结构力学第1章绪论(bak).ppt

结构力学 第1章 绪论 主要内容主要内容 1 结构力学的研究对象和任务 2 平面和空间结构的支座 3 结构的计算简图 4 平面杆系结构的分类 5 荷载的分类 1.11.1结构力学的研究结构力学的研究 对象和任务对象和任务 结构的定义结构的定义：在土木工程中，由建筑材料，按照一定的 方式组成的，并能够承受荷载作用的物体或体系，称为 工程结构，简称结构。 钢索斜拉桥 重力式挡土墙 重力坝断面 结构的分类 (1)杆系结构 ：由杆件组成的结构 ：由板、壳组成的结构 ：三向尺寸的数量级相同的实心结构 杆件 板、壳 结构力学研究对象： 杆系结构。薄壁结构、实体结构属弹性力学研 究范畴。 结构力学的任务： 研究结构的组成规律和合理形式，以及结构在研究结构的组成规律和合理形式，以及结构在 外因（荷载等）影响下的强度、刚度及稳定性外因（荷载等）影响下的强度、刚度及稳定性 的计算原理与方法。即包括的计算原理与方法。即包括4 4项内容项内容: : (1)(1) 结构的组成规律和合理形式结构的组成规律和合理形式( (结构的定义结构的定义) )； (2)(2) 强度计算，保证结构安全且符合经济要求；强度计算，保证结构安全且符合经济要求； (3)(3) 刚度计算，保证结构不致产生过大的位移；刚度计算，保证结构不致产生过大的位移； (4)(4) 稳定性计算。与（稳定性计算。与（2 2）相同）相同 (2)薄壁结构 (3)实体结构 结构力学同材料力学、弹性力学一样，是一门技术结构力学同材料力学、弹性力学一样，是一门技术 基础课，在土木工程专业中占有重要的地位。一方面它基础课，在土木工程专业中占有重要的地位。一方面它 与前修的理论力学、材料力学等课程密切相关，另一方与前修的理论力学、材料力学等课程密切相关，另一方 面，它又是学习钢筋混凝土结构、钢木结构等专业课程面，它又是学习钢筋混凝土结构、钢木结构等专业课程 奠定必要的基础。奠定必要的基础。 1.21.2平面和空间结构的支座平面和空间结构的支座 支座：支座： 把结构与基础或其它支承物联系起来，以固定结 构位置的装置（也称约束）。 (1)活动铰支座 一一 平面结构的支座平面结构的支座（4 4种）种） 位移特点： 反力特点： 容许绕A点转动，且沿支承面m-m方向移动 当不考虑支承面的摩擦力时，反力将通过 铰A的中心， 并与支承面相垂直，即反力 的方向、作用点已知，仅大小未知。该支 座可用一根连杆表示，连杆的内力即代表 支座反力。 RA A 构造简图 mm 计算简图 (2)固定铰支座 位移特点： 仅容许绕A点转动 反力特点： 当不考虑支承面的摩擦力时，反力将通过 铰A的中心，并与支承面相垂直，即反力 的方向、作用点已知，仅大小未知。该支 座可用一根连杆表示，连杆的内力即代表 支座反力。 VA HA 构造简图 A 计算简图计算简图 (3)固定支座 A 构造简图 位移特点： 不容许A点有任何位移（无任何移动或 转动） 反力特点： 反力的大小、方向及作用点均未知。该支 座可用既不全平行又不全交于一点的三根 连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。 计算简图 VA HA MA 计算简图 (4) 定向支座 位移特点： 仅容许A点有轴向位移（无横向位移和 转动） 反力特点： 仅知反力的方向，作用点及大小均未知。 该支座可用平行两连杆表示。 计算简图 VA MA (4-a) A 构造简图 计算简图 A 构造简图 (4-b) 位移特点： 仅容许A点有横向位移（无轴向位移和 转动） 反力特点： 仅知反力的方向，作用点及大小均未知。 