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“虚铰”在结构中的应用一则

(2012-03-25 18:06:57)
标签:

虚铰

张弦梁

节点

分类: 土木工程
    在结构力学课程中的结构体系几何组成分析中,经常用到“虚铰”的概念,这里简单回顾一下:
    延长线相交的两根链杆,使得它们所连接的刚片在当前位置只能发生绕O点(延长线交点)的转动,其作用相当于在O点的一个铰,称其为虚铰(virtual hinge)。虚铰和实铰是有区别的,实铰的转动中心是固定的,虚铰的转动中心不一定是固定的,因此虚铰也称为瞬铰,只是瞬间相当于此处有铰的作用。参考《结构力学》,王焕定 编。

    在实际工程中,当节点区汇交杆件较多,采用实铰连接方式复杂时,可否考虑采用虚铰连接方式呢?下图为日本某放射性张弦梁,其中梁体采用木结构。由节点细部图可见,拉索和梁体采用虚铰连接方式,构造简单、明了。
图1 日本某放射性张弦梁(摘自日本タイロッド工業株式会社http://www.nihon-tairod.co.jp/004-02.htm)

图2 节点区详图(摘自日本タイロッド工業株式会社http://www.nihon-tairod.co.jp/004-02.htm)

    采用虚铰连接方式,对构件(梁体)内力有何影响?下面以平面单撑杆张弦梁为例进行分析。这里先给出结论,详细结果见下图。
    1.索拉力相同时,若采用虚铰连接方式,梁体在虚铰连接段内弯矩图和简支梁相同,其他部分的弯矩和实铰连接方式相同。设计中,如果采用虚铰连接方式,且虚铰连接段长度较大,则应进行承载力验算。
    2.结构受荷后,虚铰位置会发生变化,但在结构容许的变形范围内,这种变化应是微小的。

(1)索与梁体采用实铰连接

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