结构力学-课堂教学课堂内容

基本要求：了解结构力学的任务，与其它课程的关系及常见杆件结构的分类。掌握结构计算简图的概念和确定结构计算简图的原则。

杆件结构的支座、结点类型和特点及荷载分类。结

结

象结

结构

构

构

构和的和力与荷

计

学

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研分

简

究

分类图务对类Chapter

1Intrduction一、结构(structure)由建筑材料筑成，能承受荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构。如：

结构、桥梁、涵洞、水坝、挡土墙……。§1.1结构和结构的分类框架结构塔桅结构（空间桁架）悬索桥（悬索）体育馆（板、壳结构）拱桥（无铰拱）二、结构的分类：按几何形状结构可分为：杆系结构(structureof

bar

system)

：构件的横截面尺寸<<长度尺寸；板壳结构(plate

and

s structure)

：构件的厚度<<表面尺寸；实体结构(massive

structure)：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。学科研究对象研究任务理论力学质点、刚体物体机械运动的一般规律材料力学单根杆件变形体的强度、刚度

和稳定性结构力学杆件结构弹性力学板壳、实体结构§1.2结构力学的研究对象、任务和方法一、结构力学的研究对象是杆系结构各力学课程的比较：由此可见：结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性的一门学科。二、结构力学的任务1、研究荷载等因素在结构中所产生的内力（强度计算）；2、计算荷载等因素所产生的变形（刚度计算）；3、分析结构的稳定性（稳定性计算）；4、探讨结构的组成规律及合理形式。进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安全和经济的要求。计算刚度的目的，在于保证结构不至于发生过大的变形，以至于影响正常使用。研究组成规律目的，在于保证结构各部分，不至于发生相对的刚体运动，而能承受荷载维持平衡。探讨结构合理的形式，是为了有效地利用材料，使其性能得到充分发挥。三、研究方法：在小变形、材料满足 定律的假设下综合考虑以下 面的条件，建立各种计算方法。1、静力平衡；2、几何连续；3、物理关系！！，四、结构力学的发展我国的木架建筑在新石器时代晚期就初具规模。隋代建造的赵州桥，它那造型艺术与结构功能的巧妙结构形式与材料性能的巧妙结合，堪称一绝。秦代时期的都江堰，设计精巧，规模宏伟，至今仍发挥着灌溉作用。十九世纪前半期，形成了结构力学理论的初步基础，并从古典力学中划分出来，成为一门独立的学科。十九世纪后半期，建立了关于结构变形和超静定结构的一般理论。二十世纪初期，产生了位移法及其派生的各种渐进法和近似法。随着生产力的不断发展，塑性理论、结构稳定和结构动力学的计算理论也有了迅速的发展。二十世纪中期，计算机用于结构力学，使结构力学为生产建设服务的能力有了量级上的变化。这种强有力的计算

，使空间结构、

特殊结构、

结构抗震、

结构的弹塑性分析以及结构优化设计的理论与方法得到了迅速的发展和应用。§1.3

结构的计算简图(computing

model

of

structure

)一、选取结构的计算简图必要性、重要性：将实际结构作适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点。这种代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。合理地选取结构的计算简图是结构计算中的一项极其重要而又必须首先解决的问题。二、选取结构的计算简图的原则：1、能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况。2、忽略次要因素，便于分析计算。三、影响计算简图选取的主要因素：1、结构的重要性：重要结构——精；次要结构——粗；2、设计阶段：初步设计——粗；技术设计——精；3、计算问题的性质：静力计算——精；动力计算——粗；4、计算工具：先进——精；简陋——粗。四、结构简化的几个主要方面1、结构体系的简化一般结构实际上都是空间结构，各部相连成为一空间整体，以承受各方向可能出现的荷载。在多数情况下，常忽略一些次要的空间约束，而将实际结构分解为平面结构。2、杆件的简化杆件用其轴线表示，杆件之间的连接区用结点表示，杆长用结点间距表示，荷载作用于轴线上。3、结点的简化杆件间的连接区通常简化成为三种理想情况：（1）铰结点：约束各杆端不能相对移动，但可相对转动；可以传递力，不能传递力矩。刚结点：连接各杆端既不能相对移动，又不能相对转动；既可以传递力，又可传递力矩。组合结点：是一些杆端为刚结，另一些杆端为铰结。！！示例示例返回↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓P↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓4、支座的简化（1）滚轴支座：约束杆端不能竖向移动，但可水平移动和转动。只有竖向反力。移动，而沿其定向支座：允许杆端沿一定方向它方向不能移动，也不能转动。固定支座(fixed

support)：约束杆端不能移动也不能转动，有三个反力分量。铰支座(hinge

support)：约束杆端不能移动，但可以转动。有两个互相垂直的反力，或 为一个合力。5、材料的性质的简化对组成结构的建筑材料，一般都假定为均匀连续、各向同性、完全弹性(或弹塑性)。6、荷载的简化

体力和面力均简化为作用在轴线上的分布荷载和集中荷载。！！↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l结构的计算简图举例例1：例2：例3：细石混凝土填充↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓壳体结构实体结构板返回沥青麻刀填充细石混凝土填充R（大小方向未知）YMXY铰支座X固定端支座返回与滚动较之作比较YMXM定向支座Y滚轴支座用于大型钢桥用于中、小型结构返回铰结点刚结点组合结点返回返回横向荷载下返回PPPPP纵向荷载下Q超静定结构(statically

indeterminate

structure)静定结构按连接方法，结构可分为：按计算方法，结构可分为：静定结构、超静定结构按空间概念，结构可分为：平面结构、空间结构1、梁(beam)(statically

determinate

structure)3、桁架(truss)5、组合结构(composite

structure)4、刚架(frame)(arch)§1.4杆件结构的分类2、•拱郑州大学土木编制平面结构空间结构按作用时间的久暂可分为:1、恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。2、活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。按作用位置是否改变可分为