结构力学-第01章+绪论
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结构力学——1绪论
活载(暂时且可变)，如车辆、人群、风、雪等。
固定荷载(位置不变)，包括恒载及某些活载。 按作用位置是否变化
移动荷载(位置可变)，如：移动的活载等。
静力荷载(荷载的大小、方向和位置不随时间变
按动力效应大小
化或变化很缓慢—动力效应小)。
动力荷载(动力效应大—冲击荷载、风及地震产
生的随机荷载等)。
返回
§1—3 结构的计算简图
3. 结构力学的具体任务： 1）研究结构在荷载等因素作用下内力和位移的计
算。 2）研究结构的稳定性计算。 3）研究结构的组成规则及合理形式等。
结构力学是一门重要的技术基础课。
返回
§1—2 荷载的分类
1.荷载：指作用在结构上的主动力。 如：自重、荷重、风载、雪载……等。
2.荷载的分类
恒载(长期且不变), 如自重刚结点。
返回
⑷桁架： 由直杆组成，但所
有结点均为铰结点，在集中结点 荷载作用下，各杆只产生轴力。
⑸组合结构： 这是由桁架和
梁或桁架和刚架等组合在一起的 结构。
(6)悬索结构： 主要承重构件为悬挂在塔、柱上的
缆索，索只承受轴向拉力。
缆索
返回
第一章 绪 论
§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 支座和结点的类型 §1—5 结构的分类
第一章 绪 论
§1—1 结构力学的研究对象和任务
1. 结构——建筑物中支承荷载起骨架作用的部分。 如桥梁、挡土墙、涵洞等。
2. 结构力学的研究对象——研究由杆件组成的结构 （杆系结构）。
返回
§1—5 结构的分类
按几何特征分类: 1.杆件结构 梁 板 2.薄壁结构
壳
固定荷载(位置不变)，包括恒载及某些活载。 按作用位置是否变化
移动荷载(位置可变)，如：移动的活载等。
静力荷载(荷载的大小、方向和位置不随时间变
按动力效应大小
化或变化很缓慢—动力效应小)。
动力荷载(动力效应大—冲击荷载、风及地震产
生的随机荷载等)。
返回
§1—3 结构的计算简图
3. 结构力学的具体任务： 1）研究结构在荷载等因素作用下内力和位移的计
算。 2）研究结构的稳定性计算。 3）研究结构的组成规则及合理形式等。
结构力学是一门重要的技术基础课。
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§1—2 荷载的分类
1.荷载：指作用在结构上的主动力。 如：自重、荷重、风载、雪载……等。
2.荷载的分类
恒载(长期且不变), 如自重刚结点。
返回
⑷桁架： 由直杆组成，但所
有结点均为铰结点，在集中结点 荷载作用下，各杆只产生轴力。
⑸组合结构： 这是由桁架和
梁或桁架和刚架等组合在一起的 结构。
(6)悬索结构： 主要承重构件为悬挂在塔、柱上的
缆索，索只承受轴向拉力。
缆索
返回
第一章 绪 论
§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 支座和结点的类型 §1—5 结构的分类
第一章 绪 论
§1—1 结构力学的研究对象和任务
1. 结构——建筑物中支承荷载起骨架作用的部分。 如桥梁、挡土墙、涵洞等。
2. 结构力学的研究对象——研究由杆件组成的结构 （杆系结构）。
返回
§1—5 结构的分类
按几何特征分类: 1.杆件结构 梁 板 2.薄壁结构
壳
结构力学第一章绪论资料
四、平面结构是空间结构的特例 1、按照空间观点，结构可以分为平面结构和空间结构
两类。 2、按照几何观点结构可以分为杆件结构、薄壁结构和
实体结构三类。 3、平面结构是空间结构的特例。
绪论 1、静定结构 2、超静定结构 3、几何可变体系
o2
o1
o3
4、毕业答辩中 提出的问题
绪论
三、与相关课的关系 1、“理力”、“材力”是“结构力学”的先修课。 （1）“理力”为“结力”提供基本的力学原理。 （2）“材力”以研究单根杆件为主，“弹力”以研究
