结构力学(I)-结构静力分析篇

结构力学(i)-结构静力分析篇目录CONTENCT绪论静力学基础结构的几何构造分析静定结构的受力分析静定结构总论影响线及其应用01绪论研究对象任务结构力学的研究对象和任务结构力学主要研究工程结构在静力荷载作用下的平衡、稳定和强度问题，以及结构在动力荷载作用下的振动、稳定和动力反应等问题。结构力学的任务是通过对工程结构的受力性能进行分析和研究，为工程结构的设计、施工和使用提供科学依据，确保工程结构的安全、经济和适用。理论分析数值模拟实验研究通过建立力学模型，运用数学和力学理论对工程结构进行受力分析和计算，揭示结构的受力性能和变形规律。借助计算机技术和数值分析方法，对工程结构进行数值模拟和仿真分析，预测结构的受力性能和变形行为。通过对实际工程结构或缩尺模型进行加载实验，观察和测量结构的受力性能和变形行为，验证理论分析和数值模拟的正确性。结构力学的研究方法目的结构静力分析的主要目的是确定工程结构在静力荷载作用下的内力和变形，以及结构的强度和稳定性是否满足设计要求。意义结构静力分析是工程结构设计的基础和核心环节，其分析结果直接影响到工程结构的安全性、经济性和适用性。通过结构静力分析，可以优化结构设计方案，提高工程结构的安全性和经济性，为工程建设的顺利进行提供有力保障。结构静力分析的目的和意义02静力学基础静力学的基本公理包括二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则和力的可传性原理。这些公理是静力学分析的基础。对物体进行受力分析时，需要确定研究对象，画出其受力图，并标出各力的方向和作用点。根据静力学公理，可以列出平衡方程求解未知力。静力学公理和物体的受力分析物体的受力分析静力学公理平面汇交力系的概念平面汇交力系是指作用在刚体上的各力矢量都在同一平面内，且各力线交于一点或各力作用线相互平行的力系。平面汇交力系的合成与平衡根据力的平行四边形法则，可以求出平面汇交力系的合力。当平面汇交力系平衡时，其合力为零。平面汇交力系平面力偶系是指作用在刚体上的两个大小相等、方向相反、作用线相互平行的力组成的力系。平面力偶系的概念平面力偶系的合成结果是一个新的力偶，其力偶矩等于原有力偶矩的代数和。当平面力偶系平衡时，其合力偶矩为零。平面力偶系的合成与平衡平面力偶系平面任意力系是指作用在刚体上的各力矢量都在同一平面内，但各力的作用线不一定交于一点或相互平行的力系。平面任意力系的概念通过力的平移定理，可以将平面任意力系简化为一个作用在简化中心的合力和一个合力偶。当平面任意力系平衡时，其合力和合力偶矩都为零。平面任意力系的简化与平衡平面任意力系03结构的几何构造分析在不考虑材料应变的前提下，体系的形状和位置都不会发生改变。包括静定结构和超静定结构。几何不变体系在不考虑材料应变的前提下，体系的形状或位置可以发生改变。包括瞬变体系和常变体系。几何可变体系几何不变体系与几何可变体系80%80%100%平面体系的几何构造分析在体系中增加或去除一个二元体，不会改变体系的几何构造特性。三个刚片用三个不共线的铰两两相连，构成几何不变体系。两个刚片用一个铰和一个不通过该铰的链杆相连，构成几何不变体系。二元体规则三刚片规则两刚片规则

空间体系的几何构造分析空间刚架的几何构造分析通过添加或去除链杆、铰等约束，判断空间刚架是否为几何不变体系。空间桁架的几何构造分析通过数节点和杆件的数量，以及判断是否存在多余约束，来分析空间桁架的几何构造特性。混合结构的几何构造分析对于包含刚架、桁架、链杆等多种元素的结构，需要综合考虑各种元素的约束作用，进行几何构造分析。04静定结构的受力分析梁的受力特点弯曲内力计算叠加原理应用静定梁通过截面法求解静定梁的弯矩、剪力和轴力，进而绘制内力图。当梁上作用有多个荷载时，可分别计算每个荷载引起的内力，然后叠加得到总内力。静定梁在受到外力作用时，其内力分布与截面形状、材料性质及荷载类型有关。静定刚架由直杆通过刚结点连接而成，具有整体受力的特性。刚架的受力特点内力计算变形分析采用截面法求解静定刚架的弯矩、剪力和轴力，注意结点处的平衡条件。通过单位荷载法或图乘法计算刚架的变形，如挠度和转角。030201静定刚架三铰拱是一种具有水平推力的结构，其内力分布与荷载类型、矢高和跨度有关。拱的受力特点采用截面法求解三铰拱的弯矩、剪力和轴力，注意水平推力的影响。内力计算三铰拱在受到荷载作用时，需考虑其稳定性问题，如失稳形态和临界荷载等。稳定性分析三铰拱静定平面桁架由直杆通过铰结点连接而成，具有传力明确、构造简单的特点。桁架的受力特点采用截面法或结点法求解静定平面桁架的杆件内力，注意结点处的平衡条件。内力计算通过单位荷载法或图乘法计算桁架的变形，如节点位移和杆件变形等。变形分析静定平面桁架05静定结构总论几何不变性静定结构在受到外力作用时，能保持其几何形状和尺寸不变。无多余约束静定结构仅通过必要的约束来维持平衡，无多余约束存在。受力明确静定结构的内力分布和支座反力可唯一确定，与结构刚度无关。静定结构的特性01020304梁式结构拱式结构刚架结构桁架结构各类静定结构的受力性能比较由梁和柱刚性连接而成，整体刚度大，适用于工业厂房、仓库等建筑。在竖向荷载作用下会产生水平推力，适用于承受较大荷载的大跨度建筑。主要承受弯矩和剪力，适用于较小跨度的桥梁、房屋等建筑。由杆件通过节点连接而成，受力以轴向力为主，适用于大跨度桥梁、展览馆等建筑。03构造措施采取合理的构造措施，如加强节点刚度、设置横隔梁等，以提高结构的整体性能。01结构选型根据工程需求和条件，选择受力合理、经济适用的静定结构形式。02结构布置在满足使用功能的前提下，使结构的传力路径简捷、明确，降低内力峰值。静定结构的合理形式06影响线及其应用123影响线是用来描述结构上某一点在移动荷载作用下所产生的内力或位移随荷载位置变化的规律。定义影响线是一种图形表示方法，横坐标表示荷载作用位置，纵坐标表示内力或位移的大小。性质根据结构类型和荷载作用方式的不同，影响线可分为弯矩影响线、剪力影响线、轴力影响线和位移影响线等。种类影响线的概念利用结构静力学原理，通过平衡方程求解出结构上某一点在移动荷载作用下的内力或位移表达式。静力法基本原理首先确定荷载作用位置和大小，然后根据平衡方程求解出内力或位移表达式，最后在坐标系中绘制出影响线图形。作图步骤在作图过程中，需要保证荷载作用位置和大小的准确性，同时要注意内力或位移表达式的正确性和完整性。注意事项用静力法作单跨静定梁的影响线间接荷载定义01指通过其他构件传递到目标构件上的荷载，如楼面活荷载、风荷载等。作图方法02首先确定间接荷载的作用位置和大小，然后根据结构静力学原理求解出目标构件上的内力或位移表达式，最后在坐标系中绘制出影响线图形。注意事项03在考虑间接荷载作用时，需要充分了解荷载的传递路径和分配方式，以保证影响线的准确性和可靠性。间接荷载作用下的影响线结构安全性评估利用影响线可以对结构在移动荷载作用下的安全性进行