几何组成分析习题
02结构的几何组成分析--习题
静定结构 无多余约束几何不变体系
二、无多余约束几何不变体系的组成规则有三个： 无多余约束几何不变体系的组成规则有三个：
①三刚片规则 三刚片用不在一直线上的三个铰两两相连。 三刚片用不在一直线上的三个铰两两相连。 ②两刚片规则 两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆或 不全平行也不交于一点的三根链杆连接。 不全平行也不交于一点的三根链杆连接。 一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接。 ③二元体规则 一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接。
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2 结构的几何组成分析 (c)
2.5 分析所示体系的几何构造。 分析所示体系的几何构造。 (a) (b)
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2 结构的几何组成分析 2.5
2.4
【解】
【解】
结论： 结论：无多余约束的几何 不变体系。 不变体系。 2.6 【解】 I
结论： 结论：有1个多余约束的几 个多余约束的几 何不变体系。 何不变体系。
III
II 结论：无多余约 结论： 束的几何不变体 系。
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2 结构的几何组成分析
第二章几何组成分析习题.doc
7 .图题1- 3 (a)所示体系,几何组成分析试题一、是非判断：1.在一个平面体系上增加二元体不会改变体系的计算自由度。
( )2.若平面体系的计算自山度W= 0，则该体系为无多余约束的几何不变体系或瞬变体系，而不可能为常变体系。
( )3.平面较接杆件体系的计算自由度W^2j-b-r,式中/表不体系中的单较的个数。
( )4.若平面体系的计算自由度W<0,则该体系不可能是静定结构。
( )5 .图题l-l(a)所示体系去掉二元体AB、AC后，成为图(b)的几何可变体系，故原体图(a)系为几何可变体系。
( )6 .图题l-2(a)所示体系依次去掉二元体AB、AC及BD、BE后,成为图(b)所示体系，故原体系是无多余约束的几何不变体系。
( )题1-2图题1-3图8.图题1-4 (a)所示体系，依结点1、2、3、4的顺序去掉4个二元体后，就只剩下地基，故原体系是无多余约束的几何不变体系。
( )二、填空1.如图2-1所示体系为具有 ______________ 个多余约束的几何不变体系。
2.如图2-2所示体系为______________ 体系。
3.如图2-3所示体系为______________ 体系。
III题2-3题2-4题2-5题2-6Az——C)——R4 .如图2-4所示刚片I 、II 、III 由较力及链杆1、2、3、4连接，若较力与及链杆1共线，则所 组成体系为 _____________ 体系；若較〃与及链杆1不共线，则所组成体系为 ________________ 体系。
5 .如图2-5所示体系为 __________ 体系。
------------ 9Q O Q O题2-7图6 .如图2-6所示体系为 __________ 体系。
7 .如图2-7所示体系为 __________ 体系。
8 .如图2-8所示体系为 __________ 体系。
三〜五、试对图三〜五所示体系进行几何组成分析。
对图示体系进行几何组成分析(10分)
一、对图示体系进行几何组成分析。
(10分)解：折杆ABC 、CDE 与BD 形成刚片I ，为几何不变体系且无多余约束。
（５分）刚片I 与地面由４链杆相连，整个结构为几何不变且有１个多余约束。
（５分）二、计算图示静定桁架的支座反力及1、2杆的轴力。
（14分）解：求支座反力)(2),(6),(2↑=↑=←=kN R kN Y kN X B A A （6分）求1、2杆的轴力截面法： )(520251011拉kN N N Y ==+⨯-=∑ （4分） 取E 结点： )(240214022压kN N N Y -==⨯--=∑（4分）三、P = 1在图示静定多跨梁ABCD 上移动。
（1）作截面E 的剪力影响线；（2）画出使Q E 达最大值和最小值时可动均布荷载的最不利布置；（3）当可动均布荷载q = 20 kN/m 时，求Q Emax 值。
（16分）（1） Q E 影响线见图（5分）（2）Q Emax 的最不利位置 （3分）Q Emin 的最不利位置 （3分）（3）kN q Q E 38)5332152521(20max =⨯⨯+⨯⨯⨯=∑=+ω（5分）四、用力法计算图示刚架，画M 图。
