结构力学之绪论讲义

§1-1结构力学的任务和学习方法§1-2结构的计算简图和简化要点§1-3杆件结构的分类§1-4荷载的分类第一章绪论1、了解结构力学的任务；2、了解选取结构计算简图的重要性和基本原则；3、熟悉常见支座与结点的计算简图及其特性；4、了解结构及荷载的分类。通过本章的学习，同学们应该知道、了解以下四个方面的内容：一、结构和结构力学1、结构按照合理的方式用建筑材料组成的能承受一定荷载作用的物体或体系，称为“建筑结构”，简称为“结构”。或者说，结构是建筑物的承重骨架(承重系统)。结构的作用：起承受和传递荷载的作用。从几何角度来看，结构一般分为三类：即杆系(件)结构、板壳结构(薄壁结构)、实体(块体)结构。结构力学课程主要介绍的是杆系结构。§1-1结构力学的任务和学习方法古代建筑工程结构雅典神庙巴黎凯旋门

上海金贸大厦钢结构88层高420m（曾名列亚洲第一、世界第三）古罗马半圆拱建筑隋朝河北赵州桥世界第一拱(钢结构跨径550m)美在其中韵律、力量之美水利工程中的拱坝桁架梁板壳结构柱2、结构力学(1)结构力学是固体力学的一个分支；(2)结构力学是以结构(建筑结构)为研究对象的。力学：固体力学、流体力学、空气动力学等。固体力学：理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、岩体力学、断裂力学……。二、结构力学的任务和内容1、结构力学的任务(1)研究结构的组成规律和合理形式，合理选择计算简图。组成规律：保证结构各部分之间不发生相对运动，使结构能承受荷载，并且能够维持平衡。合理饮形式：有蝇效利仙用材代料，驼使其鸟性能手得以肚充分究发挥扣。(2锈)肚研究雅在静荷侧载作用殿下，栏结构悦的内力芬和变杏形的计必算原陡理和倡方法阶；(3宣)诸研究阳在动荷逃载作用明下，愧结构厘的动力识反应(动内扑力、动位裹移)的轧计算虏原理必和方咽法；(4劫)维研究还在静荷拜载作用纳下，踪蝶结构悼的稳定我性的计菜算原折理和调方法垂；(5项)间研究文在静荷换载作用市下，解结构察的极限描承载妹力的计猫算原氧理和瓜方法收；2、兄结构衣力学聚的研绢究目裹的(1喝)渔判断奴结构培能否尚承受确荷载访；结服构是陈否具蚊有几堵何不还变性菊；能到设计醉出“鹿受力植合理测、传袜力简喊捷”涝的结爸构。(2威)内力讯和变矮形的计插算，绿便于宋结构慰的强度痒和刚壮度的验弦算，隶保证读结构落具有搬充分止但非杜保守验的安戏全性但(强度刚储备)，裙保证袖结构雨产生雷的变努形在耀允许欢的范欠围之淋内。(3野)谈结构迷具有胳一定普的刚录度，脑才能键保证夹其稳载定性段，在跪动荷继载的妈作用蛇下才辆不致卵发生健过大李的振凳动。对于廉强度便、刚筋度和舟稳定资性问气题，钥不仅埋设计膜新的监结构贡时需涛要讨停论，高对于坚已经袖建成木的建伏筑物届结构晨当承苹受前炭所未愉预计们的荷献载时赵也必足须进陕行核炎算，懒确定腿结构宪是否溜能承贵担这旺种荷炒载、禾是否妨需要叶加固坟以及个提出销加固沉方案滑等可以厌说以阅上是结构草承载战力的计农算。3、妇结构斯力学渗的内筹容(1脖)甩承载河能力窜的计或算(允结构谎选定遍后)逼；内力毛分析：N(轴谷力)拒、Q(剪填力)酸、M(弯裤矩)蝴；变形咳计算：在无弹性演范围成内；(2铺)然动力挪反应卡：动平荷载卫作用帅下的嘱动内惠力和坛动位喷移(处电机世转动裹、地午震等贿)；(3燃)齿稳定功分析卵、塑走性分榨析：奥结构飘变形返进入绪塑性瞎阶段令以后湾的问贺题；(4纲)超杆系或结构繁的矩温阵位脾移分鼻析：涛适合锄电算馆的方背法。4、恋结构怨力学攀与其盈它学拌科的思关系结构智力学抛是理酸论力疑学、另材料牵力学拦的后绑续课留程、枕属于瓦专业预(技远术)湖基础辛课。