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网架结构的基本单元及几何不变性

1.基本单元

网架结构可以看作是平面桁架的横向拓展、也可以看作是平板的格构化。网架结构的起源,据说是仿照金刚钻石原子晶格的空间点阵排布,因而是一种仿生的空间结构,具有很高强度和很大的跨越能力。

网架结构是由许多规则的几何体组合而成,这些几何体***是网架结构的基本单元。常用的有:三角锥、四角锥、三棱体、正方棱柱体,此外还有:六角锥、八面体、十面体等.

网架在任何外力作用下都必须是几何不变体系。因此,应该对网架进行机动分析。

2.网架几何不变的必要条件

网架是一个铰接的空间结构,其任意一个节点有三个自由度。对于一个具有j个节点,m个杆件的网架,支撑于具有r根约束链杆的支座上时,其几何不变的必要条件是:

3mrj+-≥0或≥3mjr-(4-1)

如果将网架作为刚体考虑,则***少的支座约束链杆数为6,故≥6。r

由此可知,当m≥时,为超静定结构的必要条件;当m=时,为静定结构的必要条件;当≤33jr-3jr-mjr-时,为几何可变体系。

3.网架几何不变的充分条件

分析网架结构几何不变的充分条件时,应先对组成网架的基本单元进行分析,进而对网架的整体作出评价。

三角形是几何不变的。如果网架基本单元的外表面是由三角形所组成,则此基本单元也将是几何不变的。在对组成网架的基本单元进行分析时,一般有以下两种类型和两种分析方法。

1)两种类型:

自约结构体系自身***为几何不变体系;

它约结构体系需要加设支承链杆,才能成为几何不变体系。