结构力学 1.绪论
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结构力学01第一章.绪论
壳式结构
通过壳体的形状和厚度 承受荷载，如穹顶、储
罐等。
荷载类型与特点
80%
永久荷载
长期作用在结构上的荷载，如结 构自重、土压力等。
100%
可变荷载
随时间变化而变化的荷载，如楼 面活荷载、风荷载、雪荷载等。
80%
偶然荷载
不常出现但一旦出现将对结构产 生重大影响的荷载，如地震力、 爆炸力等。
结构安全性与经济性
跨学科融合
与建筑学、土木工程、机械工程等学 科交叉融合，推动结构力学领域的发 展和创新。
04
结构力学在土木工程领域应用
建筑设计阶段应用
结构分析和设计
利用结构力学原理和方法，对建 筑结构进行受力分析和设计，确 保建筑物在各种荷载作用下的稳 定性和安全性。
优化设计方案
通过结构力学计算和分析，可以 对建筑设计方案进行优化，提高 建筑物的结构性能和经济效益。
国外研究现状
在结构优化设计、新材料应用等方面较为领先，注重创新性和实 用性。
未来发展趋势预测
计算方法创新
发展更高效、精确的计算方法，如有 限元法、离散元法等。
新材料应用
探索新材料在结构力学中的应用，提 高结构性能和耐久性。
智能化发展
结合人工智能、大数据等技术，实现 结构力学设计、分析的智能化和自动 化。
结构力学01第一章绪论
目
CONTENCT
录
• 绪论引言 • 结构力学基本概念 • 结构力学发展历史及现状 • 结构力学在土木工程领域应用 • 结构力学分析方法简介 • 结构力学实验方法及设备介绍
01
绪论引言
课程介绍
结构力学是固体力学的一个分 支，主要研究工程结构受力和 传力的规律，以及如何进行结 构优化的学科。
《结构力学》第1章_绪论.
2.杆件的简化: 杆件
杆件的轴线
3.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)
4.支座的简化: 固定铰支座 活动较支座 固定支座 滑动支座(定向支座)
§1-3 杆件结构的类型
根据其结构特点可分为如下五类
1、梁
⑴ 单跨梁
静定梁 超静定梁
⑵ 多跨梁
静定多跨梁
连续梁
梁的特点： 梁的轴线通常为直线，在荷载作用下，截面存在弯矩、剪力和轴力。
作题练习是重要环节，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，也很难培养好计算能力。但作题也要避免各种盲目性。
⑶ 自学能力 消化已学知识；摄取新知识。
⑷ 表达能力 作业计算书要书写整洁；作题要步骤分明、思路清楚、图形简明、数据 准确，注重培养严谨作风。
§1-2 结构的计算简图及简化要点
结构力学
第1章 绪论 第2章 体系的几何组成分析 第3章 静定结构的内力力分析 第4章 虚功原理和结构位移计算 第5章 力法 第6章 位移法和力矩分配 第7章 影响线及其应用
(课内:2,课外与课内之比1:1) (课内:6,课外与课内之比3:1) (课内:12,课外与课内之比3:1) (课内:10,课外与课内之比3:1) (课内:12,课外与课内之比3:1) (课内:12,课外与课内之比3:1) (课内:6,课外与课内之比2:1)
预习内容： 概念 几何不变体系和几何可变体系
自由度 刚片 约束 多余约束 瞬变体系 瞬铰
二、杆件的简化
计算简图中杆件用其轴线表示，杆件之间的连接区用结点表示，杆 长用结点间的距离表示，荷载的作用点也转移到轴线上。
三、杆件间连接的简化---结点简化
(1) 铰结点
(2) 刚结点
结构力学课件 第1章 绪论
一、荷载与作用 ➢荷载：主动作用在结构上的外力，如自重荷载、风荷载等； ➢广义荷载：外力、温度改变、支座沉降、制造误差、材料的收缩及松 驰、地震作用等； ➢作用：广义荷载，引起结构受力或变形的外因(外力、温度变化、支 座沉降、制造误差、材料收缩以及松弛、徐变等)
二、荷载(作用)的确定
➢荷载(作用)的确定是结构设计中极为重要的工作；
➢《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 ➢《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）
三、荷载的分类 ➢1、根据荷载作用时间的久暂划分
恒载 （永久荷载）
Permanent load 活载
（可变荷载) Variable load
永久作用在结构上的不变 荷载，如构件自重、设备
荷载等
暂时作用在结构上的可变荷载， 列车荷载、风载、地震作用等
三、荷载的分类
➢2、按作用 位置变化情况
固定荷载 移动荷载
作用在结构上的位置 是不变的，如恒载、 某些活载（风载、雪
载等）
能在结构上移动的荷载，如 列车荷载、吊车荷载
三、荷载的分类
静力荷载 动力荷载
➢3、根据荷载对结构产生的动力效应划 分 指大小、方向和位置不随时间 变化或变化很缓慢的荷载，
第一章 绪 论（Introduction )
中国矿业大学 鲁彩凤
§1-1 结构力学的研究对象和任务 §1-2 荷载的分类 §1-3 结构的计算简图 §1-4 杆件结构的分类
§1-1 结构力学的研究对象和任务
(Research object and task of Structural Mechanics )
本节主要内容： 一、工程结构及分类 二、结构力学的研究对象 三、结构力学的任务
结构力学 第一章-绪论
