結(jié)構(gòu)力學(xué)知識

1、課程的性質(zhì)和任務(wù)： 培養(yǎng)學(xué)生進行結(jié)構(gòu)分析與計算方面的能力。 本課程是土建專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課，本課程的任務(wù)是: 在學(xué)習(xí)理論力學(xué)和材料力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上進一步掌握桿件結(jié)構(gòu)的計算原理和方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能， 為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程及進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和科學(xué)研究打好力學(xué)基礎(chǔ)。第1章 緒論1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象和任務(wù)結(jié)構(gòu)在建筑物或構(gòu)筑物中用來承受荷載而起 骨架作用的部分。 1.1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象 對結(jié)構(gòu)進行強度、剛度、穩(wěn)定性計算。材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)共同研究的問題是：大概分工是：材力研究：單個桿件的計算。結(jié)力研究：由桿件所組成的結(jié)構(gòu)。彈力研究：對桿件作更精確的分析， 并研 究板、殼、

2、塊體等非桿狀結(jié)構(gòu)。如: 橋梁、隧道、房屋、塔 架、擋土 墻、水池、 水壩等。結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)： （1） 研究結(jié)構(gòu)在載荷、溫度變化、支座移動 等因素影響下的內(nèi)力計算及位移計算。（2） 研究結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計算，以及動力荷載 作用下結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)。（3） 研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則和合理形式等問題。桿件結(jié)構(gòu)分：結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象：主要是桿件結(jié)構(gòu) 平面結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)。 結(jié)力與其它課程的關(guān)系 后續(xù)課程為：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、橋梁、隧道、房建等。結(jié)構(gòu)力學(xué)為后續(xù)課程提供必要的理論基礎(chǔ)和計算方法。 結(jié)力是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，數(shù)學(xué)、理力、材力等 是學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的先修課程；1.2 荷載分類荷載是作用在結(jié)構(gòu)上的主動力。(1) 按作用時間

3、久暫分恒載：長期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載。如：自重、土壓力等?；钶d：暫時作用在結(jié)構(gòu)上的，大小 或位置 可以改變的 荷載 。如：列車、人群、風(fēng) 、雪等。(2)按位置是否變化分固定荷載：如：恒載、某些活載，風(fēng)、雪等。移動荷載：如：列車、汽車、 吊車、人群等。(3)按產(chǎn)生動力效應(yīng)大小分 靜力荷載 如：打樁機的沖擊荷載、動力機械產(chǎn)生的振動荷載、風(fēng)、地震產(chǎn)生的隨機荷載靜力荷載動力荷載 指荷載的大小、方向和位置不隨時間變化或變化很緩慢的荷載，不至于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度，可以略去慣性力的影響。如：自重、其他恒載等。動力荷載 指隨時間迅速變化的荷載，會引起結(jié)構(gòu)振動，產(chǎn)生不容忽視的加速度，必須考慮慣性力的影響。

4、(4).按分布情況分分布荷載： 面荷載 （KN/m2） 線荷載 （ KN/m）集中荷載： 點荷載 （KN）(5)其它 溫度變化、支座移動、制造誤差、砼收縮、砼徐變等也會引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或位移，廣義地講，這些因素也可視為靜力荷載。1.3結(jié)構(gòu)的計算簡圖(3) 簡化內(nèi)容荷載簡化，桿件簡化，支座 和結(jié)點簡化(2) 簡化原則從實際出發(fā)，表現(xiàn)主要特 點，略去次要因素。(1) 計算簡圖簡化了的代替原結(jié)構(gòu)的計算 圖示。荷載簡化：重物看作集中荷載。 自重看作均布荷載。例：圖1-1圖1-1桿件簡化：用軸線代替了桿件。支座簡化： 考慮到支承面有摩擦，梁不能左右移動，但受熱膨脹時可伸長，將一端視為固定鉸支座，另一端視

5、為活動鉸支座。1.4 支座和結(jié)點的類型（限于平面結(jié)構(gòu)）支座把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)系起來的裝置稱為 支座。支座的作用傳遞荷載，固定結(jié)構(gòu)的位置。 圖1-3（1）活動鉸支座作用：限制結(jié)構(gòu)沿垂直于支承面方向的移動 。 一般情況下，跨度大于2025m的橋梁，用輥軸支座； 跨度小時，用搖軸支座或弧形支座。 RA通過鉸A中心，并與支承面垂直，但大小和指向未知。反力：只承受垂直于支承面方向的反力。 （2）固定鉸支座 (與可動鉸支座的區(qū)別：無輥輪) 圖1-4作用：只允許結(jié)構(gòu)繞鉸A轉(zhuǎn)動,不能作水平、豎向移 動。反力：RA過鉸A中心，但大小、方向未知。 用水平、豎向兩個分反力表示 （ HA、 VA）。（3）固定端支座 圖1