结构力学
STRUCTURE MECHANICS
河南城建学院力学教研室
结构力学
课程简介
结构力学课程是土木工程专业的一 门主要技术基础课程。其主要任务是掌 握杆件结构的计算原理和计算方法，了 解各类结构的受力性能，为学习后继专 业课程以及进行结构设计和科学研究打 好基础，培养结构分析与计算等方面的 能力。
5、结构简化举例 单层工业厂房：
绪论
厂房 排架
桁架 吊车梁
绪论
1.3 平面结构的分类 一、按构造特征和受力特点分：
1、梁
梁
2、拱
3、桁架
4、刚架
拱
5、组合结构
桁架
刚架
组合结构
绪论
1.4 荷载及其分类 一、根据荷载分布情况：集中荷载、分布荷载。 二、根据作用时间久暂：恒载、活载。 三、根据作用性质：静力荷载、动力荷载。
实体结构与薄壁结构为主，“结构力学”研究的是杆系 结构。
2、“钢结构”、“钢筋混凝土结构”、“砖石结构”、 “结构抗震”等是“结力”的后继课。
3、“结力”的特点 （1）系统性：一环套一环，连锁反应。 （2）灵活性：一题多解，殊途同归。
两类。 2、按照几何观点结构可以分为杆件结构、薄壁结构和
实体结构三类。 3、平面结构是空间结构的特例。
绪论 1、静定结构 2、超静定结构 3、几何可变体系
o2
o1
o3
4、毕业答辩中 提出的问题
绪论
三、与相关课的关系 1、“理力”、“材力”是“结构力学”的先修课。 （1）“理力”为“结力”提供基本的力学原理。 （2）“材力”以研究单根杆件为主，“弹力”以研究
结构力学
STRUCTURE MECHANICS
河南城建学院力学教研室
结构力学
课程简介
结构力学课程是土木工程专业的一 门主要技术基础课程。其主要任务是掌 握杆件结构的计算原理和计算方法，了 解各类结构的受力性能，为学习后继专 业课程以及进行结构设计和科学研究打 好基础，培养结构分析与计算等方面的 能力。
5、结构简化举例 单层工业厂房：
绪论
厂房 排架
桁架 吊车梁
绪论
1.3 平面结构的分类 一、按构造特征和受力特点分：
1、梁
梁
2、拱
3、桁架
4、刚架
拱
5、组合结构
桁架
刚架
组合结构
绪论
1.4 荷载及其分类 一、根据荷载分布情况：集中荷载、分布荷载。 二、根据作用时间久暂：恒载、活载。 三、根据作用性质：静力荷载、动力荷载。
实体结构与薄壁结构为主，“结构力学”研究的是杆系 结构。
2、“钢结构”、“钢筋混凝土结构”、“砖石结构”、 “结构抗震”等是“结力”的后继课。
3、“结力”的特点 （1）系统性：一环套一环，连锁反应。 （2）灵活性：一题多解，殊途同归。
结构力学第一章
*空间结构简化成平面结构
*杆件用轴线代替 平截面假定
杆件
轴线
§1-2 杆系结构的计算简图
*结点与支座
*材料简化、荷载简化
§1-3 杆系结构的分类
§1-4 荷载的分类
❖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。
结构按几何特征分类
杆系结构
结构力学
板壳结构
实体结构
弹性力学
§1-1 结构力学的任务
结构力学是土木工程的一门专业基础课，土木 工程专业的灵魂。 ——考研的课程，体现能力的课程。 主要任务: 杆系结构的组成规律和合理形式。 掌握杆系结构的计算原理和计算方法，解决结 构的强度和刚度问题。稳定和动力计算等专题。 了解各类结构的受力性能，培养结构分析与计 算等方面的能力。
“教” 讲概念、原理、方法、要点和难点
“学” 预习 听课（动脑） 看书复习 练习 懂 会 熟练 悟性 学知识 培养能力
结构力学内容的特点 循序渐进，由已知求未知，一环扣一环
学习要求 有问题及时弄懂 作业是最好的实践活动，是学好结构力学的必 经之路，没有投机取巧或捷径，严禁抄袭
复习与思考：
1、结点、支座的允许变形和变形约束与约束力之间 的对应关系
三峡大坝
