结构力学绪论

1、第一章 For personal use only in study and research; not for commercial use第二章第三章绪论1.1结构力学的研究内容一、结构的概念建筑物和工程设施中，起主要受力、传力及支承作用的 骨架部分。二、结构的分类1、按构件的几何特征分为：杆系结构（空间或平面）；板壳（薄壁:薄板、薄壳） 结构；实体结构。（1）杆系结构：由杆件组成。几何特征：横截面 << 长度图1.1杆系结构<2>、板壳（薄壁：薄板、薄壳）结构几何特征：厚度 <<长度和宽度图1.2板壳结构<3>、实体结构几何特征：任何一个方

2、向的尺寸都不能被忽略掉图1.3实体结构2、按结构型式划分为：砖混结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等；3、从建筑材料划分：砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、组合结构等；4、从空间角度划分：平面结构、空间结构等；三、结构力学研究的对象理论力学：刚体材料力学：变形体（单个杆件：简支梁、悬臂梁、伸臂梁）结构力学：变形体（平面杆系结构：多跨梁、桁架、刚架、组合结构、拱）四、结构力学研究的内容<1>研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的 内力（强度计算）；<2>研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的变形（刚度计算）；<3>分析

3、平面杆系结构的稳定性；<4>探讨平面杆系结构的组成规律及合理形式（几何构造分析）;结构力学基础几何组底分析静宦结构曼力分析结构位移计算刚架4拱桁架I组合结构 r力法超静定结构受力分折|位移法影响线计算结构力学结构力学专题i力矩分配法 结构矩阵分析实验结构动力计算结构穩定计算“结构力学应用举例说明:设计思路钢迩昆涯土结构:钢结构：估律尺寸從裁计聲内力计聲内力组合配蜀荷栽计算内力计尊内力组台藪面选择钢筋混凝土悬臂梁，只考虑自重，钢筋应该配在上部，还是下部？为什么?脚手架（超静定桁架）的设计1.2结构的计算简图、结构计算简图在结构计算中，用以代替实际结构，并反应实际结构主要受力和变形特点

4、的 计算模型。二、结构计算简图的简化原则选取的原则是： 1要从实际出发2、要分清主次既要尽可能正确反映结构的实际工作状态，又要尽可能使计算简化。计算简图不是唯一的：根据不同的要求和具体情况，对于同一实际结构也可 选取不同的计算简图。例如：初步设计阶段，可选取比较粗略的计算简图，施工 图设计阶段，则可选取较为精确的计算简图；用手算时，可选取较为简单的计算 简图，用电算时，则可选取较为复杂的计算简图。三、实际杆件结构的简化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 束而将其分解为平面结构，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（几何

5、形式）的简化无论是直杆或曲杆，均可以其轴线（截面形心的连线）代替杆件，而将杆轴线 形成的几何轮廓来代替原结构。3、约束的简化体系运动时可以独立改变的座标的数目，称为该体系的自由度。平面内一个点的自由度为2,如图1.15（a）所示；平面内一个刚片的自由度为 3。刚片：体系的几何组成分析不考虑材料的应变，任一杆件 （或体系中一几何 不变部分）均可看为一个刚体，一个平面刚体称为一个刚片。（a）点（b）刚片图1.4自由度减少自由度的装置称为 约束（或联系）。可以减少1个自由度的装置是1个约 束。约束分内部约束和外部约束。支座为外部约束，节(结)点为内部约束。支座的简化：(1) 活(滑)动铰支座(轴支座

6、、辊轴支座)(2) 固定铰支座(不动铰支座)(3) 固定支座(4) 定向支座(滑动支座，双链杆支座)(5) 弹性支座其约束力的个数和方向如下图所示：£图1.5滑动铰支座图1.6固定铰支座图1.7固端支座图1.8定向支座Ai抗转动弹14支庵A图1.9弹性支座连接结点的简化结构中的结点也称之为内部 约束，可简化为链杆、铰结点、刚结点、组合结占八、（链杆）图1.10链杆（支杆）一个链杆可以提供一个约束。（2）铰结点：其变形特征和受力特点是，汇交于结点的各杆端 可以绕结点自 由转动；在铰结点处，只能承受和传递力，而不能传递力偶，如下图所示。（a）单铰结点（b）复铰结点(C)(d)图1.11铰

