結(jié)構(gòu)力學(xué)緒論

1、第一章緒論1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容7、結(jié)構(gòu)的概念建筑物和工程設(shè)施中,起主要受力、傳力及支承作用的 骨架部分。二、結(jié)構(gòu)的分類(lèi)1、按構(gòu)件的幾何特征分為：桿系結(jié)構(gòu)(空間或平面)；板殼(薄壁:薄板、薄殼) 結(jié)構(gòu)；實(shí)體結(jié)構(gòu)。(1) 桿系結(jié)構(gòu)：由桿件組成。幾何特征：橫截面 << 長(zhǎng)度 fell圖1.1桿系結(jié)構(gòu)幾何特征：厚度 <<長(zhǎng)度和寬度(a)薄板(b)薄殼圖1.2板殼結(jié)構(gòu)<3>、實(shí)體結(jié)構(gòu)幾何特征：任何一個(gè)方向的尺寸都不能被忽略掉（C） a只體夫結(jié)旳n圖1.3實(shí)體結(jié)構(gòu)2、按結(jié)構(gòu)型式劃分為: 磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等;3、從建筑材料劃分:

2、 磚石結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等;4、從空間角度劃分: 平面結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)等;三、結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對(duì)象 理論力學(xué)：剛體材料力學(xué)：變形體（單個(gè)桿件：簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、伸臂梁）結(jié)構(gòu)力學(xué)：變形體（平面桿系結(jié)構(gòu)：多跨梁、桁架、剛架、組合結(jié)構(gòu)、拱）四、結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容<1>研究平面桿系結(jié)構(gòu)在載荷等外因作用下產(chǎn)生的內(nèi)力（強(qiáng)度計(jì)算）；<2>研究平面桿系結(jié)構(gòu)在載荷等外因作用下產(chǎn)生的變形（剛度計(jì)算）；<3>分析平面桿系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;<4>探討平面桿系結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律及合理形式（幾何構(gòu)造分析）；<1結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)力學(xué)靜定結(jié)構(gòu)受力

3、分析幾何組成分析 r雷架拱 桁架 結(jié)構(gòu)位移計(jì)算；髯結(jié)構(gòu) 超靜定結(jié)構(gòu)受力分韋彳位移法 影咆線I力矩分配沬H算結(jié)構(gòu)力蘭結(jié)構(gòu)矩陣分折L實(shí)騙結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算*+ 結(jié)構(gòu)極限荷載I結(jié)構(gòu)力學(xué)應(yīng)用舉例說(shuō)明: 設(shè)計(jì)思路紙旺混凝土結(jié)構(gòu):估算尺寸鋼結(jié)憐荷載計(jì)算荷載計(jì)単內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力組舎內(nèi)力計(jì)尊內(nèi)力組臺(tái)&面逸擇樓按 鋼筋混凝土懸臂梁，只考慮自重，鋼筋應(yīng)該配在上部，還是下部？為什么? 腳手架（超靜定桁架）的設(shè)計(jì)1.2結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，用以代替實(shí)際結(jié)構(gòu)，并反應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)主要受力和變形特點(diǎn)的 計(jì)算模型。二、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化原則選取的原則是： 1、要從實(shí)際出發(fā) 2、要分清主次既要盡可能正

4、確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，又要盡可能使計(jì)算簡(jiǎn)化。計(jì)算簡(jiǎn)圖不是唯一的： 根據(jù)不同的要求和具體情況, 對(duì)于同一實(shí)際結(jié)構(gòu)也可 選取不同的計(jì)算簡(jiǎn)圖。例如：初步設(shè)計(jì)階段,可選取比較粗略的計(jì)算簡(jiǎn)圖,施工 圖設(shè)計(jì)階段, 則可選取較為精確的計(jì)算簡(jiǎn)圖； 用手算時(shí), 可選取較為簡(jiǎn)單的計(jì)算 簡(jiǎn)圖,用電算時(shí),則可選取較為復(fù)雜的計(jì)算簡(jiǎn)圖。三、實(shí)際桿件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化1、桿件體系的簡(jiǎn)化實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都是空間結(jié)構(gòu), 在大多數(shù)情況下, ?？珊雎砸恍┐我目臻g約 束而將其分解為平面結(jié)構(gòu),使計(jì)算得到簡(jiǎn)化。 本書(shū)主要討論平面桿件結(jié)構(gòu)的計(jì)算 問(wèn)題。2、桿件（幾何形式 ）的簡(jiǎn)化無(wú)論是直桿或曲桿,均可以其軸線 （截面形心的連線 ）代替桿件,而將

5、桿軸線 形成的幾何輪廓來(lái)代替原結(jié)構(gòu)。3、約束的簡(jiǎn)化體系運(yùn)動(dòng)時(shí)可以獨(dú)立改變的座標(biāo)的數(shù)目，稱為該體系的自由度。平面內(nèi)一個(gè)點(diǎn)的自由度為2,如圖1.15（a）所示；平面內(nèi)一個(gè)剛片的自由度為 3。剛片：體系的幾何組成分析不考慮材料的應(yīng)變,任一桿件 （或體系中一幾何不變部分 ）均可看為一個(gè)剛體,一個(gè)平面剛體稱為一個(gè)剛片。減少自由度的裝置稱為 約束（或聯(lián)系）。可以減少 1個(gè)自由度的裝置是 1個(gè)約 束。約束分內(nèi)部約束和外部約束 。支座為外部約束,節(jié) （結(jié)）點(diǎn)為內(nèi)部約束。支座的簡(jiǎn)化：（1） 活（滑）動(dòng)鉸支座 （軸支座、輥軸支座 ）（2） 固定鉸支座 （不動(dòng)鉸支座 ）（3） 固定支座（4） 定向支座 （滑動(dòng)支座,

