结构力学(绪论)

1、第一章绪论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局部.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

2、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；YY结施力学根底结构力学专题<结余学几何组成分析静定结构受力分析结构位移计算架架

3、合法梁刚S桁斐力修三定结构置力分柝位移法影响线计算结构力学r结构动力计算结构稳定计算“I结构极限荷载“,结构力学应用举例说明:设计思路I力矩分配法'结构矩阵分析实验估算尺寸荷载计算内力计算内力组合配筋钢结性荷戟计算内力计算内力地台截面选择校核钢筋混凝土悬臂梁,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,并反响实际结构主要受力和变形特点的计算模型.、结构计算简图的简化原那么选取的原那么是：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

4、：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,可选取比拟粗略的计算简图,施工图设计阶段,那么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,那么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

5、.平面内一个点的自由度为2,如图1.15a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局部均可看为一个刚体,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活滑动较支座轴支座、*K轴支座(2)固定较支座(不动钱支座)(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列图所示：图1.5滑动较支座图1.6固定较支座图1.7固端支座抗铸动算性支座.j卢s零图1.

6、8定向支座图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、较结点、刚结点、组合结点.(链杆)图1.10链杆支杆一个链杆可以提供一个约束.2较结点：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；在较结点处,只能承受和传递力,而不能传递力偶,如下列图所示.Aa单校结点(b)复校结点c*A1)图1.11校结点连接两个杆的钱结点叫做单校提供2个约束,连接两个及以上杆件的钱结点叫做复校连接n个刚片的复较可折算成n-1个单较,提供2n-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

7、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3n-1BAEDIAIIIII(b)复刚结点(a)单刚结点图1.12刚结点图1.13组合结点组合结点(又称不完全较结点或半较结点)：在同一结点上,局部刚结,部分校结.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(

8、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.、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-由假设干直杆在两端用钱结点连接构成.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

9、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