结构力学第1章绪论(bak).ppt

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1、结构力学第1章 绪论主要内容1 1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务2 2 平面和空间结构的支座平面和空间结构的支座 3 3 结构的计算简图结构的计算简图 4 4 平面杆系结构的分类平面杆系结构的分类 5 5 荷载的分类荷载的分类 1.1结构力学的研究对象和任务结构的定义结构的定义结构的定义结构的定义：在土木工程中，由建筑材料，按照一定的在土木工程中，由建筑材料，按照一定的方式组成的，并能够承受荷载作用的物体或体系，称为方式组成的，并能够承受荷载作用的物体或体系，称为工程结构，简称结构。工程结构，简称结构。钢索斜拉桥钢索斜拉桥 重力式挡土墙重力式挡土墙 重力坝断面重力坝断面 结

2、构的分类结构的分类(1)杆系结构杆系结构：由杆件组成的结构：由杆件组成的结构：由板、壳组成的结构：由板、壳组成的结构：三向尺寸的数量级相同的实心结构：三向尺寸的数量级相同的实心结构 杆件杆件板、壳板、壳结构力学研究对象结构力学研究对象：杆系结构杆系结构。薄壁结构、实体结构属弹性力学研。薄壁结构、实体结构属弹性力学研究范畴。究范畴。结构力学的任务结构力学的任务：研究结构的组成规律和合理形式，以及结构在研究结构的组成规律和合理形式，以及结构在研究结构的组成规律和合理形式，以及结构在研究结构的组成规律和合理形式，以及结构在外因（荷载等）影响下的强度、刚度及稳定性外因（荷载等）影响下的强度、刚度及稳定

3、性外因（荷载等）影响下的强度、刚度及稳定性外因（荷载等）影响下的强度、刚度及稳定性的计算原理与方法。即包括的计算原理与方法。即包括的计算原理与方法。即包括的计算原理与方法。即包括4 4项内容项内容项内容项内容:(1)(1)结构的组成规律和合理形式结构的组成规律和合理形式结构的组成规律和合理形式结构的组成规律和合理形式(结构的定义结构的定义结构的定义结构的定义)；(2)(2)强度计算，保证结构安全且符合经济要求；强度计算，保证结构安全且符合经济要求；强度计算，保证结构安全且符合经济要求；强度计算，保证结构安全且符合经济要求；(3)(3)刚度计算，保证结构不致产生过大的位移；刚度计算，保证结构不致

4、产生过大的位移；刚度计算，保证结构不致产生过大的位移；刚度计算，保证结构不致产生过大的位移；(4)(4)稳定性计算。与（稳定性计算。与（稳定性计算。与（稳定性计算。与（2 2）相同）相同）相同）相同(2)薄壁结构薄壁结构(3)实体结构实体结构 结构力学同材料力学、弹性力学一样，是一门技术结构力学同材料力学、弹性力学一样，是一门技术结构力学同材料力学、弹性力学一样，是一门技术结构力学同材料力学、弹性力学一样，是一门技术基础课，在土木工程专业中占有重要的地位。一方面它基础课，在土木工程专业中占有重要的地位。一方面它基础课，在土木工程专业中占有重要的地位。一方面它基础课，在土木工程专业中占有重要的地

5、位。一方面它与前修的理论力学、材料力学等课程密切相关，另一方与前修的理论力学、材料力学等课程密切相关，另一方与前修的理论力学、材料力学等课程密切相关，另一方与前修的理论力学、材料力学等课程密切相关，另一方面，它又是学习钢筋混凝土结构、钢木结构等专业课程面，它又是学习钢筋混凝土结构、钢木结构等专业课程面，它又是学习钢筋混凝土结构、钢木结构等专业课程面，它又是学习钢筋混凝土结构、钢木结构等专业课程奠定必要的基础。奠定必要的基础。奠定必要的基础。奠定必要的基础。1.2平面和空间结构的支座平面和空间结构的支座支座：支座：支座：支座：把结构与基础或其它支承物联系起来，以固定结把结构与基础或其它支承物联系

6、起来，以固定结构位置的装置（也称约束）。构位置的装置（也称约束）。(1)活动铰支座活动铰支座 一一一一 平面结构的支座平面结构的支座平面结构的支座平面结构的支座（4 4 4 4种）种）种）种）位移特点：位移特点：反力特点：反力特点：容许绕容许绕A点转动，且沿支承面点转动，且沿支承面m-m方向移动方向移动当不考虑支承面的摩擦力时，反力将通过当不考虑支承面的摩擦力时，反力将通过铰铰A的中心，的中心，并与支承面相垂直，即反力并与支承面相垂直，即反力的方向、作用点已知，仅大小未知。该支的方向、作用点已知，仅大小未知。该支座可用一根连杆表示，连杆的内力即代表座可用一根连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。

