结构力学最全知识点梳理和学习方法.docx

结构力学最全知识点梳理和学习方法第一章绪论§1-1构造力学的研究对象和任务一、构造的定义:由基本构件如拉杆、柱、梁、板等根据合理的方式所组成的构件的体系，用以支承荷载并传递荷载起支撑作用的部分。注：构造一般由多个构件联合而成，如：桥梁、各种房屋框架、桁架、单层厂房等。最简单的构造能够是单个的构件，如单跨梁、独立柱等。二、构造的分类：由构件的几何特征可分为下面三类1杆件构造由杆件组成，构件长度远远大于截面的宽度和高度，如梁、柱、拉压杆。2薄壁构造构造的厚度远小于其它两个尺度，平面为板曲面为壳，如楼面、屋面等。3实体构造构造的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝、大块基础等。三、课程研究的对象?材料力学以研究单个杆件为主?弹性力学研究杆件更准确、板、壳、及块体挡土墙等非杆状构造?构造力学研究平面杆件构造四、课程的任务1研究构造的组成规律，以保证在荷载作用下构造各部分不致发生相对运动。讨论构造的合理形式，以便能有效地利用材料，充分发挥其性能。2计算由荷载、温度变化、支座沉降等因素在构造各部分所产生的力，为构造的强度计算提供根据，以保证构造知足安全和经济的要求。3计算由上述各因素所引起的变形和位移，为构造的刚度计算提供根据，以保证构造在使用经过中不致发生过大变形，进而保证构造知足耐久性的要求。§1-2构造计算简图一、计算简图的概念：将一个详细的工程构造用一个简化的受力图形来表示。选择计算简图时，要它能反映工程构造物的如下特征：1受力特性荷载的大小、方向、作用位置2几何特性构件的轴线、形状、长度3支承特性支座的约束反力性质、杆件连接形式二、构造计算简图的简化原则1计算简图要尽可能反映实际构造的主要受力和变形特点，使计算结果安全可靠；2略去次要因素，便于。分析和计算三、构造计算简图的几个简化要点1实际工程构造的简化：由空间向平面简化2杆件的简化：以杆件的轴线代替杆件3结点的简化：杆件之间的连接由理想结点来代替1铰结点：铰结点所连各杆端可单独绕铰心自由转动，即各杆端之间的夹角可任意改变。不存在结点对杆的转动约束，即由于转动在杆端不会产生力矩，也不会传递力矩，只能传递轴力和剪力，一般用小圆圈表示。2刚结点：结点对与之相连的各杆件的转动有约束作用，转动时各杆间的夹角保持不变，杆端除产生轴力和剪力外，还产生弯矩，同时某杆件上的弯矩可以以通过结点传给其它杆件。3组合结点半铰：刚结点与铰结点的组合体。4.支座的简化：以理想支座代替构造与其支承物一般是之间的连结1可动铰支座：又称活动铰支座、链杆支座、辊轴支座，允许沿支座链杆垂直方向的微小移动。沿支座链杆方向产生一个约束力。2固定铰支座：简称铰支座，允许杆件饶固定铰铰心有微小转动。过铰心产生任意方向的约束力分解成水安然平静竖直方向的两个力。如预制柱插入杯形基础，四周用沥青麻丝填实。3固定支座：不允许有任何方向的移动和转动，产生水平、竖直及限制转动的约束力。4定向支座：又称滑动支座，允许杆件在一个方向上滑动，限制在另一个方向的运动和转动，提供两个约束力。四、构造计算简图示例§1-3平面杆件构造和荷载的分类一、平面杆件构造的分类一按构造的受力特点分类1梁：是一种受弯构件，轴线常为一直线水平或斜向，能够是单跨梁，可以以是多跨连续梁，其支座能够是铰支座、可动铰支座，可以以是固定支座。2刚架：由梁和柱组成，具有刚结点。刚架杆件以受弯为主，所以又叫梁式构件。各杆会产生弯矩、剪力、轴力，但以弯矩为主要力。3桁架：由若干直杆在两端用铰结点连接构成。桁架杆件主要承受轴向变形。，是拉压构件支座常为固定铰支座或可动铰支座，当荷载只作用于桁架结点上时，各杆只产生轴力。4组合构造：由梁式构件和拉压构件构成。即构造中部分是链杆，部分是梁或刚架，在荷载作用下，链杆中往往只产生轴力，而梁或刚架部分则同时还存在弯矩与剪力，5拱：一般由曲杆构成，在竖向荷载作用下有水平支座反力。拱不仅存在剪力、弯矩，而且还存在轴力。二按几何组成分类1静定构造：由静力平衡条件求解2超静定构造：由静力平衡条件和构造的变形几何条件共同求出。二、荷载的分类荷载是主动作用在构造上的外力，如构造自重、人群、水压力、风压力等。一按作用围分类1.