結(jié)構(gòu)力學緒論4-1

任課教師陳德先授課班級09級授課時間2011/3/21學時2課題結(jié)構(gòu)力學緒論課型面授

教學方法講授教學目的掌握結(jié)構(gòu)力學的研究對象，荷載的分類，結(jié)點及支座的分類，結(jié)構(gòu)的計算簡圖及分類。教學重點結(jié)構(gòu)的計算簡圖教學難點結(jié)點及支座的分類西南交大希望學院結(jié)構(gòu)力學多媒體課件一、結(jié)構(gòu)力學的主要內(nèi)容1〕研究對象結(jié)構(gòu)——就是建筑物中起著承重作用的骨架，它由承重構(gòu)件組成。土木工程及水利工程中常見的結(jié)構(gòu)有：剛架、桁架、拱、水壩、墩式碼頭等，根據(jù)幾何形狀可以把它們分成四大類：桿系結(jié)構(gòu)

板殼結(jié)構(gòu)

實體結(jié)構(gòu)

懸索結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)水工結(jié)構(gòu)▲桿系結(jié)構(gòu)——由假設干根桿件組成，桿件的幾何特征是：其長度遠遠大于桿件截面的寬度和高度?！鍤そY(jié)構(gòu)——其厚度遠遠小于長度和寬度兩方面尺寸的結(jié)構(gòu)。▲實體結(jié)構(gòu)——是指三個尺寸大約為同量級的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)力學的研究對象是：桿系結(jié)構(gòu)

▲懸索結(jié)構(gòu)———

通常以僅能承受拉力的柔性纜lǎn索作為主要受力構(gòu)件。

擋土墻滬定鐵索橋，跨越大渡河，位于川、藏要道，是鐵索橋中現(xiàn)存制作最精良的一座。橋始建于清康熙四十四年(公元1705年〕，次年完成。橋凈跨100米，橋?qū)?.8米，上鋪木板，底索９根，每根索長約128米，兩側(cè)各有兩根欄桿索，由四川善于制作鐵索橋的全天州修建。兩岸右砌橋臺，用臺身自重來平衡鐵索的拉力。懸索橋2〕主要研究內(nèi)容1結(jié)構(gòu)由荷載、支座移動、溫度變化、制造誤差等〔廣義荷載〕引起的內(nèi)力計算——稱為強度計算；2結(jié)構(gòu)由荷載、支座移動、溫度變化、制造誤差等〔廣義荷載〕引起的變形及位移計算——稱為剛度計算；3結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算；4結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律及計算簡圖的選擇。3〕結(jié)構(gòu)力學與其它課程的關(guān)系理論力學和材料力學是結(jié)構(gòu)力學的先修課程，專業(yè)課程〔鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等〕是結(jié)構(gòu)力學的后續(xù)課程。二、結(jié)構(gòu)的計算簡圖在工程設計中對結(jié)構(gòu)進行力學分析時，需要一個圖形，這個圖形與實際結(jié)構(gòu)完全一樣，實際上是做不到的，因此必須對實際結(jié)構(gòu)進行抽象和簡化，得到一個計算時所用的計算簡圖。抽象和簡化必須遵循以下原那么：1〕正確反映結(jié)構(gòu)的實際受力情況，使計算結(jié)果與實際情況比較吻合；2〕略去次要因數(shù)，便于分析和計算。1、桿件體系的簡化

實際工程結(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約束而將其簡化為平面結(jié)構(gòu)，使計算得到簡化。本書主要討論平面桿件結(jié)構(gòu)的計算問題。2、桿件的簡化桿件可以用軸線來表示：

原因是：內(nèi)力只與桿件的長度有關(guān)，與截面的寬度和高度無關(guān)。

桿件軸線3、結(jié)點的簡化桿件與桿件的連接點稱為：結(jié)點〔節(jié)點〕結(jié)點的簡化分兩類：鉸結(jié)點和剛結(jié)點▲鉸結(jié)點幾何特征：各桿可以繞結(jié)點自由轉(zhuǎn)動。受力狀況：不會引起桿端彎矩。表示方法：

