结构力学绪论课件

结构力学绪论结构力学绪论结构力学绪论CH1绪论一、结构力学的研究对象、任务和学习方法*结构的概念：用建筑材料建造的各种建筑物中用来支承荷载和维护型态的骨架*结构形式：1）杆件结构。例如混凝土框架、钢框架、桁架、水塔，电视塔等。混凝土框架梁柱结构简化为细长杆件1．13“技术支持服务”指本合同附件三和四中规定的在合同设备和合同材料和合同产品的制造、检验、调试、操作和其它有关职能方面由转让方向合同工厂人员提供的技术咨询和技术指导。结构力学绪论结构力学绪论结构力学绪论CH1绪论1．131CH1绪论一、结构力学的研究对象、任务和学习方法*结构的概念：用建筑材料建造的各种建筑物中用来支承荷载和维护型态的骨架

*结构形式：1）杆件结构。例如混凝土框架、钢框架、桁架、水塔，电视塔等。混凝土框架梁柱结构简化为细长杆件CH1绪论2南京电视塔56m25.5m北京体育馆主桁架南京电视塔56m25.5m北京体育馆主桁架32）悬吊结构。由能承受拉力的线材，如钢索、缆绳等柔性构件组成。特点：节省材料，自重轻，作很大跨度结构（桥、屋盖）缺点：刚度小2）悬吊结构。4北京石景山体育馆3）平板结构：厚度尺寸比长、宽两方向尺寸小得多，也称薄板结构。如，现浇或预制装配整体式钢筋混凝土楼板。4）壳体结构：曲面形的，厚度尺寸比长、宽两方向尺寸小得多，也称薄壳结构。建筑说明：石景山体育馆的平面是边长为99．7m的等边三角形。屋盖结构由三片四边形的双层鞍形网壳组成，各网壳支承于中央的三叉形刚架和外缘的钢筋混凝土边梁上。每片网壳的曲面是以给定的四条直边为周界的双曲抛物面由两族相互斜交的直线构成基本网格。由图看到：所采用的结构形式提供了明快的建筑造型，其内部空间也正好符合体育馆功能上的需要；沿中央三叉刚架还设置了中央采光带，使室内显得明快宜人；屋面荷载通过各网壳传给中央三叉刚架和边缘构件，其主要部分最后通过三叉刚架的支点传给基础。北京石景山体育馆3）平板结构：厚度尺寸比长、宽两方向尺寸小得5建筑说明：朝阳体育馆屋盖结构由两片预应力索网组成。两片索网悬挂在中央“索拱结构”和外侧的边缘构件之间o中央索拱结构是由两条悬索和两个格构式钢拱组成的，呈桥梁形式的立体预应力体系。索和拱的两端支承在四片三角形钢筋砼剪力墙上。索供体系本身是一种混合结构，其概念也具有创新意义：具有抗弯刚度的拱弥补了索的形状稳定性不足的缺陷，而张紧的索消除了拱整体失稳的可能性，两种构件起到很好的互补作用。预应力则可用来调整二者之间的内力分配关系。屋面荷裁通过索网传给中央索供体系和边缘构件，其主要部分最后通过三角形剪力墙传给基础。所采用的屋盖结构形式十分符合体育馆内部空间的需要。中央索拱结构还提供了理想的中央采光带的位置。北京朝阳体育馆方案北京朝阳体育馆方案65）块体结构：长、宽、高三个方向尺寸相近，内部多为实体，也称实体结构。如，重力堤坝、挡土墙、条形基础等重力式挡土墙重力坝墙顶墙背墙面墙基墙趾墙踵5）块体结构：长、宽、高三个方向尺寸相近，内部多为实体，也称76）薄膜充气结构：只能承受拉力的面片材料。薄膜和加压的气体介质共同承受荷载。重量轻，跨度大建筑说明：

膜结构是一种富有生命力的轻型张力结构，自80年代以来在发达国家获得极大发展。在我国，膜结构长期处于艰难起步阶段，但近年来逐渐呈现出活泼的势头。为促进这一发展进程，在威海体育场看台挑送的设计中采用了全张拉式的膜结构方案。整个挑棚由连成一体的34个伞形单元组成，每个单元由中央桅杆撑起，外缘固定在看台梁的后端，内缘则张紧在巨大的内环上。

