连接、支座；结构构成的基本前提是：其构成原 则符合特定的几何规律。

杆件通过连接构成结构的基本组成，杆件与杆件之间连接的部分叫做节点。实际工程中的杆件 间连接方式是多样且复杂的，如焊接、钏接、浇注等等。在其力学计算中，我们根据它的连接性质 进彳亍化简，形成杆件连接的两种主要方式：刚性连接和较性连接一刚节点和较节点。

，通过该节点将两个杆件的端点连接在一起，在其中一个杆件固定的情况 下，若另一个杆件承担相应的力学作用，则其端点是不能脱离的，但杆件能够绕着连接点作自由旋 转。也就是说，固定的杆件端点对于另一个杆件来讲，为其提供了作用于端点的两个约束，坐标X 方向的力与坐标y方向的力。

，通过该节点将两个杆件的端点连接在一起，在其中一个杆件固定的情况 下，若另一个杆件承担相应的力学作用，则其端点是不能脱离的，且杆件也不能够绕着连接点作自 由旋转。也就是说，固定的杆件端点对于另一个杆件來讲，为其提供了作用于端点的三个约束，坐
标x方向的力、坐标卩方向的力，以及作用于连接点上的力偶M。
a b

3•半较节点
，通过该节点将三个杆件的端点连接在一起，其中两个之间 是刚性连接点一一刚节点，另一个以钱节点的方式与这两根杆件项连。刚节点相连接的杆件之间具 有刚节点的特征，较节点相连的杆件具有较节点的特征。

结构仅有连接是不够的，连接仅仅是杆件之间的相互限制，结构在受力之后还要把所承担的各 种作用传递至支座上，这样结构体系才能最终稳定。
工程上将结构或构件支撑在另一个静止构件上的装置称为支座。结构或构件在自重或外力的作 用下保持了静止状态是由于支座作为其限制作用的约束，对构件施加了约束反力。因此，我们称支 座对它所支撑构件的约束反力称为支座反力。一般来讲，在没有特殊说明时，支座都是座落于地面 上的。
支座的形式也是多样和复杂的，为了便于分析计算，同样对支座进行分类和简化。建筑结构的 支座通常分为固定较支座，可动较支座和固定（端）支座三大类，以及一种特殊的支座——定向支 座。

，构件与支座用光滑的圆柱较链联接，由于 支座的约束作用，构件不能产生沿任何方向的移动，但可以绕 支座转动。将支座简化为（）,可见固定较支座是构件 的约束。它固定了构件的位置，即限制了构件x方向和y方向 的移动，但允许构件以接触点为轴绕支座转动。因此用支座对 构件A点x方向的约束反力弘（或XJ和y方向的约束反力 必（或％）来表示固定较支座的支座反力（）o

，构件与支座用销钉连接，而支座可沿支撐 面移动，这种约束，只能约束构件沿垂直于支撐面方向的移动, 而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支撑面方向的移动。将支座 简化为（）,它只限制了 A点沿y方向的移动，允许其 在x方向移动且构件可以以A点为中心绕支座转动。因此，该 支座对构件的支座反力只有叫,表示在支座对A点沿y方向的 约束反力（）。
(a)


a
Ya
b


整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墙中， 一端悬空（）,这样的支座叫固定（端）支