【002靜定結構】輕松搞定一級注冊建筑師考試建筑結構
【題目】
這個題目跟上篇文章最后的第二題差不太多,從大家的留言中能看出來,多數(shù)人都能作對。再來一次,重溫一下這種類型的題目。
【解題思路】
基本上,還是用二元體法則來解決。有同學私下問,到底什么是二元體,感覺很難理解呢,畫個圖。
圖1是一個有三個桿件和3個鉸點構成的穩(wěn)定三角形,其實可以看做是圖2,在一個桿件上添加了兩個相交且不共線的桿件,這個就是二元體。
加減二元體的前后,結構體系并沒有發(fā)生穩(wěn)定性的變化,這就是二元體法則。
其實,不光加減二元體,加減靜定結構也不會改變原有結構的穩(wěn)定性質。你可以看看圖3是一個什么樣的體系,像古代的車轱轆一樣。
像跟簡圖不太一樣,每段圓弧覆蓋了兩個中間的桿,并且鉸節(jié)點與中心桿并不重合,不是完全鉸,再者鉸節(jié)點好像得到了加強,不知道跟木材本身的強度能差多少。
試著抽象一下吧,大家別當真,具體的要問問結構同事。這個好像有點超綱,還是搞明白二元體就好。
回來分析咱們最開始的那道題。題目是讓找出靜定結構,逐個看下。
兩組二元體之后,其實就是一個懸臂梁結構,相當于一個桿件被固定端支座固定在墻上,是一個靜定結構。
選項B去掉中間(或左側)鏈桿之后,才是一個二元體加一個懸臂梁的結構體系,所以,它應該是一次超靜定結構,有多余一個聯(lián)系。
選項C去掉左右兩側的二元體之后,中間只剩下兩個鏈桿,只有兩個約束,不足以限定桿件的水平移動,還差一個約束,所以是可變體系。
選項D跟B類似,只不過左側是一個簡支梁,右側是一個二元體,多余一個鏈桿,所以也是一次超靜定。
最終,正確答案應該 A 。
【關于靜定結構】
通過歷年的題目能發(fā)現(xiàn),其實關于靜定結構的考題就那么幾道,有時候背都能背下來。當然我說的背是背原理,背概念,而不是單純的背題目。
出題人每年不是從題庫直接搬出來老題直接用,就是在其基礎上加減一些鏈桿、改動一下支座形式,實際上都差不太多。
并且所有的題目,基本上都可以通過抽象、加減、變異成以下幾種最基本的靜定結構?;蛘叻催^來說,歷年題目都是,在這些基本結構體系上,通過加減、升級、組合等手法變化出來的。
弄明白這些基本的結構體系,不僅對于什么判定靜定與否的題目,對于其他想求各種力,選各種圖的題目也是很有幫助的。
1、簡支梁體系;
其實就是一個桿件被具有兩個約束的鉸支座和一個約束的鏈桿支座給固定住了,桿有三個自由度,正好這里有三個約束,3-3=0,靜定。
2、懸臂梁體系:
上圖中的有的桿件看上去張牙舞爪,又是拐彎兒又是圓弧,只要不閉環(huán)兒,就可以看做是一個懸臂梁。一個桿件被具有三個約束的固定支座固定住,靜定。
如果有閉環(huán)的話,那么有幾個環(huán),就代表有N*3次超靜定。注意,大地也得算上,也代表一個環(huán)。比如。
或者也可以這樣考慮,斷開幾處之后是懸臂梁體系,就代表是N*3次超靜定。
3、三鉸拱:
這個體系好像一個二元體放在了兩個固定鉸支座上,只要二元體不共線,就是一個三鉸拱,屬于靜定結構。
這里注意固定鉸支座的兩種表達方法,其實說明的是一種東西。
這三個都代表固定鉸支座。
可能,有的同學會有點懵,剛才懸臂梁那個不是固定支座嗎?怎么這個也叫這個名字。那個不是三個約束,這個不才兩個嘛。
仔細看,一個是固定鉸支座,一個是固定端支座。一個是有兩個約束,一個是有個三個約束。
固定鉸,就是相當于連在地上的鉸,跟連在桿上的其實一樣的,只不過默認地是不動的,所以也叫不動鉸支座,也叫固定鉸支座。
4、桁(heng)架:
這個看上去比較復雜,桿件也比較多,其實他們都有個規(guī)律,就是由多個穩(wěn)定的三角形組成。三角形本身穩(wěn)定,組成的體系也是穩(wěn)定,就相當于一個三角形,或者說一個桿件。這樣,整個體系就基本可以被抽象成一個簡支梁體系。
這里需要注意的是,這個體系中的所有鉸都是完全鉸,要注意它和非完全鉸的區(qū)別。
不完全鉸其實是兩個桿件的連接,而不是像完全鉸那樣是三個桿件的連接,這點在做題的時候經常因為審題疏忽,而導致判斷錯誤。
【加減抽象法】
利用對上面幾個最基本的靜定結構的認識和了解,再加上咱們之前的三角形、二元體法則,基本上就能做出大多數(shù)相關類型的題目。
趁熱打鐵,咱們舉個栗子,試驗一下。
看上去有點復雜,其實就是送分題。
只要能認識到N個三角形構成一個穩(wěn)定的桿件,這個題目就可以簡化成一個三鉸拱。
延伸一下。
三鉸拱,顧名思義,就是三個鉸形成的拱形體系,而不是三角拱。它可以是彎的、弧的,只要兩個桿不是一平的就行。為什么不能一平,因為那樣就不叫拱了,就成了一個瞬變體系。
上篇文章的最后一題,就是一個瞬變體系。有同學就問,到底什么是瞬變體系,怎么判斷呢?
瞬變體系,就是瞬間可以變成不變體系的可變體系。
好吧,很繞口。其實你可以這么記,三角形不是穩(wěn)定嘛,三個桿件在形不成三角形的時候就不穩(wěn)定。
上面的那個題目,顯然不是一個三角形,因為兩條邊在一條線上,只有B點下移之后,才會形成三角形。
再回看一下,上篇文章的最后一題。
個邊相交與一點,也不是三角形,但是只要稍微變化,就會形成穩(wěn)定體系。
類似的題目還有一個。
這兩道雙胞胎題型,是不是感覺差不多,但是結果不一樣。其實既然是考試,又是選擇題,就不需要步驟和講解。即便有時候我不會,但是我答對了,你也得照樣給我分。這就是選擇題的魅力,知道那個對就好。
有時候在不理解其所以然的情況,知道答案就夠。不用事事都要,知其然并知其所以然。
【小試牛刀】
來吧,檢驗一下。
第一題:分別是什么體系?超幾次靜定?
第二題:可變、不可變?如何增加改成靜定?如何減少改成靜定?
第三題:可變、不可變?如何增加改成靜定?如何減少改成靜定?
第四題:可變、不可變?如何增加改成靜定?如何減少改成靜定?
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