1．受力特性（荷载的大小、方向、作用位置） 受力特性（荷载的大小、方向、作用位置） 几何特性（构件的轴线、形状、长度） 2．几何特性（构件的轴线、形状、长度） 支承特性（支座的约束反力性质、 3．支承特性 （支座的约束反力性质、杆件连接 形式） 形式） 10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
支座(Supports)和结点(Joints) (Supports)和结点(Joints)的类型 §1-4 支座(Supports)和结点(Joints)的类型 刚架结构中的铰结点： 刚架结构中的铰结点：
结点杆（焊接）
10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
(Supports)和结点(Joints)的类型 和结点(Joints) §1-4 支座 (Supports)和结点(Joints)的类型 2. 刚结点 刚结点(Rigid joint)： ： ——各汇交于结点的杆端之间不能发生任 各汇交于结点的杆端之间不能发生任 何相对位移。 何相对位移。
第一章 绪 论 （Introduction） ）
§1-5 结构的分类 Beam) 1、梁(Beam)：
10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
§1-5 结构的分类 2、拱(Arch)： 、 ：
——轴线是曲线 ， 竖向荷载作用下产生 轴线是曲线， 轴线是曲线 水平支承推力。 水平支承推力。 三铰拱： 三铰拱：
（Resist bending, shearing. and tension or compression） ）
10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
§1-5 结构的分类 3、刚架 、刚架(Frame)： ：
第一章 绪 论 （Introduction） ）
支座(Supports)和结点(Joints) (Supports)和结点(Joints)的类型 §1-4 支座(Supports)和结点(Joints)的类型 刚架结构中的铰结点： 刚架结构中的铰结点：
结点杆（焊接）
10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
(Supports)和结点(Joints)的类型 和结点(Joints) §1-4 支座 (Supports)和结点(Joints)的类型 2. 刚结点 刚结点(Rigid joint)： ： ——各汇交于结点的杆端之间不能发生任 各汇交于结点的杆端之间不能发生任 何相对位移。 何相对位移。
第一章 绪 论 （Introduction） ）
§1-5 结构的分类 Beam) 1、梁(Beam)：
10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
§1-5 结构的分类 2、拱(Arch)： 、 ：
——轴线是曲线 ， 竖向荷载作用下产生 轴线是曲线， 轴线是曲线 水平支承推力。 水平支承推力。 三铰拱： 三铰拱：
（Resist bending, shearing. and tension or compression） ）
10:34
第一章 绪 论 （Introduction） ）
§1-5 结构的分类 3、刚架 、刚架(Frame)： ：
结构力学第一章[30页]
![结构力学第一章[30页]](https://img.taocdn.com/s3/m/d2a67990c281e53a5902ff80.png)
然实际工程中多为空间结构，但很多情况下可以简化为平面结构来计算。
结构力学课件
第一章 绪论
章目录 第一节 第二节 第章三目节录 第四节
第 2 节 荷载的分类
本节目录
1.2 荷载的分类 1.2.1 按荷载作用的状况 1.2.2 按荷载作用的时间 1.2.3 按荷载对结构产生的动力效应
结构力学课件
第一章 绪论
结构力学课件
第一章 绪论
章目录 第一节 第二节 第章三目节录 第四节
第 1 节 结构的分类
1.1 结构的分类
• 结构的定义：在工程实际中能承受荷载、传递荷载并起到骨架作用的体 系称为结构，如房屋建筑中的 梁、板、柱等。结构的类型很多，可从 不同的角度来分类。
• 结构的分类：按照其几何特征，一般可分为杆件结构、薄壁结构和实体 结构。
又可分为以下几种:
结构力学课件பைடு நூலகம்
第一章 绪论
章目录 第一节 第二节
第 1 节 结构的分类
1.1.1 梁
• 梁是一种受弯杆件，其轴线通常为直线。 • 常见的有单跨梁和多跨梁 ( 见 图 1 . 1 )
第章三目节录
第四节
图1.1
结构力学课件
第一章 绪论
章目录 第一节 第二节 第章三目节录
第1节
1.1.2 钢架
• 刚架是由梁和柱组成 的结构，其结点以刚 结点为主，也有铰结 点( 见 图 1 . 2 )。
结构的分类
第四节
图1.2
结构力学课件
第一章 绪论
章目录 第一节 第二节 第章三目节录
第1节
1.1.3 拱
• 拱是轴线为曲线且在 竖向荷载作用下支座 处产生水平反力的结 构( 见 图 1 . 3 )。
(完整word版)结构力学讲义
第一章绪论§1.1 结构和结构的分类一、结构(structure)由建筑材料筑成，能承受、传递荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构。
