结构力学(b)第1章_绪论(非土木类专业)

多面性、综合性、反思性、跳跃性、灵活性、 牢固性、悟性、检验性
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在结构力学的学习过程中，用的重点就是习题练习和校核。
（1）习题 作题练习，是学习工程计算学科的重要环节。不作一定数量 的习题，就很难对基本概念和方法有深入的理解，也很难培 养较好的计算能力。但是作题也要避免各种盲目性。
§1.2 结构的计算简图及简化要点
实际结构是很复杂的，将实际结构作适当地简化，忽 略次要因素，显示其基本的特点。这种代替实际结构的简化 图形，称为结构的计算简图。合理地选取结构的计算简图是 结构计算中的一项极其重要而又必须首先解决的问题。
选取结构计算简图的原则：
1）能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况。 2）忽略次要因素，便于分析计算。
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（b）学习方法 有力争上游的志气，才能有志、有识、有恒，
才能全身心的投入到学习中去，并发挥自己的积极性、 主动性、自觉性。同时也要讲究学习方法。
关于学习方法，首先想起的是华罗庚院士的形象 比喻：由薄到厚，再由厚到薄。
（加法） （减法）
在学习中，还要会问、会用、注意创新。
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探讨结构合理的形式，是为了有效地利用材料，使其 性能得到充分发挥。
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结构力学的研究方法
在小变形、材料满足虎克定律的假设下综合考虑以 下三方面的条件，建立各种计算方法。
1、静力平衡；∑X=0, ∑Y=0, ∑M=0
2、变形的几何连续条件
3、应力与变形间的物理条件
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§1.5 方法论（1）——学习方法
（a） 立志(精神因素) 人活着，要争气，要志存高远。
-------怎样思考，就有怎样的人生（心想才能事成）
读书三要
盖士人读书，第一要有志，第二要有识，第三要有恒。 有志则断不甘为下流（落后）；有识则知学问无尽，不敢 以一得自足；有恒则断无不成之事。
选自曾国藩《与弟书》
悟 用“心”
要培养对专业的兴趣、爱好，乐在其中
知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
——孔子
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3、会问
（1）多问出智慧 （2）要会问 （3）要追问 （4）要问自己
学习的主动性
4、会用
学而时习之（论语）。学习=学+习 什么是“习”，通常把“习”理解为复习；更准确些，应 把“习”理解为用，理解为实践。练习、实习、演习、 习题、习作等等都是“习”，也就是用：应用和实践。 “用”是“学”的继续、深化和检验。与“学”相比，“用” 有更丰富的内涵。
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1、会加 （1）勤于积累 ——这是成才的第一步，也是最基本的一步。 人才的要素（知识、能力、素质）
摄取和积累知识是培养能力的基础，也是研究创新的基础。
“才须学也。非学无以广才，非志无以成学”（诸葛亮） （2）融会贯通 （3）用心梳理 （4）落地生根
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2、会减
（1）概括的能力 （2）简化的能力 （3）统帅驾驭的能力 （4）弃形取神的能力
2、杆件的简化 杆件用其轴线表示，杆件之间的连接区用结点表示，杆长 用结点间距表示，荷载作用于轴线上。
3、结点的简化
杆件间的连接区通常简化成为三种理想情况：
（1）铰结点：约束各杆端不能相对移动，但可相对转动；
可以传递力，不能传递力矩。
（2）刚结点：连接各杆端既不能相对移动，又不能相对
转动；既可以传递力，又可传递力矩。
<2>*讨论结构内力和变形的计算方法，进行结构的强度 和刚度的验算 <3>讨论结构的稳定性以及在动力载荷作用下的结构反应
进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安 全和经济的要求。
计算刚度的目的，在于保证结构不至于发生过大的变 形，以至于影响正常使用。
研究组成规律的目的，在于保证结构各部分，不至于 发生相对的刚体运动，而能承受荷载维持平衡。
不看书，不复习，埋头作题，这是一种盲目性。 贪多求快，不求甚解，这是另一种盲目性。 只会对答数，不会自己校核和判断，这也是一种盲目性。 做错了题不改正，不会从中吸取教训，这又是一种盲目性。
做错了题不改正，就是轻率地扔掉了一个良好的学习机会。 希望大家不要放过一个似是而非的模糊概念，因为认识真理 的主要障碍不是明显的谬误，而是似是而非的“真理”。错了， 也要错个明白。
（3）组合结点：是一些杆端为刚结，另一些杆端为铰
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4、支座的简化 （1）滚轴支座（活动铰支座）：约束杆端不能竖向移动， 但可水平移动和转动。只有竖向反力。
（2）定向支座：允许杆端沿一定方向自由移动，而沿其 它方向不能移动，也不能转动。
（3）固定端（固定支座）：约束杆端不能移动也不能转动， 有三个反力分量。
5、创新 科学精神的精髓是求实创新。 创新：推陈出新，破旧立新，有推有出，有破有立。
在学习中创新，在实践中创新 创新意识要贯穿在整个学习过程中，在加、减、问、用各 个方面都要着眼于创新，有心于创新。
觅真理立巨人肩上，出新意于法度之中。
请大家课后认真思考、用心学习。 找一本结构力学参考书
（复习第一章，预习第二章内容）
结构力学教程(Ⅰ)
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上课纪律 1. 不能迟到，提前十分钟到教室 2. 上课期间不能玩手机，不做与课堂无关事情（违反
按旷课处理） 3. 作业按时完成 4. 无故缺勤扣平时分，缺勤1/3总课时，取消考试资格
考核方式 作业20%+专题研习20%+随堂测验10%+期末考试50%
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成才三境
古今之成大事业、大学问者，必经过三种 之境界： “昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。”此第一境也。 “衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”此第二境也。 “众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。”