三峡大坝是钢筋混凝土重力 坝，一共用了1600多万立方 米的水泥砂石料，相当于浇 筑1米厚3米多高的墙体可绕 地球赤道一圈。
§1-2 杆系结构的计算简图
取计算简图原则： 突出主要因素——计算准确 忽略次要因素——计算简单
简化内容： 结构、杆件、结点、支座、材料、荷载
§1-2 杆系结构的计算简图
（Civil engineering）
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 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
2、刚架：刚架由梁和柱组成，结点多为刚结点。其内力 一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
3、拱：拱的轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生 水平反力（推力）。这使得拱内弯矩和剪力比同跨度、 同荷载的梁的为小。其内力以压力为主。
4、桁架：桁架由直杆组成，所有结点都为理想铰结 点。当仅受结点集中荷载作用时，其内力只有轴力 （拉力和压力）。
2. 薄壁结构（或板壳结构）：构件的厚度远小于长度和 宽度；
3. 实体结构：构件的长、宽、高三个尺寸大致相近。
二、结构力学的研究对象及任务
研究对象：（第一类）杆件结构 任务： 1、组成规律
2、内力计算 3、位移计算 4、稳定性计算
注意: 结构力学与材料力学的联系与区别： 材料力学研究 单根杆件的强度、刚度和稳定性； 结构力学则是研究杆 （杆件）结构的内力、位移和稳定性。
（3） 组合结点（或称半铰） 在同一个结点上，某些杆件相互刚结，而另一些 杆件相互铰结。如下图：
4.
支座的简化 结构与基础的连接装置称为支座。 支座的作用是把结构固定于基础上，结构所 受的荷载通过支座传递到基础和地基。 支座对结构的反作用力称为支座反力。 平面结构支座的类型： （1） 活动铰支座：由一根支撑链杆表示。
在实际工程结构中，杆件与杆件连接的构造做法 是多种多样的，但是计算简图中的结点通常简化为以下 三种理想情况： （1） 刚结点 刚结点的特点是：被连接的杆件在结点处既不能相对 移动，也不能相对转动；在刚结点处不但能承受和传递 力，而且能承受和传递力矩。
（2） 铰结点 铰结点的特点是：被连接的杆件在结点处不 能相对移动，但各杆可绕铰自由转动；在铰结点 处可以承受和传递力，但不能承受和传递力矩。 木屋架的结点比较接近铰结点。铰结点用小 圆圈表示。
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 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
<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。
结构力学第一章
注意: 结构力学与材料力学的联系与区别： 注意 材料力学研究 单根杆件的强度 刚度和稳定性； 的强度、 单根杆件的强度、刚度和稳定性； 结构力学则是研究杆 杆件）结构的内力 位移和稳定性。 的内力、 （杆件）结构的内力、位移和稳定性。
三、结构分析的三个基本条件
无论计算强度、刚度、稳定性均涉及结构的 内力和位移。把杆件结构的内力和位移计算称为 结构分析。 结构分析一般涉及三个基本条件： —— 1、平衡条件——结构整体或局部都应满足。 2、变形连续条件 结构在变形前后应是连续的整体，并应满足支座 约束条件。 3、物理条件 即材料应力与应变之间的关系。
§1-2 杆件结构的计算简图
一、计算简图的定义
把实际结构适当简化，用作力学分析的计算模型 称为结构的计算简图。 由于实际工程结构的复杂性，要完全按照结 构的实际情况进行力学分析几乎是不可能的；而 从工程观点来看也是不必要的。因此，在进行结 构分析之前，一般都要对实际结构加以简化。
二、选取计算简图的一般原则
5.