威海体育馆看台挑棚薄膜结构6）薄膜充气结构：只能承受拉力的面片材料。薄膜和加压的气体介8高层建筑高层建筑9水利工程水利工程10桥梁工程桥梁工程11大跨结构大跨结构12高耸结构高耸结构13核电建筑核电建筑14体育建筑体育建筑15*结构力学的任务1研究杆件结构的组成规律，使结构有合理的组成方式2研究杆件结构在静力荷载作用下，结构的内力和位移的计算3研究杆件结构在动力荷载作用下的动力性态和动力响应4研究杆件结构在静力荷载作用下的稳定性，极限荷载*结构力学的任务16*结构力学的特点理论概念性强，方法技巧要求高，大量的习题练习。*结构力学的现状与未来

以前，结构力学是研究已选定结构的计算；

现在与未来，结构力学还要研究根据外因和反应，反过来寻求结构自身的几何与物理性质，寻求最优结构方案。如，结构控制与控制结构就是正反两方面问题。*结构力学的特点17*本课程研究的内容平面杆系的结构计算，包括：几何组成规律，内力和位移，动力学，稳定性，极限荷载。*为什么要研究平面杆系？按《规范》一般要求，选型简单，几何对称，质量对称，刚度对称。因而，横向、纵向和竖向受力都是均匀的，所以，可把空间的受力归结为平面受力。如，对下面的结构，可取一榀框架计算。*本课程研究的内容18结构平面图一榀框架结构平面图一榀框架19二、结构的计算简图1．取结构计算简图应遵循的原则）能够反映实际结构的主要受力特性，确保计算可靠）结构计算简图应尽力简单，使计算方便可行2．选取结构计算简图要考虑的问题（1）结构各部分联系的简化，即确定力的传递路线，这非常重要！例：1次梁AB承受楼板均布荷载和自重主梁DBE承受：自重，梁上墙体，次梁AB、BC传递的荷载主梁DBE的荷载再传递给D、E柱。ABCDE二、结构的计算简图ABCDE20荷载传递路线楼面荷载→次梁→主梁→柱→基础→地基例：2力的传递路线：屋面荷载→椽子→檩条→屋架→柱→基础→地基柱檩椽子屋面荷载传递路线柱檩椽子屋面21（2）支座的简化屋架承受的荷载通过梁传递给柱，梁与柱之间制作时有垫块，在计算时简化成图示支座形式。支座提供的约束反力（合力）如图。

再如，窗户上的过梁，计算时简化成图示的计算简图。（2）支座的简化22（3）结点的简化在结构中每个连接点上，各杆轴线相交的几何中心，称为结点。上例的屋架，除梁外，其余各杆若都是钢杆制造，通过焊接或螺栓连接，为简化计算，可简化成铰结点。（4）杆件的简化上例的屋架中各杆，可用其轴线来代替，在各结点上由结点断开。（5）荷载的简化屋面板的重量可看作均布的，由椽子再传递给檩条，檩条传递给屋架的荷载可看作集中荷载。如图。（3）结点的简化23三、支座的形式与分类1．活动铰支座（可动铰支座）上摆下摆底板圆柱辊轴可动铰支座简洁形式V计算简图（提供一个约束力）三、支座的形式与分类上摆下摆底板圆柱辊轴可动铰支座简洁形式V242．固定铰支座理想构造柱下端交叉配筋作成铰计算简图（提供两个约束力）2．固定铰支座理想构造柱下端交叉配筋作成铰计算简图（提供两个253．固定支座细石混凝土构造形式计算简图等价简图（提供三个约束力）3．固定支座细石混凝土构造形式计算简图等价简图（提供三个约束264．定向支座5．伸缩弹簧支座构造形式计算简图（提供两个约束力）纵、横、主梁结构纵梁主梁横梁纵梁计算简图4．定向支座构造形式计算简图（提供两个约束力）纵、横、主梁结276．旋转弹簧支座烟囱在软地基上承受风荷载计算简图ABAB杆对B处的作用PP6．旋转弹簧支座烟囱在软地基上承受风荷载计算简图ABAB杆对28四、结点的形式与分类1．铰结点2．钢结点单铰结点复铰结点单刚结点复刚结点四、结点的形式与分类单铰结点复铰结点单刚结点复刚结点293．混合结点4．定向结点剪移定向结点轴移定向结点3．混合结点剪移定向结点轴移定向结点305．旋转弹簧结点5．旋转弹簧结点31五、杆件结构的形式与分类1．按计算特点分**静定结构，结构的内力可由静力平衡条件求出。**超静定结构，需考虑结构的变形条件才能求出结构的内力2．按结构形式分（1）梁多跨静定梁多跨超静定梁（连续梁）五、杆件结构的形式与分类多跨静定梁多跨超静定梁（连续梁）32（2）拱（3）桁架三铰拱二铰拱无铰拱（2）拱三铰拱二铰拱无铰拱33（4）刚架（5）组合结构静定刚架多层多跨刚架组合刚架（4）刚架静定刚架多层多跨刚架组合刚架34六、荷载的性质与分类-------作用在结构上的外力。*按作用时间长短分：恒载与活载*按是否有动力效应分：静载与动力荷载*温度变化、地基沉陷、制造误差、材料收缩等因素，从广义上说，也是荷载。六、荷载的性质与分类35THANKSTHANKS36结构力学绪论结构力学绪论结构力学绪论CH1绪论一、结构力学的研究对象、任务和学习方法*结构的概念：用建筑材料建造的各种建筑物中用来支承荷载和维护型态的骨架*结构形式：1）杆件结构。例如混凝土框架、钢框架、桁架、水塔，电视塔等。混凝土框架梁柱结构简化为细长杆件1．13“技术支持服务”指本合同附件三和四中规定的在合同设备和合同材料和合同产品的制造、检验、调试、操作和其它有关职能方面由转让方向合同工厂人员提供的技术咨询和技术指导。结构力学绪论结构力学绪论结构力学绪论CH1绪论1．1337CH1绪论一、结构力学的研究对象、任务和学习方法*结构的概念：用建筑材料建造的各种建筑物中用来支承荷载和维护型态的骨架