如：梁柱结构、桥梁、涵洞、水坝、挡土墙等等。
二、结构的分类：按几何形状结构可分为：1、杆系结构(structure of bar system) ：构件的横截面尺寸<<长度尺寸；2、板壳结构(plate and shell structure) ：构件的厚度<<表面尺寸。
3、实体结构(massive structure) ：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。
三、杆系结构的分类：按连接方法，杆系结构可分为：§1.2 结构力学的研究对象、任务和方法一、各力学课程的比较：二、结构力学的任务：1、研究荷载等因素在结构中所产生的内力（强度计算）；2、计算荷载等因素所产生的变形（刚度计算）；3、分析结构的稳定性（稳定性计算）；4、探讨结构的组成规律及合理形式。
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。
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。
三、研究方法：在小变形、材料满足虎克定律的假设下综合考虑：1、静力平衡；2、几何连续；3、物理关系三方面的条件，建立各种计算方法。
§1.3 结构的计算简图(computing model of structure )一、选取结构的计算简图必要性、重要性：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。
二、选取结构的计算简图的原则：1、能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况。
结构力学(绪论)
第一章绪论1.1结构力学的研究内容一、结构的概念建筑物和工程设施中，起主要受力、传力及支承作用的骨架部分。
二、结构的分类1、按构件的几何特征分为：杆系结构(空间或平面)；板壳(薄壁:薄板、薄壳)结构；实体结构。
(1) 杆系结构：由杆件组成。
几何特征：横截面<<长度图1.1 杆系结构<2>、板壳（薄壁：薄板、薄壳）结构几何特征：厚度<<长度和宽度图1.2 板壳结构<3>、实体结构几何特征：任何一个方向的尺寸都不能被忽略掉图1.3 实体结构2、按结构型式划分为：砖混结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等；3、从建筑材料划分：砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、组合结构等；4、从空间角度划分：平面结构、空间结构等；三、《结构力学》研究的对象理论力学：刚体材料力学：变形体(单个杆件：简支梁、悬臂梁、伸臂梁)结构力学：变形体(平面杆系结构：多跨梁、桁架、刚架、组合结构、拱)四、《结构力学》研究的内容<1> 研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的内力(强度计算)；<2>研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的变形(刚度计算)；<3>分析平面杆系结构的稳定性；<4>探讨平面杆系结构的组成规律及合理形式(几何构造分析)；结构力学应用举例说明：①设计思路②钢筋混凝土悬臂梁，只考虑自重，钢筋应该配在上部，还是下部？为什么？③脚手架(超静定桁架)的设计1.2结构的计算简图一、结构计算简图在结构计算中，用以代替实际结构，并反应实际结构主要受力和变形特点的计算模型。
二、结构计算简图的简化原则选取的原则是：1、要从实际出发2、要分清主次既要尽可能正确反映结构的实际工作状态，又要尽可能使计算简化。
计算简图不是唯一的：根据不同的要求和具体情况，对于同一实际结构也可选取不同的计算简图。
例如：初步设计阶段，可选取比较粗略的计算简图，施工图设计阶段，则可选取较为精确的计算简图；用手算时，可选取较为简单的计算简图，用电算时，则可选取较为复杂的计算简图。
结构力学 第1章 绪论
2. 根据荷载的分布范围，荷载可分为集中荷载和分 布荷载。 集中荷载是指分布面积远小于结构尺寸的荷载，如 吊车的轮压，由于这种荷载的分布面积较集中，因此在 计算简图上可把这种荷载作用于结构上的某一点处。 分布荷载是指连续分布在结构上的荷载，当连续分 布在结构内部各点上时叫体分布荷载，当连续分布在结 构表面上时叫面分布荷载，当沿着某条线连续分布时叫 线分布荷载，当为均匀分布时叫均布荷载。
一般可取纵向边框架、纵向中框架、横向边框架和 横向中框架共四榀作为计算单元。 由于现浇整体式框架结构的梁柱结点是现浇成整体 的，纵梁和横梁的梁端弯矩可通过该结点进行传递和分 配，所以该结点一般认为是刚结点 刚结点。柱下端一般与基础 刚结点 整体浇注在一起，可简化为固定支座 固定支座，见图9(b）、(c)。 固定支座
一、计算简图的概念和简化原则 1. 概念：将实际结构进行抽象和简化，使之既能反映实 际工程的主要受力和变形 受力和变形特征，同时又能使计算大大简 受力和变形 化。这种经合理简化，用来代替实际结构的力学模型 力学模型叫 力学模型 做结构的计算简图 计算简图。 计算简图 2. 简化原则 （1）计算简图要尽可能反映实际结构的主要受力和变形 特点，使计算结果安全可靠； （2）略去次要因素，便于分析和计算。