荷载的简化
在计算简图中， 结构杆件是用其轴线来表示的， 所以作 在计算简图中 ， 结构杆件是用其轴线来表示的， 用在结构上的荷载也要简化为作用在杆件轴线上的力。 用在结构上的荷载也要简化为作用在杆件轴线上的力。 根据荷载的分布情况 根据荷载的分布情况 可分为集中荷载 分布荷载。 集中荷载和 可分为集中荷载和分布荷载。 根据荷载作用时间的久暂 可分为恒载 活载。 恒载和 可分为恒载和活载。 根据荷载作用的位置 可分为固定荷载 移动荷载。 固定荷载和 可分为固定荷载和移动荷载。 根据荷载作用的性质 可分为静力荷载 动力荷载。 静力荷载和 可分为静力荷载和动力荷载。
结点的简化： 3. 结点的简化： 杆件与杆件的连接处用它们轴线的交点表示， 杆件与杆件的连接处用它们轴线的交点表示 ， 称为结点（或节点）。
三、结构分析的三个基本条件
无论计算强度、刚度、稳定性均涉及结构的 内力和位移。把杆件结构的内力和位移计算称为 结构分析。 结构分析一般涉及三个基本条件： —— 1、平衡条件——结构整体或局部都应满足。 2、变形连续条件 结构在变形前后应是连续的整体，并应满足支座 约束条件。 3、物理条件 即材料应力与应变之间的关系。
§1-2 杆件结构的计算简图
一、计算简图的定义
把实际结构适当简化，用作力学分析的计算模型 称为结构的计算简图。 由于实际工程结构的复杂性，要完全按照结 构的实际情况进行力学分析几乎是不可能的；而 从工程观点来看也是不必要的。因此，在进行结 构分析之前，一般都要对实际结构加以简化。
二、选取计算简图的一般原则
5.
荷载的简化
在计算简图中， 结构杆件是用其轴线来表示的， 所以作 在计算简图中 ， 结构杆件是用其轴线来表示的， 用在结构上的荷载也要简化为作用在杆件轴线上的力。 用在结构上的荷载也要简化为作用在杆件轴线上的力。 根据荷载的分布情况 根据荷载的分布情况 可分为集中荷载 分布荷载。 集中荷载和 可分为集中荷载和分布荷载。 根据荷载作用时间的久暂 可分为恒载 活载。 恒载和 可分为恒载和活载。 根据荷载作用的位置 可分为固定荷载 移动荷载。 固定荷载和 可分为固定荷载和移动荷载。 根据荷载作用的性质 可分为静力荷载 动力荷载。 静力荷载和 可分为静力荷载和动力荷载。
结点的简化： 3. 结点的简化： 杆件与杆件的连接处用它们轴线的交点表示， 杆件与杆件的连接处用它们轴线的交点表示 ， 称为结点（或节点）。
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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(排架结构)
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
13
2、结构的分类
结构按其几何特征可分为： (1)杆件结构 ：由杆件所组成； 长度＞＞截面的 宽度与高度 (2)板壳结构：
示例
厚度＜＜其他两个方向的尺度；又称薄壁结构。
板 (3)实体结构： 三个方向的尺度大致相当。
结构力学
2、按计算特点，结构可分为：
(1)静定结构 仅由静力平衡条件可确定全部支座反力和内力的结构。 示例 (2)超静定结构 仅由静力平衡条件无法确定全部支座反力和内力的结构。
示例 结构力学
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§ 1 –3
杆件结构的分类
40
3、按杆件与荷载的空间位置，结构可分为：
(1)平面结构 各杆件轴线与荷载都在同一平面内的结构。
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
27
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： A ② 固定铰支座(铰支座)
联接构造 Fx A 约束特点： A 约束杆端平面移动(双 FR F y 向)，而不约束转动。 支反特征： 通过铰A中心但大小、方向未知。 力学简图 工程实例
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
24
4、杆件结构的简化要点
(3)结点的简化 结构中杆件间的连接区称为结点。在计算简图中，结点 可简化两种理想情形： ② 刚结点 联接构造 约束特点： 既约束各杆端相对移动， 又约束各杆端相对转动。 受力特征：既能承受和传递力，也能承受和传递力矩。 力学简图
§ 1 –3
杆件结构的分类
36
1、按组成和受力特点，结构可分为：
(1)梁 ——受弯构件 杆轴线通常为直线； 水平梁内力：M、FQ。
(2)拱 拱轴线为曲线；在竖向荷载作用下， 产生水平推力， 大大降低M、FQ。
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§ 1 –3
杆件结构的分类
37
1、按组成和受力特点，结构可分为：
结构力学
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§ 1 –1
结构力Байду номын сангаас的研究对象及研究内容
19
5、结构力学的研究方法
在小变形、材料满足胡克定律的假设下，综合考虑以下三 个方面的条件，建立各种计算方法。