*结构形式：1）杆件结构。例如混凝土框架、钢框架、桁架、水塔，电视塔等。混凝土框架梁柱结构简化为细长杆件CH1绪论38南京电视塔56m25.5m北京体育馆主桁架南京电视塔56m25.5m北京体育馆主桁架392）悬吊结构。由能承受拉力的线材，如钢索、缆绳等柔性构件组成。特点：节省材料，自重轻，作很大跨度结构（桥、屋盖）缺点：刚度小2）悬吊结构。40北京石景山体育馆3）平板结构：厚度尺寸比长、宽两方向尺寸小得多，也称薄板结构。如，现浇或预制装配整体式钢筋混凝土楼板。4）壳体结构：曲面形的，厚度尺寸比长、宽两方向尺寸小得多，也称薄壳结构。建筑说明：石景山体育馆的平面是边长为99．7m的等边三角形。屋盖结构由三片四边形的双层鞍形网壳组成，各网壳支承于中央的三叉形刚架和外缘的钢筋混凝土边梁上。每片网壳的曲面是以给定的四条直边为周界的双曲抛物面由两族相互斜交的直线构成基本网格。由图看到：所采用的结构形式提供了明快的建筑造型，其内部空间也正好符合体育馆功能上的需要；沿中央三叉刚架还设置了中央采光带，使室内显得明快宜人；屋面荷载通过各网壳传给中央三叉刚架和边缘构件，其主要部分最后通过三叉刚架的支点传给基础。北京石景山体育馆3）平板结构：厚度尺寸比长、宽两方向尺寸小得41建筑说明：朝阳体育馆屋盖结构由两片预应力索网组成。两片索网悬挂在中央“索拱结构”和外侧的边缘构件之间o中央索拱结构是由两条悬索和两个格构式钢拱组成的，呈桥梁形式的立体预应力体系。索和拱的两端支承在四片三角形钢筋砼剪力墙上。索供体系本身是一种混合结构，其概念也具有创新意义：具有抗弯刚度的拱弥补了索的形状稳定性不足的缺陷，而张紧的索消除了拱整体失稳的可能性，两种构件起到很好的互补作用。预应力则可用来调整二者之间的内力分配关系。屋面荷裁通过索网传给中央索供体系和边缘构件，其主要部分最后通过三角形剪力墙传给基础。所采用的屋盖结构形式十分符合体育馆内部空间的需要。中央索拱结构还提供了理想的中央采光带的位置。北京朝阳体育馆方案北京朝阳体育馆方案425）块体结构：长、宽、高三个方向尺寸相近，内部多为实体，也称实体结构。如，重力堤坝、挡土墙、条形基础等重力式挡土墙重力坝墙顶墙背墙面墙基墙趾墙踵5）块体结构：长、宽、高三个方向尺寸相近，内部多为实体，也称436）薄膜充气结构：只能承受拉力的面片材料。薄膜和加压的气体介质共同承受荷载。重量轻，跨度大建筑说明：