5 ．荷载 荷载的简化 荷载 荷载的简化是指将实际结构构件上所受到的各种荷 载简化为作用在构件纵轴上的线荷载、集中荷载或力偶。 在简化时应注意力的作用点、方向和大小。 6 ．材料性质 材料性质的简化 材料性质 在力学计算中一般都把各构件材料假设为均匀、连续、 各向同性、完全弹性或弹塑性的，但对于混凝土、钢筋 混凝土、砖、石等材料有一定程度的近似性。
3. 刚架 刚架由梁、柱组成，梁、柱结点多为刚结点， 柱下支座常为固定支座，在荷载作用下，各杆件的轴力、 剪力、弯矩往往同时存在，但以弯矩为主。如图10(d)所 示。 4. 桁架 由若干杆件通过铰结点连接起来的结构，各 杆轴线为直线，支座常为固定铰支座或可动铰支座，当 荷载只作用于桁架结点上时，各杆只产生轴力，如图10(e) 所示。 5. 组合结构 即结构中部分是链杆，部分是梁或刚架， 在荷载作用下，链杆中往往只产生轴力，而梁或刚架部 分则同时还存在弯矩与剪力，如图10(f)所示。
结构力学第一章 绪论
温度变化等）的内力计算
了解各种结构的受力特性。
六、结构力学的地位 支持课程：高等数学、静力学、材料力学
后续课程的基础：钢筋混凝土、钢结构、土力学与
地基基础、建筑工程施工、
房屋结建筑学等
工程问题：当吊钩上作 用一个重为G的设备时， 校核结构能否承受？
本书脉络
第一章 第二章 第六章
第一章
结构初步分类 结构的计算简图
须对结构作—些必要的简化，突出其主要特点，略去某
些次要因素，采用一种简化了的图形来代替实际结构。
这种经过简化并用于进行计算的结构图形就称为~。
结构简化的原则： 1．抓住主要因素，略去次要因素，使计算简因能反映 实际结构的主要受力状态； 2．根据需要与可能，从实际出发，力求使计算简图便 于分析和计算。
称为建筑结构，简称为
结构。
赵州桥
南京长江大桥
二、结构分类 空间结构
1、按空间观点分
平面结构
杆件结构
长度 >>其他尺寸
2、按几何观 点分类
薄壁结构
厚度 <<其他尺寸
实体结构
三个方向在同量级
南 通 体 育 馆
杆系结构
薄壁结构
实体结构
挡土墙
水坝
三、结构力学与材料力学的区别 材料力学：研究材料的强度和单根杆件的强度、
论
• §1-1 结构力学的研究对象及其任务 • §1-2 结构的计算简图 • §1-3 平面杆系结构的分类
• §1-4 荷载的分类
第一章 绪
本章教学目标：
论
本章要解决的问题
1.结构的分类方式有哪些？如何分类的？ 2.实际工程结构进行计算时要形成计算简 图才能用来计算，要形成计算简图经过哪 些步骤？分别是怎么简化的。 3.平面杆系结构通常情况下分为哪几类？ 有什么特点？ 4.按支座反力，杆系结构分为哪几类？ 5.按计算方法杆系结构分为哪几类？ 6.按照作用时间的长短，荷载分为哪几类， 分别是如何定义的。 7.按照作用性质，荷载分为哪几类，分别 是如何定义的？
第1章 绪论
§1.4
荷载的分类
3．按作用性质——荷载可分为静力荷载和动力荷载。 静力荷载——是指大小方向和位置不随时间变化或变化很缓慢的荷 载，它不使结构产生显著的加速度，因而可略去惯性力影响。 动力荷载——是指随时间迅速变化的荷载，它将引起结构的振动， 使结构产生不容忽视的加速度，必须考虑惯性力的影响。 4．按作用位置——荷载可分为固定荷载和移动荷载。 固定荷载——指在结构上的作用位置是不变的，如恒载及某些活载 （风、雪）。 移动荷载——指在结构上可以自由移动的荷载，如行驶的汽车、移 动的人群等。
01 绪论
Contents
目录
1 结构力学的研究对象和任务
2
杆件结构的计算简图
3
杆件结构的分类
4
荷载的分类
5
结构力学的学习方法
§1.1
结构力学的研究对象和任务
研究对象
• 房屋建筑、桥梁、隧道、塔架、挡土墙、水坝等建筑物或 构筑物中，用以担负预定任务、承受和传递荷载而起骨架 作用的部分称为结构。
• 结构是由若干相互联系的构件组成的整体，按其构件的几 何形状可分为三类：
d) 定向支座:这种支座只允许杆端沿一个方向移动，而沿其他方 向不能移动，也不能转动。
§1.2 • 计算简图示例:
杆件结构的计算简图
§1.3
杆件结构的分类
• 结构的分类，实际上是指结构计算简图的分类。
（1）梁：梁是一种受弯构件，其轴线通常为直线。梁有 单跨的和多跨的。其内力一般有弯矩和剪力，以弯矩为主。
§1.4（永久荷载）、活载（可 变荷载）和偶然荷载。
恒载——长期作用于结构上的不变荷载，如结构自重、安装在 结构上的设备重量、土压力等，其荷载的大小、方向和作用位 置是不变的。
结构力学第一章绪论
➢ 按结构受力和变形特性分
➢ 梁、刚架、拱
➢ 按结构计算特点分
➢ 静定、超静定
➢ 按结构几何特性分
➢ 平面、空间
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
➢ 反力Fy必垂直于支承面且通过铰中心
A
A
支座 垫板
Fy
Fy
2、 固定铰支座
➢ 只允许绕铰转动，忽略磨擦
➢ 反力作用线过铰心
➢ 用坐标分力Fx，Fy表示
A
梁 圆柱形铰 滚轴
梁
圆柱形铰
支座 垫板
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
3、 固定支座
➢ 既不能转动，也不能移动。 ➢ 水平反力Fx，竖直反力Fy，反力矩M
Fx M Fy
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
4、 定向支座
1.4 荷载的分类
主动力
外力
力
约束力
内力
荷载 反力
➢ 按作用在结构上的时间长短分
➢ 恒载、活载