(1) 平衡条件。 在外界因素的作用下，结构的整体及其任 何一部分都应满足力系的平衡条件。 ——平衡方程 (2) 几何条件。 连续的结构发生变形后，仍是连续的，材 料没有重叠或缝隙；同时结构的变形和位移应满足支座和 结点的约束条件。 ——几何方程(变形协调方程) (3) 物理条件。 把结构的应力和变形联系起来的物性条件。 ——本构方程(物理方程)
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
10
日本明石海峡大桥
(主跨1991m,最长的悬索桥) 悬索结构
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
11
三峡大坝
实体结构
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
12
单层工业厂房
结构力学
1
宁永胜
土木工程学院结构理论教研室 我希望： 大家能够喜欢我的课！ 上课认真听讲！ 下课积极完成作业！ 就授课内容、方式等多提宝贵意见！！
结构力学
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结构力学
第一章 绪论
郑州大学土木工程学院 宁永胜 土木工程学院
第一章 绪论
3
学习内容：结构力学的研究对象、任务和方法；结构的计 算简图及杆件结构的支座形式、结点形式；常 见的杆件结构类型和荷载类型。 基本要求：了解结构力学的研究对象、任务及其与其它课 程的关系； 了解结构计算简图的概念和确定结构计算简图 的原则； 了解常见杆件结构和荷载的分类; 掌握杆件结构的支座分类和结点分类。
(2)空间结构 各杆件轴线与荷载不在同一平面内的结构。
结构力学
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第一章 绪论
41
§ 1 –4
荷载的分类
结构力学
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§ 1 –4
荷载的分类
42
● 按作用时间的长短可分为：
(1)恒载：永久作用在结构上的不变荷载。 广义荷载 (2)活载：暂时作用在结构上的可变荷载。 活载按作用位置的变化情况，还可分为： ① 可动荷载：能作用于结构上任意位置的活载。 ② 移动荷载：一系列相互平行、间距保持不变且能在结 构上移动的活载。
结构力学
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第一章 绪论
20
§ 1 –2
结构的计算简图
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
21
1、结构的计算简图
代替实际结构的简化的图形，称为结构的计算简图。
2、结构计算简图的选取原则
(1)从实际出发——应能反映出实际结构的主要受力和变 形特点； (2)抓主放次——保留主要特征，忽略次要因素，便于分 析计算。
结构力学
沥青 麻丝
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§ 1 –2
结构的计算简图
28
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： ③ 固定支座 M M 联接构造 A Fx 约束特点： 既约束杆端平面移动， F 又约束杆端转动。 Fy 支反特征： 平面分布力系 →大小、方向、作用点均未知的一个力 →沿两个确定方向的分反力与一反力偶。 力学简图 工程实例
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
29
细石混凝土
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
30
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： A ④ 定向支座 M 联接构造 约束特点： 约束杆端单向平面移 M 动与转动。 Fy Fx M
结构承受 的荷载
作用在杆轴上的力
表面力
由其他物体通过接触面而传给 结构的作用力，如人群荷载、 土压力、车辆的轮压力等。
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结构力学
§ 1 –2
结构的计算简图
空心板
32
5、结构计算简图示例
【例1】：
a l0
a
l l0 a 2 l l0 a 3 l 1.05l0
q
l
6
在土木工程中，由工程材料按照一定的方式组成并
能承受荷载作用的物体或体系称为工程结构，简称
结构。 作用：承受和传递荷载的骨架作用。 如房屋建筑结构、桥梁结构、涵洞、挡土墙、大 坝等。
框架结构、排架结构、剪力墙结构、 筒体结构、壳体结构、网架结构等
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
7
阿联酋迪拜塔
世界第一高楼 828m 钢筋砼单式结构
上海环球金融中心
大陆第一高楼 492.5m 筒中筒结构
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
8
国家体育场——鸟巢
大跨度钢结构
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
9
悉尼歌剧院
壳体结构
结构力学
◆ 组合结点
结构力学
① ②
③
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§ 1 –2