膜结构是一种富有生命力的轻型张力结构，自80年代以来在发达国家获得极大发展。在我国，膜结构长期处于艰难起步阶段，但近年来逐渐呈现出活泼的势头。为促进这一发展进程，在威海体育场看台挑送的设计中采用了全张拉式的膜结构方案。整个挑棚由连成一体的34个伞形单元组成，每个单元由中央桅杆撑起，外缘固定在看台梁的后端，内缘则张紧在巨大的内环上。

威海体育馆看台挑棚薄膜结构6）薄膜充气结构：只能承受拉力的面片材料。薄膜和加压的气体介44高层建筑高层建筑45水利工程水利工程46桥梁工程桥梁工程47大跨结构大跨结构48高耸结构高耸结构49核电建筑核电建筑50体育建筑体育建筑51*结构力学的任务1研究杆件结构的组成规律，使结构有合理的组成方式2研究杆件结构在静力荷载作用下，结构的内力和位移的计算3研究杆件结构在动力荷载作用下的动力性态和动力响应4研究杆件结构在静力荷载作用下的稳定性，极限荷载*结构力学的任务52*结构力学的特点理论概念性强，方法技巧要求高，大量的习题练习。*结构力学的现状与未来

以前，结构力学是研究已选定结构的计算；

现在与未来，结构力学还要研究根据外因和反应，反过来寻求结构自身的几何与物理性质，寻求最优结构方案。如，结构控制与控制结构就是正反两方面问题。*结构力学的特点53*本课程研究的内容平面杆系的结构计算，包括：几何组成规律，内力和位移，动力学，稳定性，极限荷载。*为什么要研究平面杆系？按《规范》一般要求，选型简单，几何对称，质量对称，刚度对称。因而，横向、纵向和竖向受力都是均匀的，所以，可把空间的受力归结为平面受力。如，对下面的结构，可取一榀框架计算。*本课程研究的内容54结构平面图一榀框架结构平面图一榀框架55二、结构的计算简图1．取结构计算简图应遵循的原则）能够反映实际结构的主要受力特性，确保计算可靠）结构计算简图应尽力简单，使计算方便可行2．选取结构计算简图要考虑的问题（1）结构各部分联系的简化，即确定力的传递路线，这非常重要！例：1次梁AB承受楼板均布荷载和自重主梁DBE承受：自重，梁上墙体，次梁AB、BC传递的荷载主梁DBE的荷载再传递给D、E柱。ABCDE二、结构的计算简图ABCDE56荷载传递路线楼面荷载→次梁→主梁→柱→基础→地基例：2力的传递路线：屋面荷载→椽子→檩条→屋架→柱→基础→地基柱檩椽子屋面荷载传递路线柱檩椽子屋面57（2）支座的简化屋架承受的荷载通过梁传递给柱，梁与柱之间制作时有垫块，在计算时简化成图示支座形式。支座提供的约束反力（合力）如图。

再如，窗户上的过梁，计算时简化成图示的计算简图。（2）支座的简化58（3）结点的简化在结构中每个连接点上，各杆轴线相交的几何中心，称为结点。上例的屋架，除梁外，其余各杆若都是钢杆制造，通过焊接或螺栓连接，为简化计算，可简化成铰结点。（4）杆件的简化上例的屋架中各杆，可用其轴线来代替，在各结点上由结点断开。（5）荷载的简化屋面板的重量可看作均布的，由椽子再传递给檩条，檩条传递给屋架的荷载可看作集中荷载。如图。（3）结点的简化59三、支座的形式与分类1．活动铰支座（可动铰支座）上摆下摆底板圆柱辊轴可动铰支座简洁形式V计算简图（提供一个约束力）三、支座的形式与分类上摆下摆底板圆柱辊轴可动铰支座简洁形式V602．固定铰支座理想构造柱下端交叉配筋作成铰计算简图（提供两个约束力）2．固定铰支座理想构造柱下端交叉配筋作成铰计