--------此第三境也。
选自王国维《人间词话》
——第一境是说总结、理清前人的经验和理论。第二境 是说深深思索，孜孜以求。第三境是说，一朝顿悟，豁然开 朗，发前人之所未发，创造出属于自己的东西。
（4）铰支座 （固定铰支座）：约束杆端不能移动，但可以 转动。有两个互相垂直的反力，或合成为一个合力。
5、材料性质的简化 对组成结构的建筑材料，一般都假定为均匀连续、各向 同性、完全弹性(或弹塑性)。
6、荷载的简化 体力和面力均简化为作用在轴线上的分布荷载和集中
荷载。
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结构的计算简图举例 例1：桥梁
y
x z
y x
§1.3 杆件结构的分类
❖按连接方法，结构可分为：
1、梁
4、刚架
2、拱
静定结构
3、桁架
超静定结构
5、组合结构
❖按空间概念，结构可分为： 平面结构、空间结构
❖按计算方法，结构可分为： 静定结构、超静定结构
平面结构 空间结构
§1.4 荷载的分类
荷载是主动作用于结构的外力。 （支座反力是被动的约束力）
影响计算简图选取的主要因素：
1）结构的重要性 ：重要结构——精；次要结构——粗； 2）设计阶段：初步设计——粗；技术设计——精； 3）计算问题的性质：静力计算——精；
动力计算——粗； 4）计算工具：先进——精；
简陋——粗。
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结构简化的几个主要方面
1、结构体系的简化 一般结构实际上都是空间结构，各部相连成为一空间整体， 以承受各方向可能出现的荷载。 在多数情况下，常忽略一些次要的空间约束，而将实际结 构分解为平面结构。
Chapter 2 结构的几何构造分析
※<参考书目>
书目名称
作者
出版社
出版时间
结构力学
杨天祥
高等教育出版社
结构力学（上、下） 龙驭求、包世华 高等教育出版社
结构力学（2版） 王焕定
高等教育出版社
结构力学解疑
雷钟和
清华大学出版社
结构力学题解及考 邓秀太 试指南
中国建材工业出 版社
1987 1994 2004 1996 1995
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
l
横向荷载下 P
纵向荷载 Q P
Q
铰结点
刚结点
组合结点
例2：屋架计算简图
沥青麻刀填充
X
Y R（大小
方向未知）
固定铰支座
细石混凝土填充
X M
固定支座
Y
M Y
Y 滚轴支座
X M
定向支座
例3：厂房的计算简图
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ ↓↓↓↓↓ 细石混凝土填充
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<2> 校核 计算结果要经过校核。要养成校核习惯，学会自行校核的 的本领。在实际工程中，计算人员要对自己交出来的计算 结果负责。这种负责精神应当及早培养。
出错是难免的。重要的是要会判断、抓错和改错。判 断是对计算结果的真伪性和合理性作出鉴定。抓错是分析 错误根源，指明错在哪里。改错是提出改正对策，得出正 确结果。改错不易，判断、抓错更难。
起骨架作用的部分。
如：房屋中的梁柱体系、公路和铁路上的 桥梁和隧洞、水工建筑物中的闸门和水坝、 挡土墙等……。
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从几何角度对结构分类（分为三类）：
<1> 杆系结构: 由杆件组成。 杆件的几何特征：横截面 <<长度l 单杆
杆件系统：梁(受弯构件) 拱(受竖向载荷、有水平支座反力)
桁架：由直杆组成，所有结点都是铰结点。 刚架：也是由直杆组成，结点为刚结点。 组合结构：由桁架和梁或刚架组合而成。
❖荷载按作用时间的久暂可分为: 1、恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。 2、活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。
❖按作用位置是否改变可分为： 1、固定荷载：作用位置固定不变。 2、移动荷载：作用位置是移动的。（如吊车荷载）
❖按作用性质可分为： 1、静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极 其缓慢。 2、动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
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<2> 板壳结构: 也称为薄壁结构， 几何特征：厚度 t <<长度和宽度
<3> 实体结构: 结构的长、宽、高(a、b、h)在同一量级。
构件：结构中的各个组成部分称为构件。
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板 壳体结构
实体结构
计算简图
2.结构力学的研究对象
结构力学与材料力学、理论力学、弹塑性力学均有密切的关系
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第1章
绪论
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内容
§1.1 结构力学的学科内容和教学要求 §1.2 结构的计算简图及简化要点 §1.3 杆件结构的分类 §1.4 荷载的分类 §1.5 方法论（1）——学习方法
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§1.1 结构力学的学科内容和教学要求
1.什么是结构？ 结构是指建筑物中承受并传递荷载而
理论力学着重讨论物体机械运动的一般规律。 其余三门力学着重讨论结构及其构件的强度、刚度、稳定 性和动力反应等问题。
材料力学的分析对象： 单个杆件 结构力学的分析对象： 杆件体系 弹塑性力学的分析对象： 实体结构
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结构力学的任务
<1>讨论结构的组成规律和合理形成，以及结构计算简图 的合理选择
关于判断和校核，还可分为三个层次：细校，粗算和定性
（另法）细校：细校是指详细的定量的校核。 （毛估）粗算：粗算是指采用简略的算法对计算结果进行毛估，确定
其合理范围。 定性判断：定性判断是根据基本概念来判断结果的合理性，而不进行
定量计算。
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不细算而能断是非，断案如神，既快又准，这是 总工程师应具备的看家本领，也是每个工程师和有 心人应及早学会的本领。这个“神”不是来自天上， 而是来源于扎实的理论和经验的积累。