EI 为常数（20分）解：1、一次超静定结构，基本体系和基本未知量，如图 （2分）A B CDE 0.4 0.6+ －+0.4C ED2、列力法方程 01111=∆+P X δ （1分）3、作图和P M M ___1 （6分） 4、计算系数、自由项EI 14411=δ （3分） EIP 8101-=∆ （3分）5、解方程 kN X 625.51= （1分）6、作M 图 （4分）五、用位移法计算图示刚架，并作M 图。
各杆EI 为常数。
（20分）解：1、以刚结点角位移为基本未知量，得基本体系 （2分）；2、绘1M P M 图（图略） （6分）3、列位移法典型方程： 01111=+P F z k (2分)（4分）图（kNm ）33.75六、用力矩分配法绘制图示连续梁的弯矩图。
结构的几何组成分析示例
【例8-5】试对图8-14a 所示体系进行几何组成分析。
图8-14
解：折杆 AB 和 CD 都是以其两端的铰与其他杆件相连接的，可视为直链杆。 如图8-14b所示，若将基础视为刚片Ⅰ， T 形杆 BCE 视为刚片Ⅱ，杆 AB 、CD 和 结点 E 处的支承链杆视为连接刚片Ⅰ、Ⅱ 的约束，三链杆交于一点 O ，不满足规 则 Ⅱ，为几何可变体系。
【例8-3】对图8- 12a 所示体系进行几何组成分析。
图8-12
解：基础与体系本身用三根既不全交于一点也不全平行的链杆相连，符合规 则 Ⅱ，可不考虑基础和支座，只分析体系本身的几何不变性。
如图8-12b 所示，杆 AB 视作刚片Ⅰ，杆 CD 视作刚片Ⅱ，刚片Ⅰ、Ⅱ之间用 四根链杆相连，符合规则Ⅱ，但有一个多余约束，故该体系是几何不变体系，有 一个多余约束。
需要注意的是，若连接基础与体的支承链杆多于三根或不符合规则 Ⅱ 时， 要考虑基础及支承链杆，分析整个体系的几何不变性。
【例8-4】对图8-13a 所示体系进行几何组成分析。
图8-13
解：该体系本身与基础用四根支承链杆相连，所以必须考虑基础及支承链杆， 分析整个体系的几何不变性。
首先，可拆去二元体 D‒C‒G ，如图8-13b 所示。然后，再将基础与杆 AB 组 成的几何不变部分视为刚片 Ⅰ，将铰接三角形 EGH 视为刚片Ⅱ ，杆 FD 视为刚片 Ⅲ ，剩余链杆均视为连接刚片的约束。三个刚片之间分别用两根链杆 ( 或虚铰 ) 两两相连，符合规则 Ⅲ ，故该体系是几何不变体系，且无多余约束。
建筑力学
需要注意的是，三个基本规 则是相互融通的，同一体系有时 可按不同的规则来分析，但分析 结论必定相同。
【例8-1】试对图8-10 所示体系作几何组成分析。
对图示体系进行几何组成分析（10分）
一、对图示体系进行几何组成分析。
(10分)解：折杆ABC 、CDE 与BD 形成刚片I ，为几何不变体系且无多余约束。
（５分）刚片I 与地面由４链杆相连，整个结构为几何不变且有１个多余约束。
（５分）二、计算图示静定桁架的支座反力及1、2杆的轴力。
（14分）解：求支座反力)(2),(6),(2↑=↑=←=kN R kN Y kN X B A A （6分）求1、2杆的轴力截面法： )(52025111拉kN N N Y ==+⨯-=∑ （4分） 取E 结点： )(240214022压kN N N Y -==⨯--=∑（4分）三、P = 1在图示静定多跨梁ABCD 上移动。
（1）作截面E 的剪力影响线；（2）画出使Q E 达最大值和最小值时可动均布荷载的最不利布置；（3）当可动均布荷载q = 20 kN/m 时，求Q Emax 值。
（16分）（1） Q E 影响线见图（5分）（2）Q Emax 的最不利位置 （3分）Q Emin 的最不利位置 （3分）（3）kN q Q E 38)5332152521(20max =⨯⨯+⨯⨯⨯=∑=+ω（5分） 四、用力法计算图示刚架，画M 图。
EI 为常数（20分）解：1、一次超静定结构，基本体系和基本未知量，如图 （2分）A B C D E0.40.6 +－+0.4 C C D2、列力法方程 01111=∆+P X δ （1分）3、作图和P M M ___1 （6分）4、计算系数、自由项 EI 14411=δ （3分） EIP 8101-=∆ （3分） 5、解方程 kN X 625.51= （1分）6、作M 图 （4分）五、用位移法计算图示刚架，并作M 图。
各杆EI 为常数。
（20分）解：1、以刚结点角位移为基本未知量，得基本体系 （2分）；2、绘1M P M 图（图略） （6分）3、列位移法典型方程： 01111=+P F z k (2分)（4分）图（kNm ）33.75六、用力矩分配法绘制图示连续梁的弯矩图。
平面体系几何组成分析的方法(静定的概念)(建筑力学)
例题分析
例1.分析图示体系的几何构造性。 解析：（1）计算自由度
W 4244 0
自由度为0，说明体系具有成为几何不变体系的最少约束数目。 进一步判断，依次去掉二元体DFE、BDC、BEC、BCA后，整个体系只剩下 地基了，为几何不变体系。由于去掉二元体并不改变原体系的几何构造性，因此 原体系也是几何不变体系。
二元体规则是非常好用的规则，特别是去二元体，可以大大简化体系 构件数目，使判断简化，其主要有以下几个技巧：
（1）根据需要进行链杆与刚片之间的转化，巧妙使用二元体； （2）当体系比较复杂时，可以先考虑其中的一个它部分之间的连接关系， 判定整个体系的几何构造性。
例题分析