➢ 按作用在结构上的分布情况分
➢ 分布荷载、集中荷载
➢ 按作用在结构上的动力效应分
➢ 静荷载、动荷载
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
➢ 梁、刚架、拱
➢ 按结构计算特点分
➢ 静定、超静定
➢ 按结构几何特性分
➢ 平面、空间
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
➢ 反力Fy必垂直于支承面且通过铰中心
A
A
支座 垫板
Fy
Fy
2、 固定铰支座
➢ 只允许绕铰转动，忽略磨擦
➢ 反力作用线过铰心
➢ 用坐标分力Fx，Fy表示
A
梁 圆柱形铰 滚轴
梁
圆柱形铰
支座 垫板
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
3、 固定支座
➢ 既不能转动，也不能移动。 ➢ 水平反力Fx，竖直反力Fy，反力矩M
Fx M Fy
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
4、 定向支座
1.4 荷载的分类
主动力
外力
力
约束力
内力
荷载 反力
➢ 按作用在结构上的时间长短分
➢ 恒载、活载
➢ 按作用在结构上的分布情况分
➢ 分布荷载、集中荷载
➢ 按作用在结构上的动力效应分
➢ 静荷载、动荷载
Y. Peng, Dept. of Civil Engineering & Architecture, Southwest University of Science & Technology
结构力学第一章绪论
<2> 板壳结构: （平板结构、壳体结构 ） 薄壳结构， 几何特征：厚度<<长度和宽度
<3> 实体结构: （块体结构 ） 结构的长、宽、高在同一量级。
<4> 薄壁充气结构 :
<5> 悬吊结构 : 主要承重构件为悬挂于塔、柱上的缆索，索只受轴向拉力， 可最充分发挥钢材强度，且自重轻，可跨越很大的跨度。 （柔式（无加劲梁或加劲桁架的）悬索桥、劲式（有加劲 梁或加劲桁架的）悬索桥、斜拉桥）
∑ Y = 0,
∑M = 0
称为静定结构
可解出 X A ,
YA ,
YB
得到杆的内力。
静定结构和超静定结构 (ii) 连续梁
称为超静定结构
荷载定义和分类 按作用位置是否变化：固定荷载和移动荷载。 恒载及某些活载（如风、雪等）在结构上的作用位置可以认 为是不变动的，称为固定荷载；而有些活载如列车、汽车、 吊车等是可以在结构上移动的，成为移动荷载。 按是否产生动力效应：静力荷载和动力荷载。 静力荷载是指其大小、方向和位置不随时间变化或变化很缓 慢的荷载，它不致使结构产生显著的加速度，可以略去惯性 力的影响。动力荷载是指随时间迅速变化的荷载，它将引起 结构振动，使结构产生不容忽视的加速度，必须考虑惯性力 的影响。
第一章
绪
论
第一章 绪论内容
1、结构定义 2、结构分类 3、三大力学的密切关系 4、学习结构力学的具体任务 5、计算简图 6、支座定义和分类 7、结点定义和分类 8、荷载定义和分类 9、静定结构和超静定结构
结构定义
1.什么是结构？
在建筑物和工程设施中用来支承和传递荷载、 在建筑物和工程设施中用来支承和传递荷载、 维持形态、起骨架作用的部分，称为结构。 维持形态、起骨架作用的部分，称为结构。
结构力学绪论
刚结点
8
计算模型的简化
5. 支座的简化
A A
XA A
XA A
YA
YA
YA MA XA
A
YA
(a)可动铰支 承受Y向力，约束Y向位移
(b)固定铰支 约束X，Y向的位移
MA XA
A
YA
(c)固定支座 约束平动和转动
(d)定向支座 约束X向位移和转动 可沿Y向运动，不能提供Y向的约束力
9
1.结构力学的任务 1.结构力学的任务 2.结构力学的计算模型 2.结构力学的计算模型
第一章 《结构力学》绪论
主要内容
1.1结构力学的任务 1.1结构力学的任务 1.2结构力学的计算模型 1.2结构力学的计算模型 1.3结构的分类 1.3结构的分类 1.4基本关系和基本假设 1.4基本关系和基本假设
1
1. 结构力学的任务
任何一架性能先进的飞行器必须有重量轻且结实可靠的结 为此，很有必要掌握结构分析的基本原理及计算方法， 构。为此，很有必要掌握结构分析的基本原理及计算方法， 以便在飞行器各个设计和应用阶段， 以便在飞行器各个设计和应用阶段，对其结构组成及内力 与变形进行可靠的分析计算。 与变形进行可靠的分析计算。 能够承受载荷作用和传递载荷的受力系统称作“结构” 能够承受载荷作用和传递载荷的受力系统称作“结构”， 结构的各个组成部分称作“构件” 结构的各个组成部分称作“构件”。 结构要有足够的强度（承载能力）和刚度（ 结构要有足够的强度（承载能力）和刚度（抵抗变形能 力）。
11
1.结构力学的任务 1.结构力学的任务 2.结构力学的计算模型 2.结构力学的计算模型 3.结构的分类 3.结构的分类
4.基本关系和基本假设 4.基本关系和基本假设
结构力学-第一章绪论
*具有对计算结果进行定量校核或定性判断的能力。
*初步具有应用计算机计算的能力。 做题练习是学习结构力学的重要环节。不做一定量的习题就很难对基 本概念和方法有深入的理解和掌握，也很难培养较好的计算能力。
§1-2 结构的计算简图 《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
