结构力学课件_第1章

1、结构力学第一章第一章研究对象研究对象由建筑材料按合理方式组由建筑材料按合理方式组成的建筑物和工程建设中成的建筑物和工程建设中承受、传递荷载起骨架作承受、传递荷载起骨架作用的工程体系。用的工程体系。(structure)现代结构力学现代结构力学将工程项目从论证到设计将工程项目从论证到设计从施工到使用期内维护的从施工到使用期内维护的整个过程作为大系统，研整个过程作为大系统，研究大系统中的各种力学问究大系统中的各种力学问题题狭义结构力学狭义结构力学由杆系组成的体系（由杆系组成的体系（*）广义结构力学广义结构力学可变形的物体系可变形的物体系杆杆板板块块结构力学研究的内容包括结构力学研究的内容包括控制控

2、制通过控制理论和控制技术，智能化通过控制理论和控制技术，智能化地抵御外界作用下的结构反应。地抵御外界作用下的结构反应。分析分析结构在外因作用下的反应。通过分结构在外因作用下的反应。通过分析使设计的结构既经济合理，又安析使设计的结构既经济合理，又安全可靠。全可靠。识别识别通过系统的反馈信息，确定体系内通过系统的反馈信息，确定体系内在实质（系统识别）或外界作用在实质（系统识别）或外界作用（荷载识别）。（荷载识别）。结构动力分析结构动力分析主要研究结构动特性及在动主要研究结构动特性及在动荷载作用下的动反应分析。荷载作用下的动反应分析。结构静力分析结构静力分析研究结构的组成规律、外界研究结构的组成规律

3、、外界因素作用下结构受力变形及稳定的因素作用下结构受力变形及稳定的计算原理和计算方法，移动荷载作计算原理和计算方法，移动荷载作用下结构设计特点和方法。用下结构设计特点和方法。结构计算机分析结构计算机分析简单介绍应用计算机进行结简单介绍应用计算机进行结构分析的基本原理和方法。构分析的基本原理和方法。本课以分析为主要工作本课以分析为主要工作本课与其它课程的关系本课与其它课程的关系高等数学高等数学 作为分析工具作为分析工具理论力学理论力学 着重讨论物体的机械运动着重讨论物体的机械运动材料力学材料力学 以单杆作为对象，讨论应力以单杆作为对象，讨论应力-应变关系应变关系弹性力学弹性力学 以实体和板壳结构

4、为研究对象以实体和板壳结构为研究对象结构力学结构力学 重点研究杆系结构，它为钢混结构、重点研究杆系结构，它为钢混结构、钢木结构，水工结构等专业课提供力钢木结构，水工结构等专业课提供力学基础和设计依据。学基础和设计依据。高层建筑高层建筑水利工程水利工程桥梁工程桥梁工程大跨结构大跨结构高耸结构高耸结构核电建筑核电建筑体育建筑体育建筑力学建模力学建模 分析实际结构，需要利用力学分析实际结构，需要利用力学知识、结构知识和工程实践经知识、结构知识和工程实践经验，经科学的抽象，并根据实验，经科学的抽象，并根据实际受力、变形规律等主要因素，际受力、变形规律等主要因素，对结构进行合理简化。对结构进行合理简化。

5、简化原则简化原则 ：尽可能符合实际；尽可能简单：尽可能符合实际；尽可能简单简化内容简化内容 ：体系、构件、连接及荷载：体系、构件、连接及荷载计算简图计算简图1.1.结构体系的简化结构体系的简化2.2.杆件的简化杆件的简化杆件简化： 由杆的特征，截面应力可根据截面内力确由杆的特征，截面应力可根据截面内力确定，而内力只沿杆长方向变化，因此杆的简图定，而内力只沿杆长方向变化，因此杆的简图可用轴线代替。杆件连接点用结点表示；杆长可用轴线代替。杆件连接点用结点表示；杆长用结点间的距离表示；荷载作用点移到轴线上用结点间的距离表示；荷载作用点移到轴线上FP2FP1(1) (1) 铰结点铰结点(2) (2)

6、刚结点刚结点3.3.杆件间连接的简化杆件间连接的简化(3) (3) 定向结点定向结点连接简化：l铰铰 结结 点点 被连接的杆件在连接处不能被连接的杆件在连接处不能移动但可转动移动但可转动铰结点铰结点l组合结点组合结点 被连接的杆件在连接处不能移动被连接的杆件在连接处不能移动但部分杆可转动但部分杆可转动l刚刚 结结 点点 被连接的杆件在连接处不能移动被连接的杆件在连接处不能移动亦不可相对转动亦不可相对转动刚结点刚结点单铰结点单铰结点复铰结点复铰结点单刚结点单刚结点复刚结点复刚结点组合结点组合结点4.4.结构与基础间连接的简化结构与基础间连接的简化: : 支座支座支承结构或构件的各种装置支承结构或

7、构件的各种装置(Fy()FyFx()()FyMFyMFx材料简化连续、均匀、各向同性、弹性连续、均匀、各向同性、弹性荷载简化面力、体力均作用于轴线；集中荷面力、体力均作用于轴线；集中荷载、分布荷载载、分布荷载固定铰支座固定铰支座固定铰支座反力固定铰支座反力限制限制X、Y向位移向位移各种支座的受力情况各种支座的受力情况固定铰支座反力固定铰支座反力固定铰支座固定铰支座限制限制X、Y、Z向位移向位移可动铰支座可动铰支座可动铰支座反力可动铰支座反力限制限制X向位移向位移限制限制Y向位移向位移固定支座固定支座固定支座反力固定支座反力限制限制X、Y向向位移及转动位移及转动固定支座反力固定支座反力固定支座固

8、定支座限制三方向限制三方向位移及转动位移及转动定向支座定向支座定向支座反力定向支座反力限限制制X位位移移及及转转动动限限制制Y位位移移及及转转动动按结构的按结构的受力特性受力特性和和连接特征连接特征划分划分受弯构件。承受弯构件。承受横向荷载受横向荷载qFPM轴线为曲线，力学轴线为曲线，力学特征是在竖向荷载特征是在竖向荷载作用下支座产生水作用下支座产生水平推力平推力由若干两端为理想由若干两端为理想铰的直杆连接而成铰的直杆连接而成体系体系由梁柱组成，具有由梁柱组成，具有刚结点，主要受弯刚结点，主要受弯兼有刚架和桁架的兼有刚架和桁架的组合体组合体超静定结构超静定结构(statically indeterminated structure) : 由平衡和变形条件共同确定由平衡和变形条件共同确定静静 定定 结结 构构(statically determinated structure) : 由平衡条件唯一确定由平衡条件唯一确定按按计算特性计算特性划分划分比较：杆件结构的分类比较：杆件结构的分类1.梁梁2.桁架桁架3.拱拱4