该支座可用平行两连杆表示。 HA MA 二二 空间结构的支座空间结构的支座（3 3种）种） （1）固定球形铰支座（点支座） 位移特点：仅容许结构绕球心A点做空间转动。 反力特点： 反力将通过铰A的中心，即仅知反力的作用 点，方向和大小未知。该支座可用交于一点 且不共面的三根连杆表示，连杆的内力即代 表支座反力。 由于这种支座使结构只能绕一点转动，故亦称点支座。 A 构造简图 计算简图 （2）可动圆柱型支座（线支座） 位移特点： 不仅容许结构绕球心A点做空间转动，而且 允许在支承面内沿垂直辊轴方向移动。 反力特点： 反力将通过铰A的中心，且在与移动方向相 垂直的平面内。即仅知反力的作用面，方向 和大小未知。该支座可用交于一点且在反力 作用面内的二根连杆表示，连杆的内力即代 表支座反力。 由于这种支座能使结构沿一直线转动，故亦称线支座线支座。 计算简图 A 构造简图 辊轴 支承面 （3）可动球型支座（面支座） 位移特点：不仅容许结构绕球心A点做空间转动，而且 允许在支承面内沿两方向移动。 反力特点：反力将通过铰A的中心，且与支承面相垂直 。即仅知反力的作用点，方向和大小未知。 该支座可用一根垂直于支承面的连杆表示， 连杆的内力即代表支座反力。 由于这种支座能使结构在支承面内转动，故亦称面支座面支座 计算简图 构造简图 A 1.31.3结构的计算简图结构的计算简图 (1)(1)计算简图的概念计算简图的概念 计算简图：计算简图： 为什么要做结构的计算简图？为什么要做结构的计算简图？ 选取计算简图的原则选取计算简图的原则 (a)从实际出发计算简图要反映实际结构的主要 性能和特点。 (b)分清主次，略去细节计算简图要便于计算。 护栏 在进行结构计算时，忽略结构的次要细节，显 示其基本特点，用一个简化的图形来代替实际 结构。这种简化图形称结构的计算简图。 (2)(2)结点的简化及分类结点的简化及分类 结点结点: : 在杆系结构中，若干根杆件相互连接的地 方，称为结点。 ( (a) a) 铰接点：铰接点：这种结点的特点是它所连接的各杆件 都可以绕结点转动，即在结点处各杆件之间的夹角 可以改变。 铰接点 ( (b) b) 刚接点刚接点：这种结点的特点是它所连接的各杆件 不能绕结点产生相对转动，即在结点处各杆件之间 的夹角保持不变。 刚接点 ( (c) c) 混合结点：混合结点： ( (d) d) 弹性铰结点：弹性铰结点： 1.41.4平面杆系结构的分类平面杆系结构的分类 （3）刚架 具有刚结点是刚架的主要特点，各杆主要承受弯矩 （2）拱 拱在竖向荷载的作用下，将产生水平推力 (a) 根据其结构特点可分为如下五类 结构 （4）桁架 具有铰结点是桁架的主要特点，各杆仅承受轴力 （5）组合结构 （1）梁 分为单跨梁和多跨梁，是一种受弯杆件 一部分杆件只承受轴力，其余杆件同时承受 弯矩和剪力 （b）根据所用的计算方法的特点如下两类 结构结构 （1 1）静定结构静定结构 （2 2）超静定结构超静定结构 若结构在荷载的作用下，所有的反力和任 一截面的内力均可由静力平衡方程确定， 则该结构称为静定结构 若结构在荷载的作用下，反力和任一截面 的内力无法由静力平衡方程全部确定，则 该结构则称为超静定结构 1.51.5荷载的分类荷载的分类 按照作用于结构上的时间久暂划分 荷载 （1 1）恒载恒载 指永久作用于结构上的荷载，如结构自重 （2 2）活载活载 指暂时作用于结构上的荷载，如桥梁上的车辆， 风、雪等 ( (a) a) 可动荷载可动荷载 指在结构上能占有任意位置的荷载， 如风、雪等 ( (b) b) 移动荷载移动荷载一系列相互平行、间距保持不变且 能在结构上移动