实际结构往往是很复杂的,进行力学计算以前，必 须加以简化，用一个简化的图形来代替实际结构，这 个图形称为结构的计算简图。 一、简化的原则： （1）从实际出发——计算简图要反映实际结构的主要 性能。 （2）分清主次，略去细节——计算简图要便于计算。
又称壁结构，几何特征是其厚 度要比长度和宽度小的多 长、宽、厚三个尺度大小相仿
梁、拱、刚架、桁架
房屋中的楼板和壳体 屋盖 水工结构中的重力坝
板壳结构 实体结构
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
结构力学的主要研究对象是杆件结构
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
杆件结构
平面杆件结构 空间杆件结构
本教程主要研究平面杆件结构
结构力学的主要任务：
强度
结构的要求： 刚度
稳定性
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
结构力学的任务是根据力学原理研究外力和其 他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的 强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的 几何组成规律。包括以下三方面内容：
二、简化的要点
《 结 构 力 学 》 第 一 章 绪 论
1.结构体系的简化 一般的结构都是空间结构。但是，当空间结构在某 一平面内的杆系结构承担该平面内的荷载时，可以把空 间结构分解成几个平面结构进行计算。 2.杆件的简化
结构力学第1章绪论
① 杆件结构— 由杆件组成的结构（横截面尺寸比 长度小很多）。 如：梁、拱、桁架、刚架。
② 板壳结构— 形状是平面或曲面的结构（厚度比 长度和宽度小得多）。如：楼板、地下连续墙、 壳体屋盖。
杆件结构－桁架 —南京长江大桥
板壳结构
③ 实体结构——长、宽、厚三个方向尺寸相当。 如： 大坝、挡土墙。
三峡工程
度验算。 • 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的响应。
3） 结构力学的研究方法
理论分析、实验研究和数值计算三方面。 要考 虑下列三方面的条件：
（1）力系的平衡条件及运动条件; （2）变形的几何连续条件; （3）应力与变形间的物理条件（本构方程）。
4、课程教学中的能力培养
1. 分析能力
• 选择结构计算简图的能力 • 力系平衡分析和变形几何分析的能力 • 选择计算方法的能力
④ 薄膜结构——将薄膜材料通过一定方式使其内部产 生拉应力，以形成某种空间结构形状作为覆盖结构， 并能承受一定外荷载的空间结构形式。 其可分为张拉式薄膜结构(也称帐篷结构)又称预应 力薄膜结构、充气式薄膜结构。
某移动式医院
3、结构力学的研究对象及任务
1) 结构力学的研究对象
结构力学与理力、材力、弹力的任务基本相 同，但研究对象和侧重点有所区别：
2) 拱： 轴线为曲线，其力学特点是在竖向荷载作用下
能产生水平推力。
3) 桁架：由多根直杆组成，且所有结点都是铰结点；
其受力特点是各杆只受轴力。
4) 刚架：也由直杆组成，但结点中含有刚结点；各
杆均有可能产生弯矩、剪力和轴力，但主要以受 弯为主。
5) 组合结构：由多根杆件组成， 其中含有组合结
点;各杆中有的杆件可产生弯矩、剪力和轴力，有 的则只产生轴力。
② 板壳结构— 形状是平面或曲面的结构（厚度比 长度和宽度小得多）。如：楼板、地下连续墙、 壳体屋盖。
杆件结构－桁架 —南京长江大桥
板壳结构
③ 实体结构——长、宽、厚三个方向尺寸相当。 如： 大坝、挡土墙。
三峡工程
度验算。 • 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的响应。
3） 结构力学的研究方法
理论分析、实验研究和数值计算三方面。 要考 虑下列三方面的条件：
（1）力系的平衡条件及运动条件; （2）变形的几何连续条件; （3）应力与变形间的物理条件（本构方程）。
4、课程教学中的能力培养
1. 分析能力
• 选择结构计算简图的能力 • 力系平衡分析和变形几何分析的能力 • 选择计算方法的能力
④ 薄膜结构——将薄膜材料通过一定方式使其内部产 生拉应力，以形成某种空间结构形状作为覆盖结构， 并能承受一定外荷载的空间结构形式。 其可分为张拉式薄膜结构(也称帐篷结构)又称预应 力薄膜结构、充气式薄膜结构。
某移动式医院
3、结构力学的研究对象及任务
1) 结构力学的研究对象
结构力学与理力、材力、弹力的任务基本相 同，但研究对象和侧重点有所区别：
2) 拱： 轴线为曲线，其力学特点是在竖向荷载作用下
能产生水平推力。
3) 桁架：由多根直杆组成，且所有结点都是铰结点；
其受力特点是各杆只受轴力。
4) 刚架：也由直杆组成，但结点中含有刚结点；各
杆均有可能产生弯矩、剪力和轴力，但主要以受 弯为主。
5) 组合结构：由多根杆件组成， 其中含有组合结
点;各杆中有的杆件可产生弯矩、剪力和轴力，有 的则只产生轴力。
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（2）板壳结构—也称薄壁结构。厚度要比长度和宽度小得多。例 如：楼板和壳体屋盖等。
（3）实体（块体）结构—长、宽、厚三个尺度大小相仿。例如： 重力坝。
§1-1 结构力学的学科内容和教学方法
2 结构力学的研究对象