7、支座反力。RAA构造简图构造简图 mm 计算简图计算简图(2)固定铰支座固定铰支座位移特点：位移特点：仅容许绕仅容许绕A点转动点转动反力特点：反力特点：当不考虑支承面的摩擦力时，反力将通过当不考虑支承面的摩擦力时，反力将通过铰铰A的中心，并与支承面相垂直，即反力的中心，并与支承面相垂直，即反力的方向、作用点已知，仅大小未知。该支的方向、作用点已知，仅大小未知。该支座可用一根连杆表示，连杆的内力即代表座可用一根连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。支座反力。VAHA构造简图构造简图A计算简图计算简图计算简图计算简图(3)固定支座固定支座 A构造简图构造简图位移特点：位移特点：不容许不容许A点有任何

8、位移（无任何移动或点有任何位移（无任何移动或转动）转动）反力特点：反力特点：反力的大小、方向及作用点均未知。该支反力的大小、方向及作用点均未知。该支座可用既不全平行又不全交于一点的三根座可用既不全平行又不全交于一点的三根连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。计算简图计算简图VAHAMA计算简图计算简图(4)定向支座定向支座 位移特点：位移特点：仅容许仅容许A点有轴向位移（无横向位移和点有轴向位移（无横向位移和转动）转动）反力特点：反力特点：仅知反力的方向，作用点及大小均未知。仅知反力的方向，作用点及大小均未知。该支座可用平行两连杆表示。该支座可用平行两连杆表示

9、。计算简图计算简图VAMA(4-a)A构造简图构造简图计算简图计算简图A构造简图构造简图(4-b)位移特点：位移特点：仅容许仅容许A点有横向位移（无轴向位移和点有横向位移（无轴向位移和转动）转动）反力特点：反力特点：仅知反力的方向，作用点及大小均未知。仅知反力的方向，作用点及大小均未知。该支座可用平行两连杆表示。该支座可用平行两连杆表示。HAMA二二二二 空间结构的支座空间结构的支座空间结构的支座空间结构的支座（3 3 3 3种）种）种）种）（1）固定球形铰支座（点支座）固定球形铰支座（点支座）位移特点：位移特点：仅容许结构绕球心仅容许结构绕球心A点做空间转动。点做空间转动。反力特点：反力特点

10、：反力将通过铰反力将通过铰A的中心，即仅知反力的作用的中心，即仅知反力的作用点，方向和大小未知。该支座可用交于一点点，方向和大小未知。该支座可用交于一点且不共面的三根连杆表示，连杆的内力即代且不共面的三根连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。表支座反力。由于这种支座使结构只能绕一点转动，故亦称由于这种支座使结构只能绕一点转动，故亦称点支座。点支座。A构造简图构造简图计算简图计算简图（2）可动圆柱型支座（线支座）可动圆柱型支座（线支座）位移特点：位移特点：不仅容许结构绕球心不仅容许结构绕球心A点做空间转动，而且点做空间转动，而且允许在支承面内沿垂直辊轴方向移动。允许在支承面内沿垂直辊轴方向移动。反

11、力特点：反力特点：反力将通过铰反力将通过铰A的中心，且在与移动方向相的中心，且在与移动方向相垂直的平面内。即仅知反力的作用面，方向垂直的平面内。即仅知反力的作用面，方向和大小未知。该支座可用交于一点且在反力和大小未知。该支座可用交于一点且在反力作用面内的二根连杆表示，连杆的内力即代作用面内的二根连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。表支座反力。由于这种支座能使结构沿一直线转动，故亦由于这种支座能使结构沿一直线转动，故亦称称线支座线支座线支座线支座。计算简图计算简图A构造简图构造简图辊轴辊轴支承面支承面（3）可动球型支座（面支座）可动球型支座（面支座）位移特点：位移特点：不仅容许结构绕球心不仅容许

12、结构绕球心A点做空间转动，而且点做空间转动，而且允许在支承面内沿两方向移动。允许在支承面内沿两方向移动。反力特点：反力特点：反力将通过铰反力将通过铰A的中心，且与支承面相垂直。的中心，且与支承面相垂直。即仅知反力的作用点，方向和大小未知。该即仅知反力的作用点，方向和大小未知。该支座可用一根垂直于支承面的连杆表示，连支座可用一根垂直于支承面的连杆表示，连杆的内力即代表支座反力。杆的内力即代表支座反力。由于这种支座能使结构在支承面内转动，故亦称由于这种支座能使结构在支承面内转动，故亦称面支座面支座面支座面支座计算简图计算简图构造简图构造简图A1.3结构的计算简图结构的计算简图(1)(1)计算简图的