例如：圖示木屋架的結(jié)點

巴黎艾菲爾鐵塔：324米國家體育場的“鳥巢〞是由一系列輻射式門式鋼桁架圍繞碗狀坐席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，結(jié)構(gòu)科學簡潔，設計新穎獨特，為國際上極富特色的巨型建筑。表示方法：

例如：圖示現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架的結(jié)點

▲

剛結(jié)點幾何特征：各桿不能繞結(jié)點作相對轉(zhuǎn)動。受力狀況：由于結(jié)點能阻止桿件之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，因此桿端有彎矩、剪力和軸力。

AaaFP高層建筑中，通過斜撐，加強結(jié)構(gòu)的抗風能力。同時也起到了跨間支撐作用?！M合結(jié)點〔又稱不完全鉸結(jié)點或半鉸結(jié)點〕：在同一結(jié)點上，局部剛結(jié)，局部鉸結(jié)。組合結(jié)點

A支座：結(jié)構(gòu)與根底或支承局部連接的裝置。4、支座的簡化

對平面結(jié)構(gòu)一般可以簡化成以下四種形式：

▲

可動鉸支座

只能約束豎向運動的支座稱為：可動鉸支座表示方法：

例如：把梁放在柱頂上，不作任何處理，其支座就可簡化成可動鉸支座。

▲固定鉸支座能約束豎向和水平運動的支座稱為：固定鉸支座表示方法：例如：把屋架放在柱頂上，并與柱頂?shù)念A埋件連接，這樣的支座可簡化成固定鉸支座?！潭ㄖё芗s束豎向、水平和轉(zhuǎn)動的支座稱為：固定支座表示方法：例如：柱子與根底完全現(xiàn)澆在一起，而且柱子的鋼筋插入根底一定距離，那么柱子的支座就可簡化成固定支座。▲定向支座〔滑動支座，雙鏈桿支座〕

▲彈性支座qq(x)均勻分布載荷線性〔非均勻〕分布載荷F集中力M集中力偶分布載荷5、荷載簡化〔體分布與面分布荷載〕集中力；集中力偶；線分布荷載荷載:三、荷載分類

廣義上指能引起結(jié)構(gòu)受力和變形的所有外因;

狹義上的荷載，即指作用在結(jié)構(gòu)上的主動力。

〔1〕按作用時間分類：恒載

活載

〔2〕按作用性質(zhì)分類靜力荷載

動力荷載

〔3〕按分布情況分類集中荷載

分布荷載

↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓l四、結(jié)構(gòu)的計算簡圖例如例1：例2：細石混凝土填充↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓五、桿系結(jié)構(gòu)形式1〕梁有簡支梁、懸臂梁、曲梁、多跨靜定梁和超靜定梁等。(按結(jié)構(gòu)受力和變形特性分)2〕拱有三鉸拱、兩鉸拱、無鉸拱等。3）桁架

兩鉸拱三鉸拱無鉸拱4〕剛架5）組合結(jié)構(gòu)

(按結(jié)構(gòu)計算特性分)1.靜定結(jié)構(gòu)：其桿件內(nèi)力〔包括反力〕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，而必須同時考慮變形條件才能惟一確定。(按結(jié)構(gòu)幾何特性分)1.平面結(jié)構(gòu)：各桿的軸線和外力的作用線均在同一平面內(nèi)。2.空間結(jié)構(gòu)：各桿的軸線不在同一平面內(nèi)。如空間剛架、電視塔等。上海南浦大橋趙州橋591～599年，跨度37.4米,采用拱高只有7米的淺拱-敞肩拱，敞肩拱的運用為世界橋梁史上的首創(chuàng)，并有“世界橋梁鼻祖〞的美譽。大拱兩端肩上各有2個小拱叫做"敞肩拱",水大時可以分洪,減弱洪水對橋身的沖擊,又可