理论力学：着重讨论物体机械运动的基本规律；其余三门力学 着重讨论结构及其构件的强度(Strength) 、刚度 (Stiffness) 、 稳定性(Stability)和动 力反应等问题，其中：
材料力学：以单个杆件为主要研究对象； 结构力学：以杆件结构为主要研究对象； 弹性力学：以实体结构和板壳结构为主要研究对象。
§1-1 结构力学的学科内容和教学方法
结构力学的任务： 讨论结构的组成规律和合理形式，结构计算简图的合理选择； 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； 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。
还有如下情况： M Fx
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（4）固定支座：被支承的部分完全被固定，提供三个支座反力。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
5. 材料性质的简化 组成各构件的材料一般假设为：连续的、均匀的、各向同
性的、完全弹性的或弹塑性的。
6. 荷载的简化
结构承受的荷载分为体积力和表面力两大类。两者均简 化为作用在杆件轴线上的力。
（5）组合结构：是桁架和梁或 刚架组合一 起形成的结构。
§1-4 荷载的分类
荷载：主动作用于结构的外力，如结构的自重、加于结构 的水压力和土压力等。
广义荷载：其他使结构产生内力或变形的因素，如温度变 化、基础沉陷、材料收缩等。
根据荷载作用时间久暂分：
恒载：长期作用在结构上的不变荷载，如结构的自重或 土压力。
荷载按其分布情况可简化为集中荷载和分布荷载。
§1-3 杆件结构的分类
（1）梁：是一种受弯构件，其轴线为直线。可以是单跨 的或多跨的。
（2）拱：其轴线为曲线，力学特点是在竖向荷载作用下 件结构的分类
（3）桁架：由直杆组成， 所有结点都为 铰结点。
（4）刚架：由直杆组成， 其结点有 刚结点。
活载：在建筑物施工和使用期间可能存在的可变荷载，如 楼面荷载、屋面荷载、雪载和风载等。
§1-4 荷载的分类
根据荷载作用位置分： 固定荷载：恒载和大部分活载，如雪载和风载。 移动荷载：在结构上的位置是移动的荷载，如吊车荷载等。 根据荷载作用性质分：
静力荷载：数量、方向和位置不随时间变化或变化极为缓慢，不 使结构产生显著的加速度。如自重和其他恒载。
（1）滚轴支座(活动铰支座、可动铰支座)：被支承的部分可以转 动和水平移动，不能竖 向移动，只有竖向支座反力。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（2）固定铰支座：被支承的部分可以转动，不能移动，提供两 个方向的支座反力。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（3）定向支座（滑动支座）：被支承的部分不能转动，但可沿 一个方向平行滑动，提供一个反力矩和一个反力。
动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时段内突然作用或消失的荷 载，使结构产生显著的加速度，要考虑惯性力的影 响，如冲击荷载等。
第1章 绪论
§1-1 结构力学的学科内容和教学要求 §1-2 结构的计算简图和简化要点 §1-3 杆件结构的分类 §1-4 荷载的分类 §1-5 学习方法(略) §1-6 结构力学求解器简介(略)
§1-1 结构力学的学科内容和教学要求
1 结构 建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分。 例如：房屋中的梁柱体系、水工建筑物中的闸门和水坝、桥 梁和隧洞等。 结构分类（从几何角度）： （1）杆件结构—由杆件组成。杆件的几何特征是横截面尺寸要比 长度小得多。例如：梁、拱、桁架、刚架等。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（3）组合结点（半铰结点)：铰结点和刚结点的组合。兼有铰结 点和刚结点的特性。
(4) 定向结点：包括剪移定向结点和轴移定向结点。可以传递 力矩和单向力。
剪移定向结点
轴移定向结点
§1-2 结构的计算简图和简化要点
4. 结构与基础间连接的简化 结构与基础的连接区简化为支座。
结构力学的基本解法：运用以下条件： （1）力系的平衡条件或运动条件。 （2）变形的几何连续条件。 （3）应力与变形间的物理条件（或称为本构方程）
§1-2 结构的计算简图及简化要点
选择计算简图的原则： （1）从实际出发—要反映实际结构的主要性能。 （2）分清主次，略去细节—要便于计算。
杆件结构计算简图的简化要点： 1. 结构体系的简化
多数情况下可将实际结构分解为平面结构。
2. 杆件的简化 杆件用其轴线表示，杆件间的连接区用结点表示。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
3. 杆件间连接的简化（结点的简化） （1）铰结点：被连接的杆件在连接处不能相对移动，可相
对转动，即可以传递力，不能传递力矩。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（2）刚结点：被连接的杆件在连接处既不能相对移动，也不能 相对转动，即可以传递力，也可以传递力矩。
（3）实体（块体）结构—长、宽、厚三个尺度大小相仿。例如： 重力坝。
