《结构力学绪论》PPT课件.ppt

西南交大希望学院结构力学多媒体课件 一 结构力学的主要内容 1 研究对象 结构 就是建筑物中起着承重作用的骨架 它由承重构件组成 土木工程及水利工程中常见的结构有 刚架 桁架 拱 水坝 墩式码头等 根据几何形状可以把它们分成四大类 杆系结构 板壳结构 实体结构 悬索结构 高层建筑结构 桥梁结构 水工结构 杆系结构 由若干根杆件组成 杆件的几何特征是 其长度远远大于杆件截面的宽度和高度 板壳结构 其厚度远远小于长度和宽度两方面尺寸的结构 实体结构 是指三个尺寸大约为同量级的结构 结构力学的研究对象是 杆系结构 悬索结构 通常以仅能承受拉力的柔性缆l n索作为主要受力构件 挡土墙 沪定铁索桥 跨越大渡河 位于川 藏要道 是铁索桥中现存制作最精良的一座 桥始建于清康熙四十四年 公元1705年 次年完成 桥净跨100米 桥宽2 8米 上铺木板 底索 根 每根索长约128米 两侧各有两根栏杆索 由四川善于制作铁索桥的全天州修建 两岸右砌桥台 用台身自重来平衡铁索的拉力 悬索桥 2 主要研究内容1结构由荷载 支座移动 温度变化 制造误差等 广义荷载 引起的内力计算 称为强度计算 2结构由荷载 支座移动 温度变化 制造误差等 广义荷载 引起的变形及位移计算 称为刚度计算 3结构的稳定计算 4结构的组成规律及计算简图的选择 3 结构力学与其它课程的关系理论力学和材料力学是结构力学的先修课程 专业课程 钢筋混凝土结构 钢结构 桥梁结构等 是结构力学的后续课程 二 结构的计算简图 在工程设计中对结构进行力学分析时 需要一个图形 这个图形与实际结构完全一样 实际上是做不到的 因此必须对实际结构进行抽象和简化 得到一个计算时所用的计算简图 抽象和简化必须遵循以下原则 1 正确反映结构的实际受力情况 使计算结果与实际情况比较吻合 2 略去次要因数 便于分析和计算 1 杆件体系的简化 实际工程结构都是空间结构 在大多数情况下 常可忽略一些次要的空间约束而将其简化为平面结构 使计算得到简化 本书主要讨论平面杆件结构的计算问题 2 杆件的简化杆件可以用轴线来表示 原因是 内力只与杆件的长度有关 与截面的宽度和高度无关 3 结点的简化杆件与杆件的连接点称为 结点 节点 结点的简化分两类 铰结点和刚结点 铰结点几何特征 各杆可以绕结点自由转动 受力状况 不会引起杆端弯矩 表示方法 例如 图示木屋架的结点 巴黎艾菲尔铁塔 324米 国家体育场的 鸟巢 是由一系列辐射式门式钢桁架围绕碗状坐席区旋转而成 结构科学简洁 设计新颖独特 为国际上极富特色的巨型建筑 表示方法 例如 图示现浇钢筋混凝土框架的结点 刚结点几何特征 各杆不能绕结点作相对转动 受力状况 由于结点能阻止杆件之间发生相对转动 因此杆端有弯矩 剪力和轴力 高层建筑中 通过斜撑 加强结构的抗风能力 同时也起到了跨间支撑作用 组合结点 又称不完全铰结点或半铰结点 在同一结点上 部分刚结 部分铰结 支座 结构与基础或支承部分连接的装置 4 支座的简化对平面结构一般可以简化成以下四种形式 可动铰支座只能约束竖向运动的支座称为 可动铰支座表示方法 例如 把梁放在柱顶上 不作任何处理 其支座就可简化成可动铰支座 固定铰支座能约束竖向和水平运动的支座称为 固定铰支座表示方法 例如 把屋架放在柱顶上 并与柱顶的预埋件连接 这样的支座可简化成固定铰支座 固定支座能约束竖向 水平和转动的支座称为 固定支座表示方法 例如 柱子与基础完全现浇在一起 而且柱子的钢筋插入基础一定距离 那么柱子的支座就可简化成固定支座 定向支座 滑动支座 双链杆支座 弹性支座 均匀分布载荷 线性 非均匀 分布载荷 集中力偶 5 荷载简化 体分布与面分布荷载 集中力 集中力偶 线分布荷载 荷载 三 荷载分类 广义上指能引起结构受力和变形的所有外因 狭义上的荷载 即指作用在结构上的主动力 1 按作用时间分类 恒载 活载 2 按作用性质分类 静力荷载 动力荷载 3 按分布情况分类 集中荷载 分布荷载 四 结构的计算简图示例 例1 例2 五 杆系结构形式 1 梁有简支梁 悬臂梁 曲梁 多跨静定梁和超静定梁等 按结构受力和变形特性分 2 拱有三铰拱 两铰拱 无铰拱等 两铰拱 三铰拱 无铰拱 4 刚架 按结构计算特性分 1 静定结构 其杆件内力 包括反力 可由平衡条件惟一确定 2 超静定结构 其杆件内力 包括反力 仅由平衡条件还不能惟一确定 而必须同时考虑变形条件才能惟一确定 按结构几何特性分 1 平面结构 各杆的轴线和外力的作用线均在同一平面内 2 空间结构 各杆的轴线不在同一平面内 如空间刚架 电视塔等 上海南浦大桥 赵州桥 591 599年 跨度37 4米 采用拱高只有7米的浅拱 敞肩拱 敞肩拱的运用为世界桥梁史上的首创 并有 世界桥梁鼻祖 的美誉 大拱两端肩上各有2个小拱叫做 敞肩拱 水大时可以分洪 减弱洪水对桥身的冲击 又可节省石料 减轻桥身的重量 剪力墙结构 框剪结