【005平衡】輕松搞定一級注冊建筑師考試建筑結(jié)構(gòu)
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【題目】
這道題目是上篇文章的最后一題，由于爭議比較大，所以再次請它出來，再來看下。
大家的答案主要集中在B和D兩個(gè)選項(xiàng)上。
選B的理由是，右側(cè)鏈桿支座要想往右側(cè)移動(dòng)并保持，必須要有外力存在，只不過圖上沒有畫，實(shí)際是有的。左側(cè)固定鉸支座也會(huì)有水平向作用與外力平衡，桿件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生彎矩，并且如B圖所示，內(nèi)部受拉，向外形變。
選D的理由是，書上說了，靜定結(jié)構(gòu)在支座發(fā)生移動(dòng)的情況下，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力，也就不會(huì)產(chǎn)生彎矩。
你感覺哪個(gè)更有道理?是不是動(dòng)搖了之前的選擇?
為了弄明白，我重新看了看書，也找結(jié)構(gòu)老師問了問，答案還是沒有統(tǒng)一。本來挺清晰的，又給我整迷糊了。
快刀斬亂麻，我個(gè)人更傾向于選D吧，畫了三個(gè)簡圖做對比。
昨天晚上利用睡前零碎時(shí)間，還做了一個(gè)小手工，雖然可能跟簡圖的契合度可能差一些，但是基本上能弄明白是怎么回事兒。
鏈桿支座適當(dāng)移動(dòng)，不會(huì)引起桿件產(chǎn)生內(nèi)力，但僅僅是適當(dāng)。如果超出一定范圍，就必須要借助外力保持，這時(shí)候整個(gè)結(jié)構(gòu)是有形變的，同時(shí)也有彎矩。最右側(cè)的位置，基本上到達(dá)了這個(gè)模型的極限。
再回頭看題目，它只說了支座移動(dòng)△，并沒有說多少，比較尷尬。但是題目是單選，只能去揣測出題人的意思，可能他是讓我們選D，只能是猜，所以也只能是個(gè)人傾向。
【力學(xué)平衡】
上面那個(gè)題目，不管結(jié)果如何，只要你明白了其中的原理就好，也不用過于糾結(jié)結(jié)果，反正120到題呢，又不是非得考滿分才能通過，適合而止。
接下來，我們看一個(gè)關(guān)于結(jié)構(gòu)體系中，關(guān)于各種力、荷載平衡的題目。
之前我們說過，要想把一個(gè)桿件固定在二維的平面里，只需要固定他的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和方向就可以，也就是限制水平、垂直以及轉(zhuǎn)動(dòng)這三個(gè)自由度。
當(dāng)桿件的位置固定下來，各方導(dǎo)致桿件移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)的勢力，就像三八線兩側(cè)中美韓朝四方一樣，就會(huì)達(dá)到平衡。如果一方試圖打破平衡，就會(huì)導(dǎo)致桿件形變，形變導(dǎo)致內(nèi)力，內(nèi)力就會(huì)傳遞給另外一方或多方，他們就會(huì)繼續(xù)發(fā)力，直致恢復(fù)新的平衡，或者是桿件破壞。
我們就用這個(gè)原理來解題，我們利用平衡的三個(gè)維度，也就是水平X，垂直Y和轉(zhuǎn)動(dòng)M，來列出三個(gè)基礎(chǔ)方程。
∑X=0
∑Y=0
∑M=0
可以看出，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系被一個(gè)水平向右的均布荷載q、一個(gè)垂直向下的集中荷載P、一個(gè)固定鉸支座A，一個(gè)鏈桿支座B四者共同限定自由，這四方勢力最終達(dá)到一個(gè)平衡。
利用上面的三個(gè)基礎(chǔ)方程，我們可以很輕松的求解出固定鉸支座A提供的垂直方向的Ra，水平方向Ha，以及鏈桿支座B提供的垂直方向Rb。
1、∑X=0：Ha — 2a x q = 0;
2、∑Y=0：Ra + Rb — P = 0;
3、A點(diǎn)∑M=0：Rb x 2a — P x a — 2a x q x 3a = 0;
三個(gè)方程，三個(gè)未知數(shù)，可以得出：
Ha = 2a x q;
Ra = P/2 + 3aq;
Rb = P/2 - 3aq;
這還沒完，因?yàn)轭}目問的不是關(guān)于支座反力的反力的內(nèi)容，而是AC桿上C端的彎矩，注意不是DC桿，也不是BC桿。
能夠給AC桿上C端提供彎矩的只有固定鉸支座A，并且是只有Ha。因?yàn)镽a是垂直方向的力，會(huì)穿過C端，我們知道力矩=力 x 距離，距離是0，力再大也沒有用。那只剩下支座的水平力Ha，他對C端的力矩是2aq x 2a = 4qa²。
所以結(jié)果，應(yīng)該是選D。
這是正常的解法，一個(gè)字，枯燥，繁瑣，麻煩，對不對。
像以后再面對這種題目，先簡單分析一下，想清楚再動(dòng)手也不遲。
首先，這是一個(gè)靜定結(jié)構(gòu)，再受外力的情況是可以求出制作反力，以及桿件上的各種力和彎矩的。這是判定的前提。
其次，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系在水平方向受一個(gè)力，垂直方向受一個(gè)力，支座能夠提供垂直力的有兩個(gè)，但能夠提供水平力的只有一個(gè)，就是Ha。也就是只有它能夠去平衡這個(gè)均布荷載2aq。
就像美軍派出坦克，我們就不能用步槍，只能用手上僅有的反坦克炮一樣，別的東西沒有。
最后，題目是讓求AC桿的C端，對其造成彎矩的就是這個(gè)Ra，剛才已經(jīng)求出來力的大小是2aq，然后再乘以距離2a，直接得出結(jié)果4qa²。至于其他未知力都不用求。
結(jié)論，悶頭趕路前，先要抬頭看。規(guī)劃好路線，在行動(dòng)也不遲。
定量計(jì)算之前，先定性分析一下，沒準(zhǔn)結(jié)果是0，算了半天白費(fèi)勁。
【小試牛刀】
感覺聽懂了，就做題。檢驗(yàn)理論的同時(shí)，修正理論。
諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者，心理學(xué)大師丹尼爾卡尼曼爺爺說過，在我們大腦內(nèi)，存在著兩套平行系統(tǒng)，一個(gè)是快系統(tǒng)，對應(yīng)快思考，偏感性;另外一個(gè)是慢系統(tǒng)，對應(yīng)慢思考，偏理性。
兩個(gè)系統(tǒng)并不是一對兒冤家，而是一對兒朋友，正確地打開方式應(yīng)該是，面對問題，憑直覺快速給出答案，然后讓理性慢慢去驗(yàn)證，兩人達(dá)成一致，OK，就這么辦。如果，沒有達(dá)成一致，也就是理性驗(yàn)證出感性的判斷是錯(cuò)的，那直覺繼續(xù)感性判斷，理性繼續(xù)檢驗(yàn)。
這個(gè)方法，其實(shí)我一直用在方案作圖上，也就是前面通過讀題在吸收信息，完了之后呢，會(huì)憑感覺猜出來一個(gè)大布局，然后，再一步一步慢慢地深化核實(shí)。如果對了，都能交圈，那就這么來。如果錯(cuò)了，或者非常別扭，就會(huì)調(diào)整方向，然后再驗(yàn)證。只不過時(shí)間有限，不給我太多次試錯(cuò)的機(jī)會(huì)，所以每次都格外珍惜，最大限度的去考慮，沿著這條路能不能走通，能不能及格。
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