【002靜定結(jié)構(gòu)】輕松搞定一級(jí)注冊(cè)建筑師考試建筑結(jié)構(gòu)
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【題目】
這個(gè)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(lái),多數(shù)人都能作對(duì)。再來(lái)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(lái)解決。有同學(xué)私下問(wèn),到底什么是二元體,感覺(jué)很難理解呢,畫(huà)個(gè)圖。
圖1是一個(gè)有三個(gè)桿件和3個(gè)鉸點(diǎn)構(gòu)成的穩(wěn)定三角形,其實(shí)可以看做是圖2,在一個(gè)桿件上添加了兩個(gè)相交且不共線的桿件,這個(gè)就是二元體。
加減二元體的前后,結(jié)構(gòu)體系并沒(méi)有發(fā)生穩(wěn)定性的變化,這就是二元體法則。
其實(shí),不光加減二元體,加減靜定結(jié)構(gòu)也不會(huì)改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性質(zhì)。你可以看看圖3是一個(gè)什么樣的體系,像古代的車轱轆一樣。
像跟簡(jiǎn)圖不太一樣,每段圓弧覆蓋了兩個(gè)中間的桿,并且鉸節(jié)點(diǎn)與中心桿并不重合,不是完全鉸,再者鉸節(jié)點(diǎn)好像得到了加強(qiáng),不知道跟木材本身的強(qiáng)度能差多少。
試著抽象一下吧,大家別當(dāng)真,具體的要問(wèn)問(wèn)結(jié)構(gòu)同事。這個(gè)好像有點(diǎn)超綱,還是搞明白二元體就好。
回來(lái)分析咱們最開(kāi)始的那道題。題目是讓找出靜定結(jié)構(gòu),逐個(gè)看下。
兩組二元體之后,其實(shí)就是一個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu),相當(dāng)于一個(gè)桿件被固定端支座固定在墻上,是一個(gè)靜定結(jié)構(gòu)。
選項(xiàng)B去掉中間(或左側(cè))鏈桿之后,才是一個(gè)二元體加一個(gè)懸臂梁的結(jié)構(gòu)體系,所以,它應(yīng)該是一次超靜定結(jié)構(gòu),有多余一個(gè)聯(lián)系。
選項(xiàng)C去掉左右兩側(cè)的二元體之后,中間只剩下兩個(gè)鏈桿,只有兩個(gè)約束,不足以限定桿件的水平移動(dòng),還差一個(gè)約束,所以是可變體系。
選項(xiàng)D跟B類似,只不過(guò)左側(cè)是一個(gè)簡(jiǎn)支梁,右側(cè)是一個(gè)二元體,多余一個(gè)鏈桿,所以也是一次超靜定。
最終,正確答案應(yīng)該 A 。
【關(guān)于靜定結(jié)構(gòu)】
通過(guò)歷年的題目能發(fā)現(xiàn),其實(shí)關(guān)于靜定結(jié)構(gòu)的考題就那么幾道,有時(shí)候背都能背下來(lái)。當(dāng)然我說(shuō)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(kù)直接搬出來(lái)老題直接用,就是在其基礎(chǔ)上加減一些鏈桿、改動(dòng)一下支座形式,實(shí)際上都差不太多。
并且所有的題目,基本上都可以通過(guò)抽象、加減、變異成以下幾種最基本的靜定結(jié)構(gòu)。或者反過(guò)來(lái)說(shuō),歷年題目都是,在這些基本結(jié)構(gòu)體系上,通過(guò)加減、升級(jí)、組合等手法變化出來(lái)的。
弄明白這些基本的結(jié)構(gòu)體系,不僅對(duì)于什么判定靜定與否的題目,對(duì)于其他想求各種力,選各種圖的題目也是很有幫助的。
1、簡(jiǎn)支梁體系;
其實(shí)就是一個(gè)桿件被具有兩個(gè)約束的鉸支座和一個(gè)約束的鏈桿支座給固定住了,桿有三個(gè)自由度,正好這里有三個(gè)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(gè)懸臂梁。一個(gè)桿件被具有三個(gè)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(gè)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(gè)環(huán)。比如。
或者也可以這樣考慮,斷開(kāi)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(gè)體系好像一個(gè)二元體放在了兩個(gè)固定鉸支座上,只要二元體不共線,就是一個(gè)三鉸拱,屬于靜定結(jié)構(gòu)。
這里注意固定鉸支座的兩種表達(dá)方法,其實(shí)說(shuō)明的是一種東西。
這三個(gè)都代表固定鉸支座。
可能,有的同學(xué)會(huì)有點(diǎn)懵,剛才懸臂梁那個(gè)不是固定支座嗎?怎么這個(gè)也叫這個(gè)名字。那個(gè)不是三個(gè)約束,這個(gè)不才兩個(gè)嘛。
仔細(xì)看,一個(gè)是固定鉸支座,一個(gè)是固定端支座。一個(gè)是有兩個(gè)約束,一個(gè)是有個(gè)三個(gè)約束。
固定鉸,就是相當(dāng)于連在地上的鉸,跟連在桿上的其實(shí)一樣的,只不過(guò)默認(rèn)地是不動(dòng)的,所以也叫不動(dòng)鉸支座,也叫固定鉸支座。
4、桁(heng)架:
這個(gè)看上去比較復(fù)雜,桿件也比較多,其實(shí)他們都有個(gè)規(guī)律,就是由多個(gè)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(dāng)于一個(gè)三角形,或者說(shuō)一個(gè)桿件。這樣,整個(gè)體系就基本可以被抽象成一個(gè)簡(jiǎn)支梁體系。
這里需要注意的是,這個(gè)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(shí)是兩個(gè)桿件的連接,而不是像完全鉸那樣是三個(gè)桿件的連接,這點(diǎn)在做題的時(shí)候經(jīng)常因?yàn)閷忣}疏忽,而導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。
【加減抽象法】
利用對(duì)上面幾個(gè)最基本的靜定結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)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(guān)類型的題目。
趁熱打鐵,咱們舉個(gè)栗子,試驗(yàn)一下。
看上去有點(diǎn)復(fù)雜,其實(shí)就是送分題。
只要能認(rèn)識(shí)到N個(gè)三角形構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的桿件,這個(gè)題目就可以簡(jiǎn)化成一個(gè)三鉸拱。
延伸一下。
三鉸拱,顧名思義,就是三個(gè)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(gè)桿不是一平的就行。為什么不能一平,因?yàn)槟菢泳筒唤泄傲?,就成了一個(gè)瞬變體系。
上篇文章的最后一題,就是一個(gè)瞬變體系。有同學(xué)就問(wèn),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(shí)你可以這么記,三角形不是穩(wěn)定嘛,三個(gè)桿件在形不成三角形的時(shí)候就不穩(wěn)定。
上面的那個(gè)題目,顯然不是一個(gè)三角形,因?yàn)閮蓷l邊在一條線上,只有B點(diǎn)下移之后,才會(huì)形成三角形。
再回看一下,上篇文章的最后一題。
個(gè)邊相交與一點(diǎn),也不是三角形,但是只要稍微變化,就會(huì)形成穩(wěn)定體系。
類似的題目還有一個(gè)。
這兩道雙胞胎題型,是不是感覺(jué)差不多,但是結(jié)果不一樣。其實(shí)既然是考試,又是選擇題,就不需要步驟和講解。即便有時(shí)候我不會(huì),但是我答對(duì)了,你也得照樣給我分。這就是選擇題的魅力,知道那個(gè)對(duì)就好。
有時(shí)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(lái)吧,檢驗(yàn)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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