3.1.16: 支撑件 (Support)

如果没有支撑件，建筑结构就有可能在空间中自由移动。对于大多数建筑物而言，不希望出现这种现象。因此，足够的支撑件可以确保需要计算的结构在不变形的情况下不会产生移动，即不出现刚体模态。

在定义结构支撑件时须牢记，在三维空间中，实体有六个自由度（DOFs）：三种平移和三种旋转（请参见图3.1.16.1）。结构支撑必须做到，在不对一个支撑件施加反作用力的情况下，就不会出现上述自由度。否则，Karamba3D将拒绝计算变形状态或渲染非常大的位移。有时，用户也可能会从可移动结构中获得结果，尽管不应如此：其原因在于计算机运算的准确度有限而导致的舍入误差。有时人们倾向于认为如果没有某一方向的作用力（以平面桁架为例）则不需要相应的支撑结构。这种观点是错误的：其结果将会导致位移的可能。

图3.1.16.1：人体在三维空间中六个自由度的隐喻

使用Karamba3D可以轻易地发现定义支撑条件时的错误：在3.5.6节中展示了如何计算结构的本征模。这种计算甚至适用于可移动结构：刚体模态（如果存在）对应前几个本征模式。

图3.1.16.2显示了一个简支梁。“支撑（Support）”运算器会将所要应用点的索引或坐标（或是具有索引或点坐标的列表）作为输入。

图3.1.16.2：通过节点索引或坐标定义支撑件的位置

在默认情况下，用于定义支撑条件的坐标系是全局坐标系。可通过定义一个平面并将其接入“Support（支撑件）”运算器的“Plane（平面）”输入端口来进行更改。

运算器上的六个小圆圈表示固定的类型：前三个对应着全局x轴、y轴和z轴方向上的平移，后三个代表着围绕全局x轴、y轴和z轴的旋转。实心圆表示固定，意味着相应的自由度为零。单击每个圆圈即可更改其状态。运算器的字符串输出将列出节点索引或节点坐标，六个二进制文件的数组分别对应其六个自由度以及所要应用的荷载工况数。默认情况下，支撑件适用于所有荷载工况。

支撑件会引起反作用力。这些作用力可以通过激活“ModelView（模型视图 ）”运算器“Display Scales（显示比例 ）”部分中的“Reactions（反应）”来实现可视化（请参见第3.6.1节）。带数字的绿色箭头代表力，紫色箭头代表力矩。当数字代表受力情况时，其单位为$kN$；代表力矩时单位为$kNm$。力矩箭头的方向符合螺丝刀惯例：当以箭头指向观察者的方式观察时，它们围绕箭头的轴逆时针旋转。(见[12]图 6.17，提供了一种便于记忆右手旋转规则的方法。

从图3.1.16.2的支撑条件可以看出，该结构是一个简支梁：绿色箭头表示锁定在相应方向上的位移。左侧节点的平移是被完全固定的；而在右侧，两个沿y轴和z轴方向的支撑件足以阻止梁的平移以及绕y轴和z轴的全局旋转。唯一剩下的自由度是梁围绕其自身纵轴的旋转。因此，必须在两处节点之一处将其阻塞。在这种情况下，左侧节点的紫色圆圈代表旋转支撑。

图3.1.16.3：支撑条件的影响–未变形和变形的几何形体。

位移边界条件可能会严重影响结构响应。图3.1.16.3给出了一个例子：左图：所有位移固定在支撑件上。右图：一个可沿水平方向移动的支撑件。在计算椅子的挠度时，以水平方向不施加过多约束的方式支撑椅子腿，否则，会低估其变形。在给定荷载下，支撑越多，结构越坚固，变形也越小。为了得出比较现实的计算结果，仅在支撑确实存在时才引入支撑件。

默认情况下，支撑符号的大小设置为约$1.5m$。使用“ModelView（模型视图）”运算器上带有标题“Support（支撑件）”的滑块可缩放支撑符号的大小。双击滑块的旋钮以设置值范围。