例2.分析图示体系的几何构造性。 解析：（1）计算自由度
W 72 113 0
自由度为0，说明体系具有成为几何不变体系的最少约束数目。 体系没有二元体，但体系本身是有二元体的，去掉所有二元体，只剩下一个 杆件，所以体系本身几何不变，再考虑其与地基的连接方式，判定体系几何不变。
总结与技巧
示例
例1.分析图示体系的几何构造性。
解析：（1）计算自由度
W 7277 0
体系具有成为几何不变体系的最少约束数目，需进一步判断。 （2）依次去掉二元体FAB、IED、FBJ、IDC如图所示。 （3）三角形GCH看作刚片Ⅰ，地基看作特殊刚片Ⅱ。 （4）刚片Ⅰ、Ⅱ之间通过三根链杆相连，三链杆汇交
结构力学几何组成分析例题
[例5] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
J
6
[例6] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
7
[例7] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
8
[例8] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
9
[例9] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
10
结构力学几何组成分析例题
1
结构力学几何组成分析例题
2
[例2] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
3
[例3] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
4
[例4] 试对图示体系进行几何组成分析，如是具有多余约 束的几何不变体系，则须指出多余约束的数目。
结构力学 第二章 几何组成分析(典型例题)
［例题2-1-1］计算图示体系的自由度。
，可变体系.（a) (b）解:(a）几何不变体系，无多余约束（b ）几何可变体系［例题2-1—2］计算图示体系的自由度。
桁架几何不变体系，有多余约束. 解：几何不变体系，有两个多余约束［例题2-1-3］计算图示体系的自由度。
桁架自由体。
解:几何不变体系，无多余约束［例题2-1—4］计算图示体系的自由度。
，几何可变体系。
解：几何可变体系[例题2-1—5]计算图示体系的自由度。
刚架自由体。
解：几何不变体系，有6个多余约束［例题2-2—1]对图示体系进行几何组成分析。
两刚片规则.几何不变体系，且无多余约束［例题2-2-2］对图示体系进行几何组成分析。
两刚片规则。
几何不变体系,且无多余约束［例题2-2-3]对图示体系进行几何组成分析。
两刚片规则。
几何不变体系，且无多余约束［例题2-2—4]对图示体系进行几何组成分析。
两刚片规则。
几何不变体系，有一个多余约束［例题2—2—5］对图示体系进行几何组成分析.二元体规则.几何不变体系，且无多余约束［例题2-2—6］对图示体系进行几何组成分析.两刚片规则,三刚片规则.几何不变体系，且无多余约束[例题2-2-7］对图示体系进行几何组成分析。
三刚片规则。
几何不变体系，且无多余约束[例题2-2-8］对图示体系进行几何组成分析.三刚片规则.几何不变体系,且无多余约束［例题2-3-1］对图示体系进行几何组成分析.两刚片规则。
几何瞬变体系［例题2—3—2］对图示体系进行几何组成分析。
两刚片规则。
几何瞬变体系［例题2-3-3］对图示体系进行几何组成分析。
三刚片规则。
几何瞬变体系［例题2—3-4］对图示体系进行几何组成分析。
三刚片规则。
几何不变体系，且无多余约束［例题2-3-5］对图示体系进行几何组成分析.三刚片规则.几何不变体系，且无多余约束［例题2-3—6］对图示体系进行几何组成分析。
二元体规则，三刚片规则.几何瞬变体系[例题2-3-7］对图示体系进行几何组成分析。
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几何组成分析
4.图示体系按三刚片法则分析，三铰共线，故为几何瞬变体系。
( )
5.图示体系为几何不变有多余约束。
( )
6.图示体系为几何瞬变。
( )
8.几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。
( )
9.三个刚片由三个铰相联的体系一定是静定结构。
( )
10.无多余约束的体系一定是静定结构。
( )
二、选择题
1.三个刚片用三个铰两两相互联结而成的体系是：
a．几何不变；
b．几何常变；
c．几何瞬变；
d．几何不变几何常变或几何瞬变。
( )
2.联结三个刚片的铰结点，相当的约束个数为：
a．2个；
b．3个；
c．4个；
d．5个。
( )
3.两个刚片，用三根链杆联结而成的体系是：
a．几何常变；
b．几何不变；
c．几何瞬变；
d．几何不变或几何常变或几何瞬变。
( )
4.图示体系是：
a．几何瞬变有多余约束；
b．几何不变；
c．几何常变；
d．几何瞬变无多余约束。
( )。