6、雙鏈桿支座 ）（5） 彈性支座其約束力的個(gè)數(shù)和方向如下圖所示：連接結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)也稱之為內(nèi)部 約束，可簡(jiǎn)化為鏈桿、鉸結(jié)點(diǎn)、剛結(jié)點(diǎn)、組合結(jié) 點(diǎn)。（鏈桿）一個(gè)鏈桿可以提供一個(gè)約束。（2）鉸結(jié)點(diǎn)：其變形特征和受力特點(diǎn)是，匯交于結(jié)點(diǎn)的各桿端 可以繞結(jié)點(diǎn)自 由轉(zhuǎn)動(dòng)；在鉸結(jié)點(diǎn)處，只能承受和傳遞力，而不能傳遞力偶，如下圖所示。（C）(d)圖1.11鉸結(jié)點(diǎn)連接兩個(gè)桿的鉸結(jié)點(diǎn)叫做單鉸（提供2個(gè)約束），連接兩個(gè)及以上桿件的鉸結(jié) 點(diǎn)叫做復(fù)鉸（連接n個(gè)剛片的復(fù)鉸可折算成（n-1）個(gè)單鉸，提供2（n-1）個(gè)約束）。（2）剛結(jié)點(diǎn)：其變形特征和受力特點(diǎn)是：匯交于結(jié)點(diǎn)的各桿端之間不能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；剛結(jié)點(diǎn)處不但能承受和

7、傳遞力，而且能承受和傳遞力偶。連接兩個(gè)桿的剛結(jié)點(diǎn)叫做 單剛結(jié)點(diǎn)（提供3個(gè)約束），連接兩個(gè)及以上桿件的 剛結(jié)點(diǎn)叫做復(fù)剛節(jié)點(diǎn)，連接n個(gè)剛片的復(fù)剛結(jié)可折算成（n-1）個(gè)單剛結(jié)，提供3（n-1） 個(gè)約束）。（3）組合結(jié)點(diǎn)（又稱不完全鉸結(jié)點(diǎn)或 半鉸結(jié)點(diǎn)）:在同一結(jié)點(diǎn)上，部分剛結(jié)，部 分鉸結(jié)。圖1.13組合結(jié)點(diǎn)5、材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化一般均假設(shè)為連續(xù)、均勻，各向同性、彈性。6荷載的簡(jiǎn)化集中荷載：次梁T主梁（kN）;柱自重線荷載：梁的自重（kN/m）面荷載：板的自重（kN/m2）1.3平面桿系結(jié)構(gòu)的分類(lèi)不同的分類(lèi)方法:、按結(jié)構(gòu)坐標(biāo)維度分類(lèi)平面桿系結(jié)構(gòu)、空間桿系結(jié)構(gòu)二、按計(jì)算特性分類(lèi)1、靜定結(jié)構(gòu)：其桿件內(nèi)力（包括反

8、力）可由平衡條件惟一確定。2、超靜定結(jié)構(gòu)：其桿件內(nèi)力（包括反力）僅由平衡條件還不能惟一確定，而 必須同時(shí)考慮變形條件才能惟一確定。三、按結(jié)構(gòu)的受力和變形特性分類(lèi)（1）梁-梁是一種受彎構(gòu)件，一般水平（或斜向）放置，其軸線通常為直線。 可能單跨、多跨。內(nèi)力一般有彎矩和剪力，以彎矩為主。 剛架-不同方向的桿件用結(jié)點(diǎn)（至少有一剛結(jié)點(diǎn)）連接構(gòu)成，結(jié)點(diǎn)多為剛 結(jié)點(diǎn)。剛架桿件內(nèi)力一般有 彎矩、剪力和軸力，以彎矩為主。所以又叫梁式構(gòu)件。（3）桁架-由若干直桿在兩端用 鉸結(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成。桁架桿件在 結(jié)點(diǎn)荷載作 用下，承受軸向變形，是軸向拉、壓構(gòu)件，只受 軸力，均為二力桿。壓力為主。（4）拱-拱的軸線為曲線，且在豎

9、向荷載作用下會(huì)產(chǎn)生水平反力（推力）。這 使得拱內(nèi)彎矩和剪力比同跨度、同荷載的梁的為小。其內(nèi)力以（5）組合結(jié)構(gòu) 由梁式桿 和桁架桿 構(gòu)成。常見(jiàn)的組合結(jié)構(gòu)：排架。（6） 懸索結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)通常以僅能承受 拉力 的柔性纜索作為主要受力構(gòu)件。1.4 荷載分類(lèi)、按作用時(shí)間長(zhǎng)短分類(lèi)恒載：永久作用在結(jié)構(gòu)上。如結(jié)構(gòu)自重、永久設(shè)備重量。如人群、風(fēng)、雪 （在結(jié)構(gòu)上可占有任意位置的可活載：暫時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上。動(dòng)荷載 ）及車(chē)輛、吊車(chē) （在結(jié)構(gòu)上平行移動(dòng)并保持間距不變的移動(dòng)荷載 ） 。、按作用位置是否變化固定荷載移動(dòng)荷載三、按作用性質(zhì) （是否考慮慣性力影響 ）靜力荷載 ：荷載由零加至最后值的加載過(guò)程中， 結(jié)構(gòu)始終保持靜力平衡， 即 可忽略慣性力的影響。動(dòng)力荷載 ：要考慮慣性力影響，如地震作用。四、按與結(jié)構(gòu)的接觸情況：直接荷載、間接荷載注： 1、荷載（直接作用 ）：作用在結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)力。