结构力学第一章绪论(彭旭龙)

结构力学,长沙理工大学土木建筑学院力学系,材料力学长沙理工大学力学系,结构力学长沙理工大学力学系,第1章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,第1章绪论,结构力学第一章绪论,1.1结构力学的研究对象和任务1.2结构的计算简图和分类1.3荷载的分类,材料力学长沙理工大学力学系,1.1结构力学的研究对象和任务,工程结构（结构）：由建筑材料按照一定方式组成并能承受荷载作用的物体或体系。,高层建筑,水利工程,结构力学第一章绪论,桥梁工程,1.1结构力学的研究对象和任务,材料力学长沙理工大学力学系,结构力学第一章绪论,大跨结构,材料力学长沙理工大学力学系,1.1结构力学的研究对象和任务,结构力学第一章绪论,高耸结构,材料力学长沙理工大学力学系,1.1结构力学的研究对象和任务,核电建筑,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.1结构力学的研究对象和任务,结构按几何特征可分为三种类型：,杆件结构,薄壁结构,块体结构,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.1结构力学的研究对象和任务,理论力学：讨论刚体的静力学、运动学和动力学问题材料力学：研究单根杆件的强度、刚度和稳定性问题弹性力学：实体结构和板壳结构为主要研究对象,结构力学的研究对象：杆系结构,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.1结构力学的研究对象和任务,结构力学的研究任务：,（1）研究杆系结构的组成规律及其合理的组成形式，以及结构计算简图的合理选择；（2）研究杆系结构在荷载、温度变化和支座沉陷等因素作用下，结构各部分的内力计算和位移计算，以保证结构由足够的强度和刚度；（3）研究杆系结构在动力荷载作用下的结构动力响应。,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.1结构的计算简图,确定计算简图的原则：（1）保证设计上的足够精度；（2）使计算尽可能简化。,实际结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析，既不可能，也无必要。结构的计算简图是力学计算的基础，极为重要。在结构计算中，经过科学抽象加以简化，用以代替实际结构的计算图形，称为结构的计算简图。,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,结构力学第二章几何组成分析,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,结构的简化通常包括：（1）结构杆件的简化；（2）支座和结点的简化；（3）荷载的简化。,1）结构杆件的简化,略去杆件的具体形状，以一根轴线来表示,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,2）支座的简化,支座：把结构和基础联系起来，以固定结构位置的装置,（1）活动铰支座,支座反力,限制X向位移,限制Y向位移,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,2）支座的简化,（2）固定铰支座,固定铰支座,固定铰支座反力,限制X、Y向位移,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,2）支座的简化,（3）固定支座,固定支座反力,限制X、Y向位移及转动,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,2）支座的简化,（4）定向支座（滑动支座）,支座反力,限制Y位移及转动,限制X位移及转动,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,3）结点的简化,（1）铰结点,单铰结点,复铰结点,特征：所联结的各杆件都可以绕结点自由转动。由于各杆端没有转动约束，相应地无杆端弯矩。,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,3）结点的简化,（2）刚结点,单刚结点,复刚结点,特征：所联结的各杆件不能绕结点自由转动，即在结点处各杆端之间的夹角始终保持不变。,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,3）结点的简化,（3）组合结点,特征：在同一结点上，某些杆件间相互刚结，而另一些杆间互相铰接，又称半铰结点。,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.2结构的简化,4）荷载的简化：线荷载、集中荷载、力偶荷载,荷载,体积力,表面力,集中荷载：作用面积不大,分布荷载：作用在较大面积,其他物体通过接触面传给结构的作用力,结构的自重或惯性力,例如：汽车荷载,例：人群、自重和风力,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.3结构的分类,平面杆系结构，根据其组成特征和受力特点分为：梁、拱、桁架、刚架、组合结构。,（1）梁：由水平（或斜向）放置杆件构成。梁构件主要承受弯曲变形，是受弯构件。,连续梁（直线）,曲梁（曲线）,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.3结构的分类,（2）拱：一般由曲杆构成。在竖向荷载作用下有水平支座反力。,不等高三铰拱,等高两铰拱,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.3结构的分类,（3）桁架：由若干直杆在两端用铰结点连接构成。桁架杆件主要承受轴向变形，是拉压构件。,平面桁架,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.3结构的分类,（4）刚架：不同方向的杆件用结点（一般都有刚结点）连接构成。刚架杆件以受弯为主，所以又叫梁式构件。,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.2结构的计算简图和分类,1.2.3结构的分类,（5）组合结构：由梁式构件和拉压构件构成。,梁式杆,排架,一种工业厂房用的特殊组合结构,柱,柱,柱,屋架,屋架,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.3荷载的分类,（1）按荷载作用时间分,恒载,活载,作用在结构上可变的荷载如：楼面荷载、风荷载、吊车荷载,作用在结构上不变的荷载如：结构自重或土压力,（2）按荷载作用性质分,动荷载,荷载（大小、方向、作用线）随时间迅速变化，并使结构发生不容忽视的惯性力。,荷载由零加至最后值，且在加载过程中结构始终保持静力平衡，即可忽略惯性力的影响。,静荷载,结构力学第一章绪论,材料力学长沙理工大学力学系,1.3荷载的分类,（3）按荷载作用范围分,集中荷载,分布荷载,分布作用在一定面积或长度上的荷载，如：风、雪、自重。,荷载的作用面积相对于总面积是微小的，