暨南大学《结构力学》课件-第1章绪论

结构力学暨南大学第一章绪论§1-1结构力学的任务和学习方法一、结构力学的研究对象

研究对象——工程结构

结构：构筑物中承担荷载的体系（承重骨架）。

如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水塔、桥梁、水坝、挡土墙等。二、结构的类型1、按几何特征分类（1）、杆件结构（杆系结构）：构件长度远远大于横截面尺寸。（2）、薄壁结构（板壳结构）：板壳的厚度比长度和宽度小得多。（3）、实体结构：结构的长、宽、高三个尺寸等量级。杆件结构（杆系结构）2.按材料性质、结构类型分类（略）如：钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结构等。如：梁结构、钢架（框架）结构、桁架结构、高层结构等。三、结构力学的任务和内容任务：1、研究结构的组成规律和合理形式。2、讨论结构在外因作用下的强度、刚度、稳定性、动力反应。3、培养能力：分析问题和解决问题的能力，自学能力，计算能力。内容：

１、如何将实际结构简化为计算简图。

２、研究各种计算简图的计算方法。

３、将分析和计算结果应用于实际结构的设计和施工。四、结构力学与其他课程的联系

结构力学是一门技术（基础）课。

先行课：数学（高等数学、线性代数等）；理论力学（力学的基本规律）；材料力学（与结构力学的研究对象不同）。

后继课：钢筋混凝土结构，砖石砌体结构，钢结构，木结构，水工结构等。（是这些课程的力学基础）

关联课：弹性力学，塑性力学，计算结构力学，有限单元法等课程。五、学习方法

本课程中，新的、纯粹的理论推导并不多，主要是将前面所学的理论力学、材料力学等课程的知识，综合应用在结构的分析和计算上。学习时要注意对问题的分析方法和解题思路。强调能力培养（分析、计算、自学、表达）。1、总结分析问题的一般方法：如，由已知领域向未知领域转化；由整体向局部转化，在由局部向整体转化。2、勤学多练：必须做一定量的习题，否则很难掌握结构力学的基本概念、基本原理和基本的分析方法。3、学习要求：（1）、预习；（2）、课堂记笔记，注意习题和课堂讨论课；（3）、独立、认真完成作业；（4）、主动答疑，多提问题。

§1-２结构计算简图及简化要点

一、计算简图（计算模型）计算简图：结构计算时，用以代表实际结构的简化图形。

1、简化的必要性：

（１）完全符合实际常不可能；（２）即使采用十分精确的计算简图，对工程需要和节省人力财力来说常不必要。２、简化原则：(1)反应实际：留主要因素,以反映结构的主要受力性能；(2)计算简单（力求），去次要因素。

3、其它条件：

(1)结构重要与否;(2)不同设计阶段要求：初步——简单,施工图阶段——复杂;(3)计算问题性质：静力——繁,动力——简;工具：手算——简,电算——繁（精确）;(4)新型结构,常用结构所取计算简图繁简不同。二、杆件结构体系可简化的因素

（结构体系的简化）

1、空间——平面

杆件结构可分为空间、平面两大类型。实际结构体系均为空间结构体系，不是所有的体系都能简化为平面体系。

2、杆件——轴线

直杆、曲杆均可，条件：（１）小变形、（２）平截面假定。3、结点（杆件间连接）的简化

杆件结构中，两个或两个以上的杆件共同连接处称为结点。

(1)、铰结点：连接的各杆在连接处不能相对移动（传递力）,可相对转动（不传递力矩）。(2)、刚结点：连接的各杆在连接处，不能相对移动（传递力），不能相对转动（传递力矩）。变形前后在结点处各杆端切线夹角不变

4、结构与基础间连接（支座）的简化滚轴支座（活动铰支座）可水平移动，不可竖向移动。支座的计算简图——用支座链杆表示支座优点：支座对结构的约束条件比较明确

支座反力的数目＝链杆的数目Fy

(2)、铰支座（固定铰支座）可转动，不可移动。反力作用点已知，方向不知，反力可分为Fx，Fy方向。FxFy

（3）、定向（滑动）支座：

不可转动，可沿一个方向滑动，分解为一个反力矩Ｍ和一个反力Fy（或Fx）。FyM（4）、固定支座：被支撑部分完全被固定（转动、移动），分解为三个反力Fx、Fy、Ｍ。（5）、＊弹性支座。细石混凝土FxFyM

5、材料性质的简化

为简化计算，材料一般设为连续、均匀、各向同性、完全弹性或弹塑性的。OσεOσε6、荷载的简化

作用在结构上的荷载的确定是一个复杂的问题。其中包括：体积力（自重、惯性力等）;表面力（其它物体通过接触面传来的力）。可以简化为：较为均匀的分布力——均布荷载短段分布力——集中荷载温度改变，支座移动，材料收缩也可视为荷载，称为广义荷载。结构计算简图举例

§1-3杆件结构分类（自学）

这里杆件结构分类指的是:结构计算简图的分类(按结构特性分)。自学中应注意各类结构的构造特点，以及由此而产生的受力特点。（1）、梁：受弯杆，可单跨、可多跨。(2)、拱：杆轴一般为曲线，竖向荷载作用下，有水平支座反力（推力）。（3）、桁架：由直杆组成，结点为铰结点。（4）、刚架：受弯构件组成，直杆、结点形式主要为刚结点。（5）、组合结构：梁或刚架与桁架组合在一起，有组合结点。

§１—４荷载的分类（自学）

荷载的确定是结构设计中极为重要的工作。需周密、谨慎；应根据国家建筑规范、进行现场调查等。荷载分类：

1、作用时间恒载—长期作用在结构上的不变（重量、位置）荷载。如：自重、固定设备。

活载—暂时作用在结构上的可变（位置）荷载。

可动荷载：人群、风雪等；移动荷载：车辆、吊车等。

2、作用性质：

静力荷载—数量、方向、位置不随时间变化或变化缓慢，无显著加速度的荷载。

动力荷载—随时间迅速变化、产生显著的加速度，有不可忽视的惯性力。力学既属于自然科学也属于工程科学，它的基础性和应用性同样鲜明。附:力学与土木工程虽然人们早就会建造房屋了，但直到掌握了丰富的力学知识以后，才有可能建造摩天大楼、跨海大桥、地铁以及海底隧道