辫在后奶续课惯程中武，结紫构力羽学除世与弹四性力狡学性快质相签近外词，又改为钢桐筋混棕凝土保结构平、钢产木结碰构、禽水工评结构灭等专舰业课旱提供义力学廉基础意。各学仇科的谢任务输：理论殖力学→讨暗论物储体机械动运动的基盼本规枯律；材料抬力学(结构技力学、弹性塔力学)是接研究单根膀杆件(杆系衔结构、实体视结构闷和板奏壳结往构)的强度、刚度和稳定兽性的计召算原衫理和帜计算撕方法产。三、看学习趟方法盟和注舍意事岁项首先晒，要蝇充分锡认识牛到结就构力食学课悉程对源本专划业的分重要贫性。1、拣学习者方法(1田)预一定汗注意稼分析抚方法复和解巷题思缸路，与从具犁体问竖题的嗓算法到中学允习分蔽析问驶题的哀一般忆方法储。如：诵从“已知→未知”；是“整体→局部→整体”的摆方法劳。(2产)讯认真罩听课售、做见好笔叙记，膀提高序听课跟效果顾。(3气)耍多练赌，必众须独窜立、偏高质蕉量的蚀完成劲所布玻置的冰作业刚。在对啄实际割结构再进行芝力学梅分析室时，潮通过却简化涨和假挽设，属略去纹某些挡次要年因素既，保盈留其兆主要益特征按，把怒实际斯结构边简化孤成一骨个用娇作力逝学分垄析的古结构日图形店，这斑个图析形就武称为结构袭的计毯算简俗图。可以献说，意计算笨简图惨的提孝出主练要是宣为了芹便于臭研究漏问题孩或者市说是萄为了纷使问帐题的叫研究传成为输可能所。从灶这个友意义宏上来暴讲，爽结构孙的计旗算简疯图是傍实际演结构普的主覆要特补点、疑主要萝矛盾字的抽赌象。一、乓计算翁简图竹的选努取原塘则：1、从实幼际出炭发计算斥简图愈必须希能反寸应实律际结株构的墙主要抢受力铜特性窝，确耍保计糠算结俯果可姨靠；2、分清插主次练，略勾去细湾节做在满晴足计蜂算精羡度要塑求的径条件开下，计算是简图怀应当哭尽量袜简单板，便松于计攻算。§1-2贱结附构的勺计算台简图臣和简语化要竿点二、娱计算护简图王的简悲化要混点1、泉结构维体系络的简斥化空间司结构惊→惜平菜面结刮构，便淹于计问算。平面殊结构：实完际结迅构都牵是空存间结饥构，吊但是铺当组布成结判构的常所有叔杆件擦的轴回线都敌位于袜某一光平面市内，摆并且抖荷载斑也作朵用在粗同一押平面聚内时凉，这毕种结蓄构称萄为平面边结构。注意：(琴1)教虽伏然杆洞件结要构是肉按平贺面结饿构进娱行处会理的牌，但植只是排按实技用而振且实志际上课认可西的近乌似程改度进蚀行简税化的诸；(2槽)井有些其空间洞结构托是无带法进刺行简鸟化的兔，或头简化花后近索似程抹度差蒙距太踢大，暖对于师这种究结构勉必须棋按空做间结例构来泄研究搬。2、哄杆件蒙的简贤化通常损杆件话的截罢面尺开寸比顶其长吩度小记得多貌，而饼截面主上的雀应力然又可荷以根凉据截炉面的文内力饮来确傅定，赞所以用杆罪件的伍轴线总代替挪杆件，略鸡去截沃面的绢形状译、尺看寸等窗因素仍。轴线杆件汪各截透面诸雄形心辫的连箭线；结点献杆件您之间贱的连流接区踏；杆长结点狸与结筑点之圆间的恰尺寸袜。注意：当截面击的尺袭寸>指1/堪4杆开长时，鄙若用辉轴线菠表示灵则引傻起较烫大的蒸误差称。3、继结哈点的郑简化按照买各种四连接撒的约仔束效焦用及违其力安学特匹性进抱行区堆分，庆平面隐杆件手结构翻的常因见的简结点锈类型边有：铰接故点、刚结既点、混合侦结点、定向氏结点及旋转勤弹性陡结点。特点：①骗不炉传递峡(承龄受)斑弯矩池→偏铰驳处弯价矩为症零；②依被连柱接的仗杆件泉只能才相对采转动膏，不蝴能相逐对平毫移。注意：这棍样的产铰结荒点实日际上挪并不村存在旅，一蔬般建检筑结缸构连哨接处巧都能指承受促一定盟的弯牧矩，锅但是毫当结军点处遣的弯吴矩小馋到可缘瑞以忽场略的盆时候分，就绣认为芽可以黑简化迎成铰声结点亚(双廉向铰窜)。由于痒理想骑铰结恐点与洗实际眨结点备之间马存在绳差距按，所趴以有委附加葬内力福(次内括力或次应干力)。通常错可以照忽略傲附加臭内力源，当辈不能禾忽略轮时，取可以仔参考箩有关曲文献颗进行偿计算俯。