7、结点连接两个杆的铰结点叫做单铰（提供2个约束），连接两个及以上杆件的铰结 点叫做复铰（连接n个刚片的复铰可折算成（n-1）个单铰，提供2（n-1）个约束）。（2）刚结点：其变形特征和受力特点是：汇交于结点的各杆端之间不能发生相对转动；刚结点处不但能承受和传递力，而且能承受和传递力偶。连接两个杆的刚结点叫做 单刚结点（提供3个约束），连接两个及以上杆件的 刚结点叫做复刚节点，连接n个刚片的复刚结可折算成（n-1）个单刚结，提供3（n-1）个约束）IABAEI AIIITI-C0II单刚结点（b）复刚结点图1.12刚结点（3）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

8、铰结。图1.13组合结点5、材料性质的简化一般均假设为连续、均匀，各向同性、弹性。6荷载的简化集中荷载：次梁主梁（kN）;柱自重线荷载：梁的自重（kN/m）面荷载：板的自重（kN/m2）1.3平面杆系结构的分类不同的分类方法：一、按结构坐标维度分类平面杆系结构、空间杆系结构二、按计算特性分类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。三、按结构的受力和变形特性分类（1） 梁梁是一种受弯构件，一般水平 （或斜向 ）放置，其轴线通常为直线。可能单跨、多跨。内力一般有 弯矩 和剪

9、力 ，以弯矩为主。（2） 刚架 不同方向的杆件用结点 （至少有一刚结点 ）连接构成，结点多为刚结点。刚架杆件内力一般有 弯矩、剪力 和轴力，以弯矩为主。所以又叫梁式构件。（3） 桁架由若干直杆在两端用 铰结点连接构成。桁架杆件在 结点荷载 作用下，承受轴向变形，是轴向拉、压构件，只受 轴力 ，均为二力杆。（4）拱拱的轴线为曲线， 且在竖向荷载作用下会产生水平反力 （推力 ）。这使得拱内弯矩和剪力比同跨度、同荷载的梁的为小。其内力以 压力为主。（5）组合结构 由梁式杆 和桁架杆 构成。常见的组合结构：排架。（6）悬索结构 悬索结构通常以仅能承受 拉力 的柔性缆索作为主要受力构件。1.4 荷载分类

10、一、按作用时间长短分类 恒载：永久作用在结构上。如结构自重、永久设备重量。 活载 ：暂时作用在结构上。如人群、风、雪 （在结构上可占有任意位置的可 动荷载 ）及车辆、吊车 （在结构上平行移动并保持间距不变的移动荷载 ） 。二、按作用位置是否变化 固定荷载 移动荷载三、按作用性质 （是否考虑惯性力影响 ） 静力荷载 ：荷载由零加至最后值的加载过程中， 结构始终保持静力平衡， 即 可忽略惯性力的影响。动力荷载 ：要考虑惯性力影响，如地震作用。四、按与结构的接触情况：直接荷载、间接荷载注： 1、荷载（直接作用 ）：作用在结构上的主动力。2、某些非荷载因素 （间接作用 ），如：制造（加工）误差、温度变

11、化 （材料变形 ）、 基础沉降等也会在结构中产生内力、变形。小结：1、结构的定义2、从实际结构到计算简图的简化：材料、结构体系、杆件、结点、支座、 荷载3、杆系结构分类及分类依据：按受力特征分为：梁、刚架、桁架、拱、组 合结构。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Po

12、ur l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.TObgjD aJirogefi , KOTOpbie ucnoE3yroTCHg贝刃 o6yqeHUE , ucc 贝 egoBaHKOMMepqeckuxqe 贝 ax.以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werd