13、概念计算简图的概念计算简图的概念计算简图的概念 计算简图：计算简图：计算简图：计算简图：为什么要做结构的计算简图？为什么要做结构的计算简图？为什么要做结构的计算简图？为什么要做结构的计算简图？选取计算简图的原则选取计算简图的原则选取计算简图的原则选取计算简图的原则(a)从实际出发从实际出发计算简图要反映实际结构的主要计算简图要反映实际结构的主要性能和特点。性能和特点。(b)分清主次，略去细节分清主次，略去细节计算简图要便于计算。计算简图要便于计算。护栏护栏在进行结构计算时，忽略结构的次要细节，显在进行结构计算时，忽略结构的次要细节，显示其基本特点，用一个简化的图形来代替实际示其基本特点，用一个

14、简化的图形来代替实际结构。这种简化图形称结构的计算简图。结构。这种简化图形称结构的计算简图。(2)(2)结点的简化及分类结点的简化及分类结点的简化及分类结点的简化及分类结点结点结点结点:在杆系结构中，若干根杆件相互连接的地在杆系结构中，若干根杆件相互连接的地方，称为结点。方，称为结点。(a)(a)铰接点：铰接点：铰接点：铰接点：这种结点的特点是它所连接的各杆件这种结点的特点是它所连接的各杆件都可以绕结点转动，即在结点处各杆件之间的夹角都可以绕结点转动，即在结点处各杆件之间的夹角可以改变。可以改变。铰接点铰接点(b)(b)刚接点刚接点刚接点刚接点：这种结点的特点是它所连接的各杆件这种结点的特点是

15、它所连接的各杆件不能绕结点产生不能绕结点产生相对转动相对转动，即在结点处各杆件之间，即在结点处各杆件之间的夹角保持不变。的夹角保持不变。刚接点刚接点(c)(c)混合结点：混合结点：混合结点：混合结点：(d)(d)弹性铰结点：弹性铰结点：弹性铰结点：弹性铰结点：1.4平面杆系结构的分类平面杆系结构的分类（3）刚架刚架 具有刚结点是刚架的主要特点，各杆主要承受弯矩具有刚结点是刚架的主要特点，各杆主要承受弯矩（2）拱拱 拱在竖向荷载的作用下，将产生水平推力拱在竖向荷载的作用下，将产生水平推力(a)根据其结构特点可分为如下五类根据其结构特点可分为如下五类 结构结构（4）桁架桁架 具有铰结点是桁架的主要

16、特点，各杆仅承受轴力具有铰结点是桁架的主要特点，各杆仅承受轴力（5）组合结构组合结构（1）梁梁 分为单跨梁和多跨梁，是一种受弯杆件分为单跨梁和多跨梁，是一种受弯杆件 一部分杆件只承受轴力，其余杆件同时承受一部分杆件只承受轴力，其余杆件同时承受弯矩和剪力弯矩和剪力 （b）根据所用的计算方法的特点如下两类）根据所用的计算方法的特点如下两类 结构结构结构结构（1 1）静定结构静定结构静定结构静定结构 （2 2）超静定结构超静定结构超静定结构超静定结构 若结构在荷载的作用下，若结构在荷载的作用下，所有的所有的反力和任反力和任一截面的内力均可由静力平衡方程确定，一截面的内力均可由静力平衡方程确定，则该结

17、构则该结构称为静定结构称为静定结构 若结构在荷载的作用下，反力和任一截面若结构在荷载的作用下，反力和任一截面的内力无法由静力平衡方程的内力无法由静力平衡方程全部确定全部确定，则，则该结构则该结构则称为超静定结构称为超静定结构 1.5荷载的分类荷载的分类按照作用于结构上的时间久暂划分按照作用于结构上的时间久暂划分 荷载荷载（1 1）恒载恒载恒载恒载 指永久作用于结构上的荷载，如结构自重指永久作用于结构上的荷载，如结构自重（2 2）活载活载活载活载 指暂时作用于结构上的荷载，如桥梁上的车辆，指暂时作用于结构上的荷载，如桥梁上的车辆，风、雪等风、雪等(a)(a)可动荷载可动荷载可动荷载可动荷载指在结

18、构上能占有任意位置的荷载，指在结构上能占有任意位置的荷载，如风、雪等如风、雪等(b)(b)移动荷载移动荷载移动荷载移动荷载一系列相互平行、间距保持不变且一系列相互平行、间距保持不变且能在结构上移动的活载，如桥梁上能在结构上移动的活载，如桥梁上的车辆的车辆按照荷载的作用性质划分按照荷载的作用性质划分 荷载荷载（1 1）静力荷载静力荷载静力荷载静力荷载（2 2）动力荷载动力荷载动力荷载动力荷载指从指从0开始缓慢增大，结构不会产生冲击或振开始缓慢增大，结构不会产生冲击或振动，可略去惯性力影响的荷载称为静力荷载动，可略去惯性力影响的荷载称为静力荷载 反之，称为动力荷载反之，称为动力荷载按照荷载与结构接触情况按照荷载与结构接触情况 荷载荷载（1）直接荷载直接荷载（2）间接荷载间接荷载 主梁主梁多提意见与建议谢谢结束语作业：作业：