分布荷载：体荷载面荷载线荷载均布、非均布2.集中荷载：如吊车轮压、汽车荷载等二按作用时间分类1.恒载：永久作用在构造上。如构造自重、永久设备重量。2.活载：暂时作用在构造上。如人群、风、雪及车辆、吊车、施工荷载等。三按作用位置的变化情况分类1固定荷载：作用位置固定不变的荷载，如所有恒载、屋楼面均布活荷载、风载、雪载等。2移动荷载：在荷载作用期间，其位置不断变化的荷载，如吊车荷载、火车、汽车等。四按作用性质分类1静力荷载：荷载不变化或变化缓慢，不会是构造产生显著的加速度，可忽略惯性力的影响。2动力荷载：荷载大小、方向、作用线随时间迅速变化，使构造发生不容忽视的惯性力。例如锤头冲击锻坯时的冲击荷载、地震作用等。§1-4构造力学的学习方法一、课程定位：土建工程专业的一门主要技术基础课，在专业学习中有承上启下的作用二、学习方法1注意理论联络实际，为后续专业课的学习打基础2注意把握分析方法与解题思路3注意对基本概念和原理的理解，多做习题第二章平面体系的几何组成分析§2-1概述一、研究体系几何组成的目的1.前提条件：不考虑构造受力后由于材料的应变而产生的微小变形，即把组成构造的每根杆件都看作完全不变形的刚性杆件。2.几何不变体系：在荷载作用下能保持其几何形状和位置都不改变的体系。几何可变体系：在荷载作用下不能保持其几何形状和位置都不改变的体系。注意：建筑构造必须是几何不变的。3研究体系几何组成的目的1研究几何不变体系的组成规律，用以断定一构造体系能否可作为构造使用；2明确构造各部分在几何组成上的互相关系，进而选择简便合理的计算顺序；3断定构造是静定构造还是超静定构造，以便选择正确的构造计算方法。二、相关概念1刚片：假想的一个在平面完全不变形的刚性物体叫作刚片。注：1在平面杆件体系中，一根直杆、折杆或曲杆都能够视为刚片，并且由这些构件组成的几何不变体系可以视为刚片。地基基础可以视为一个大刚片。2刚片中任意两点间的距离保持不变，所以可由刚片中的一条直线代表刚片。2.自由度1自由度的概念：体系运动时，用以的独立坐标数。2一个点：所需确定体系在平面位置在平面运动完全不受限制的一个点有。2个自由度一个刚片：在平面运动完全不受限制的一个刚片有。3个自由度注：由以上分析可见，凡体系的自由度大于零，则是能够发生运动的，位置是能够改变的，即都是几何可变体系。3.约束1定义：又称联络，是体系中构件之间或体系与基础之间的联合装置。限制了体系的某些方向的运动，使体系原有的自由度数减少。也就是讲约束，是使体系自由度数减少的装置。2约束的类型：链杆、铰结点、刚结点图1链杆：一根单链杆或一个可动铰一根支座链杆具有个约束，如图a。单铰结点：一个单铰或一个固定铰支座两个支座链杆具有2个约束,如图b。单刚结点：一个单刚结点或一个固定支座具有3个约束，如图c。单约束：连接两个物体的约束叫单约束。复约束：连接3个含3个以上物体的约束叫复约束。1复铰结点：若一个复铰上连接了N个刚片，则该复铰具有2(N-1)个约束，等于(N-1)个单铰的作用。2复刚结点：若一个复刚结点上连接了N个刚片，则该复刚结点具有3(N-1)个约束，等于(N-1)个单刚结点的作用。3必要约束：使体系自由度数减少为零所需的最少约束。多余约束：体系上约束数目大于体系的自由度数目，则其差值就是多余约束。4.实铰与虚铰1实铰的概念：由两根直接相连接的链杆构成。2虚铰的概念：虚铰是由不直接相连接的两根链杆构成的。虚铰的两根链杆的杆轴能够平行、穿插，或延长线交于一点。3虚铰的作用：当两个刚片是由有交汇点的虚铰相连时，两个刚片绕该交点瞬时中心，简称瞬心作相对转动。从微小运动角度考虑，虚铰的作用相当于在瞬时中心的一个实铰的作用。三、平面体系的自由度计算1.体系与基础相连时的自由度计算公式：W=3m3g+2j+r注：支座链杆数是把所有的支座约束全部转化为链杆约束所得到的。2.体系不与基础相连时的自由度计算公式体系不以基础相连，则支座约束r=0，体系对基础有3个自由度，仅研究体系本身的部可变度V，可得体系自由度的计算公式为：W=V+3得V=W3=3m3g+2j3例1.求图示多跨梁的自由度。解：W=3m3g2jr=3×32×24=1因W0，体系是几何可变的。123文档视界构造力学最全知识点梳理和学习方法构造力学最全知识点梳理和学习方法