6、-5 作用：不允許結(jié)構(gòu)在支承處發(fā)生任何移動和轉(zhuǎn)動。反力：大小、方向、作用點均未知。表示: 水平反力HA、豎相反力VA、反力 偶MA。4）滑動支座 （也稱定向支座、平行雙鏈桿座）表示：作用：結(jié)構(gòu)在支承處不能轉(zhuǎn)動，不能沿垂直于支承面的方向移動，但可沿支承面方向滑動。應(yīng)用：利用結(jié)構(gòu)的對稱性，取一半結(jié)構(gòu)計算時、機動法作影響線時應(yīng)用，實際結(jié)構(gòu)不常見。反力：一個垂直于支承面的力和一個力偶（5）結(jié)點：結(jié)構(gòu)中桿件相互聯(lián)結(jié)處稱為結(jié)點例：木屋架端結(jié)點的構(gòu)造，其各桿端不能繞結(jié)點任意轉(zhuǎn)動，但由于聯(lián)結(jié)不可能很嚴(yán)密、牢固，因而桿件之間有發(fā)生相對微小轉(zhuǎn)動的可能，所以簡化為鉸結(jié)點。 2）剛結(jié)點：特征-各桿端之間不能發(fā)生任何相

7、對轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)變形時各桿端切線之間夾角保持不變。1）鉸結(jié)點：特征-各桿可繞結(jié)點中心自由轉(zhuǎn)動。如：鋼桁架 簡化計算時取鉸結(jié)點聯(lián)結(jié)； 精確計算時取剛結(jié)點聯(lián)結(jié)。如：鋼筋砼屋架：構(gòu)造：把各桿焊接在結(jié)點板上，各桿端不能相對轉(zhuǎn)動，但桁架中桿件主要承受軸力，所以計算時仍然簡化為鉸結(jié)點。這樣考慮，引起的誤差一般是允許的。例：排架的立柱與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)如圖：材料1、2若用細石砼， 簡化為固定端支座。 圖1-10材料1 用細石砼，2用瀝青麻絲 ，簡化為固定鉸支座。1.5 結(jié)構(gòu)的分類(1)按幾何特征分： 實體結(jié)構(gòu)：三個方向的尺度相近如：大壩、重力 式擋土墻薄壁結(jié)構(gòu)：厚度遠小于其它兩個尺度（長、寬） 如：板、殼桿件結(jié)構(gòu)：長度

8、遠大于其他兩個尺度（高 、寬） 如梁。桿件結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)、實體結(jié)構(gòu)(2)桿件結(jié)構(gòu)按受力特征分： 圖1-11 1)梁： 屬于受彎桿件，梁軸線一般為直線。梁的種類： 軸線為曲線，在豎向荷載作用下產(chǎn) 生水平反力2） 拱： 拱結(jié)構(gòu)的彎矩與跨度、荷載相同的梁相比小得多。常見的拱結(jié)構(gòu)：圖112 直桿組成，具有剛結(jié)點（至少有一個 剛結(jié)點）如圖1-13（a）所示 由直桿組成，所有結(jié)點均為鉸結(jié)點。集中力作用在結(jié)點上時，桿件只產(chǎn)生軸力3) 剛架：4）桁架：圖1-135） 組合結(jié)構(gòu)：6）懸索結(jié)構(gòu)： 由受彎桿件與鏈桿組成的結(jié)構(gòu)。 如：梁與桁架組合、剛架與桁架組合。圖1-14。主要承重構(gòu)件是懸掛在塔、柱上的纜索。索：只

9、受軸向拉力，可充分發(fā)揮鋼材的強 度，自重輕，可跨越很大跨度圖1-14(3).按桿軸線和外力的空間位置分：(4).按內(nèi)力是否靜定分： 平面結(jié)構(gòu)各桿軸線、外力均在同一平面內(nèi)空間結(jié)構(gòu)各桿軸線、外力均不在同一平面內(nèi)超靜定結(jié)構(gòu)只靠平衡條件不能確定全部反力 和內(nèi)力，必須考慮變形條件才能 確定。靜定結(jié)構(gòu)全部反力和內(nèi)力都可由靜力平衡條 件確定。1.6 結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)方法3）將計算結(jié)果運用于實際結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工。從分量上看 ，第二部分占比重大從理論聯(lián)系實際的角度看第一、三部分是重要環(huán)節(jié)(1).注意結(jié)構(gòu)力學(xué)與其它課程的關(guān)系。 對高數(shù)、理力、材力根據(jù)個人實際情況進行必要的復(fù)習(xí)，并在運用中得到鞏固和提高。(2).注意

10、理論聯(lián)系實際從解決工程實際問題的角度來看，結(jié)力內(nèi)容分三部分：1）將實際結(jié)構(gòu)簡化為計算簡圖；2）研究各種計算簡圖的計算方法；(3)注意分析問題的方法與解題思路 通過大量的習(xí)題鞏固已學(xué)過的理論知識，進一步提高分析問題、解決問題的能力。(4)注意多練、完成作業(yè) 做題練習(xí)，是學(xué)習(xí)結(jié)力的重要環(huán)節(jié)，不做一定數(shù)量的習(xí)題很難掌握概念、原理和方法。對每種計算方法要掌握 基本原理，解題思路，適用范圍。課程的基本要求：學(xué)生在學(xué)完本課程之后應(yīng)能達到以下要求：1對一般的桿件結(jié)構(gòu)能選擇計算簡圖,并能分析其幾何組成。2熟練運用取隔離體，列平衡方程的方法 對一般靜定結(jié)構(gòu)正確的進行內(nèi)力分析。3理解影響線的概念，掌握靜力法作靜定梁、 桁架的影響線，會利用影響線求移動荷載 下結(jié)構(gòu)的最