§1-1 结构力学的学科内容和教学方法
2 结构力学的研究对象
理论力学：着重讨论物体机械运动的基本规律；其余三门力学 着重讨论结构及其构件的强度(Strength) 、刚度 (Stiffness) 、 稳定性(Stability)和动 力反应等问题，其中：
材料力学：以单个杆件为主要研究对象； 结构力学：以杆件结构为主要研究对象； 弹性力学：以实体结构和板壳结构为主要研究对象。
§1-1 结构力学的学科内容和教学方法
结构力学的任务： 讨论结构的组成规律和合理形式，结构计算简图的合理选择； 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； 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。
还有如下情况： M Fx
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（4）固定支座：被支承的部分完全被固定，提供三个支座反力。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
5. 材料性质的简化 组成各构件的材料一般假设为：连续的、均匀的、各向同
性的、完全弹性的或弹塑性的。
6. 荷载的简化
结构承受的荷载分为体积力和表面力两大类。两者均简 化为作用在杆件轴线上的力。
（5）组合结构：是桁架和梁或 刚架组合一 起形成的结构。
§1-4 荷载的分类
荷载：主动作用于结构的外力，如结构的自重、加于结构 的水压力和土压力等。
广义荷载：其他使结构产生内力或变形的因素，如温度变 化、基础沉陷、材料收缩等。
根据荷载作用时间久暂分：
恒载：长期作用在结构上的不变荷载，如结构的自重或 土压力。
荷载按其分布情况可简化为集中荷载和分布荷载。
§1-3 杆件结构的分类
（1）梁：是一种受弯构件，其轴线为直线。可以是单跨 的或多跨的。
（2）拱：其轴线为曲线，力学特点是在竖向荷载作用下 件结构的分类
（3）桁架：由直杆组成， 所有结点都为 铰结点。
（4）刚架：由直杆组成， 其结点有 刚结点。
活载：在建筑物施工和使用期间可能存在的可变荷载，如 楼面荷载、屋面荷载、雪载和风载等。
§1-4 荷载的分类
根据荷载作用位置分： 固定荷载：恒载和大部分活载，如雪载和风载。 移动荷载：在结构上的位置是移动的荷载，如吊车荷载等。 根据荷载作用性质分：
静力荷载：数量、方向和位置不随时间变化或变化极为缓慢，不 使结构产生显著的加速度。如自重和其他恒载。
（1）滚轴支座(活动铰支座、可动铰支座)：被支承的部分可以转 动和水平移动，不能竖 向移动，只有竖向支座反力。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（2）固定铰支座：被支承的部分可以转动，不能移动，提供两 个方向的支座反力。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（3）定向支座（滑动支座）：被支承的部分不能转动，但可沿 一个方向平行滑动，提供一个反力矩和一个反力。
动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时段内突然作用或消失的荷 载，使结构产生显著的加速度，要考虑惯性力的影 响，如冲击荷载等。
第1章 绪论
§1-1 结构力学的学科内容和教学要求 §1-2 结构的计算简图和简化要点 §1-3 杆件结构的分类 §1-4 荷载的分类 §1-5 学习方法(略) §1-6 结构力学求解器简介(略)
§1-1 结构力学的学科内容和教学要求
1 结构 建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分。 例如：房屋中的梁柱体系、水工建筑物中的闸门和水坝、桥 梁和隧洞等。 结构分类（从几何角度）： （1）杆件结构—由杆件组成。杆件的几何特征是横截面尺寸要比 长度小得多。例如：梁、拱、桁架、刚架等。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（3）组合结点（半铰结点)：铰结点和刚结点的组合。兼有铰结 点和刚结点的特性。
(4) 定向结点：包括剪移定向结点和轴移定向结点。可以传递 力矩和单向力。
剪移定向结点
轴移定向结点
§1-2 结构的计算简图和简化要点
4. 结构与基础间连接的简化 结构与基础的连接区简化为支座。
结构力学的基本解法：运用以下条件： （1）力系的平衡条件或运动条件。 （2）变形的几何连续条件。 （3）应力与变形间的物理条件（或称为本构方程）
§1-2 结构的计算简图及简化要点
选择计算简图的原则： （1）从实际出发—要反映实际结构的主要性能。 （2）分清主次，略去细节—要便于计算。
杆件结构计算简图的简化要点： 1. 结构体系的简化
多数情况下可将实际结构分解为平面结构。
2. 杆件的简化 杆件用其轴线表示，杆件间的连接区用结点表示。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
3. 杆件间连接的简化（结点的简化） （1）铰结点：被连接的杆件在连接处不能相对移动，可相
对转动，即可以传递力，不能传递力矩。
§1-2 结构的计算简图和简化要点
（2）刚结点：被连接的杆件在连接处既不能相对移动，也不能 相对转动，即可以传递力，也可以传递力矩。