(2两)刚结铺点(单刚洋结点、复刚市结点)：镜刚性禾连接泡点。(1唯)铰结掉点(单铰尸结点、复铰当结点)：翼光滑听无摩被擦的浅理想小铰。特点：①歇可以趁承受鬼和传文递力锯、力密矩；②朗被连您接的映杆件桥间无屋相对拔转动彻和平路移→狭变形捧后杆祝件之妇间的轧夹角炮不变还。特点：兼敬有上蒜述两卵种结渡点的矮特性丘。①上面宇两个维杆件遣之间订是刚斤结在助一起仿的；②上面各两个滨杆件辈作为残一个疯整体营同下源面的岸杆件孤铰结克在一者起。(4析)定向棕结点：包贿括剪移哈定向纤结点和轴移总定向跌结点。剪移椒定向闹结点：是此指允档许剪剃切平请移的菠定向偷结点面。(3冈)混合隔结点(不完赢全铰群结点)：园铰结强点和距刚结什点的姜混合妹。剪移定向结点轴移定向结点轴移朵定向殃结点：是缩慧指允该许轴更向平该移的唉定向汁结点叛。特点：①低可以煤承受冲和传苍递力部矩；②洋被连坏接的俘杆件票间无麻相对仇转动疮但可延以相坟对平叹移→古变形认后杆洪件之停间的电夹角地不变亲。特点：迹①怎有支陕反力鼠矩M、水平者支反笼力X和竖闹向支关反力Y；②款不允为许竖调向位窑移和兵水平笛位移差，可危有一幸定转肉角弹由性变净形。5、垮材料炕性质贡的简渣化在土螺木、贸水利起工程意中结恭构所诵用的呜建筑卡材料战通常池为钢请、混秧凝土馒、砖伐、石井、木羡料等爷。在衬结构供计算约中，恼对这删些材芝料一牵般都固假设闹为连续写的、均匀卷的、各向宁同性培的、完全聪弹性或弹塑戴性的。6、饼荷载合的简捐化结构泳承受盏的荷膝载：体积历力和表面壁力。体积秤力：结冤构的狂自重勒或惯杏性力广等；表面顷力：是香由其惨它物屋体通峡过接单触面缎而传庄给结隆构的婆作用质力，贷如土楼压力满、车辆辆的孙轮压疾力等村。在杆能件结府构中唱把杆做件简盘化为肉轴线百，因晒此不缝管是胁体积溜力还钉是表佣面力访都可上以简统化为默作用宫在杆笨件轴膊线上缝的力菊。荷载烟按其午分布壁情况有可简干化为集中纲荷载和分布获荷载。例1喊-1燃和例忽1-袋2(P牧8)巧见图圈1-客1和兼图1百-2腹。图1-1图1-2§1友-3族杆件秒结构地的分泰类结构士的分敏类实应际上研是指贞结构麻计算赖简图秆的分马类。杆件捆结构济通常映可分扬为下奔列几此类：(1距)梁：(酱图1良-3a)是脆一种渡受弯属构件确，其乱轴线貌通常钻为直茫线。概梁可摔以是秤单跨互的或秤多跨落的。图1-3(a)(2暗)拱：拱垫(图味1-尺3b)的库轴线添为曲俗线，风其力串学特述点是继在竖伶向荷秧载作须用下斗有水雕平支壮座反穗力(烦推力垄)。图1-3(b)按计喷算特珍性分为静定蹦结构和超静炭定结茎构。静定溜结构：杆斩件的践内力掘(包美括反裤力)惹可由级平衡超条件爱唯一叫确定唉；超静谅定结汤构：杆杆件的则内力症(包归括反往力)脚由平射衡条贱件还波不能抗唯一像确定取，而音必须找同时耀考虑厉变形挺条件岗才能妇唯一杏确定旷。§1犹-4分荷载随的分痛类荷载坚：主动导作用趴于结同构的替外力脑(自惠重、漆水压废力和乡丰土压告力)垂。广义叶荷载还包寇括温浸度变歇化、全基础剧沉陷剑、材贡料收停缩等浑。荷载沈的确纠定是侵结构钱设计体中极糖为重脑要的早工作墨。荷缝载如低果估培计过痰大，福则设壁计的薄结构骨会过睡于笨勒重，悦造成遵浪费追；荷爱载如爽果估喇计过介低，百则设允计的脏结构顽将不剧够安跨全。荷载告可以缺根据裙不同矮特征偿进行吓分类料：根据敌荷载劫作用展时间危的久柳暂分搂为恒载和活载。恒载忘：长期旱作用斩在结哲构上留的不币变荷寇载(躲结构耽的自暑重或期土压击力)竟。活载盗：是在呈建筑浴物施榆工和角使用叠期间荒可能灿存在捕的可窝变荷蛋载(唉楼面丛荷载吹、屋冶面荷伶载、嚷吊车航荷载傻、雪悔载和葱风载硬等)恶。按作订用的地位置悦分为固定金荷载和移动矛荷载。固定述荷载谋：恒载某和部高分活洋载(糖如雪奴载、协风载悟)；移动殃荷