结构的计算简图
25
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： ① 可动铰支座 A 联接构造 B A 约束特点： 动画 约束杆端单向平面移动 FR (垂直于支承面方向)。 FR 支反特征： 通过铰A的中心并与支承面相垂直。 力学简图 工程实例
(3)刚架 由梁、柱等直杆组成,结点多为刚结点； 内力：M、FQ、FN。
(4)桁架 由若干根直杆组成，结点均为铰结点； 在结点荷载作用下，各杆只受FN (二力杆、链杆)。
结构力学
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§ 1 –3
杆件结构的分类
38
1、按组成和受力特点，结构可分为：
(5)组合结构 由梁式杆(M、FQ、FN)和二力杆(FN)组成。
杆件结构 系
弹性力学 板壳、实体结构
结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性问题 的一门学科。
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
18
4、结构力学的研究内容
(1) 研究结构的组成规律和合理形式； (2) 研究结构在荷载等因素作用下的内力、变形的计算方 法（强度和刚度的计算）； (3) 研究结构的稳定性以及在动力荷载作用下的反应。 ● 研究组成规律的目的在于保证结构各部分不致发生相 对运动，使可能承担荷载并维持平衡。 ● 研究结构的合理形式是为了有效地利用材料，使其性 能得到充分发挥。 ● 进行强度和稳定性计算的目的在于保证结构的安全并 使之符合经济的要求。 ● 计算刚度的目的在于保证结构不致发生过大的变形， 以致于影响其正常使用。
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
13
2、结构的分类
结构按其几何特征可分为： (1)杆件结构 ：由杆件所组成； 长度＞＞截面的 宽度与高度 (2)板壳结构：
示例
厚度＜＜其他两个方向的尺度；又称薄壁结构。
板 (3)实体结构： 三个方向的尺度大致相当。
结构力学
2、按计算特点，结构可分为：
(1)静定结构 仅由静力平衡条件可确定全部支座反力和内力的结构。 示例 (2)超静定结构 仅由静力平衡条件无法确定全部支座反力和内力的结构。
示例 结构力学
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杆件结构的分类
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3、按杆件与荷载的空间位置，结构可分为：
(1)平面结构 各杆件轴线与荷载都在同一平面内的结构。
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结构的计算简图
27
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： A ② 固定铰支座(铰支座)
联接构造 Fx A 约束特点： A 约束杆端平面移动(双 FR F y 向)，而不约束转动。 支反特征： 通过铰A中心但大小、方向未知。 力学简图 工程实例
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§ 1 –2
结构的计算简图
24
4、杆件结构的简化要点
(3)结点的简化 结构中杆件间的连接区称为结点。在计算简图中，结点 可简化两种理想情形： ② 刚结点 联接构造 约束特点： 既约束各杆端相对移动， 又约束各杆端相对转动。 受力特征：既能承受和传递力，也能承受和传递力矩。 力学简图
§ 1 –3
杆件结构的分类
36
1、按组成和受力特点，结构可分为：
(1)梁 ——受弯构件 杆轴线通常为直线； 水平梁内力：M、FQ。
(2)拱 拱轴线为曲线；在竖向荷载作用下， 产生水平推力， 大大降低M、FQ。
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§ 1 –3
杆件结构的分类
37
1、按组成和受力特点，结构可分为：
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结构力Байду номын сангаас的研究对象及研究内容
19
5、结构力学的研究方法
在小变形、材料满足胡克定律的假设下，综合考虑以下三 个方面的条件，建立各种计算方法。
(1) 平衡条件。 在外界因素的作用下，结构的整体及其任 何一部分都应满足力系的平衡条件。 ——平衡方程 (2) 几何条件。 连续的结构发生变形后，仍是连续的，材 料没有重叠或缝隙；同时结构的变形和位移应满足支座和 结点的约束条件。 ——几何方程(变形协调方程) (3) 物理条件。 把结构的应力和变形联系起来的物性条件。 ——本构方程(物理方程)
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结构力学的研究对象及研究内容
10
日本明石海峡大桥
(主跨1991m,最长的悬索桥) 悬索结构
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
11
三峡大坝
实体结构
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结构力学的研究对象及研究内容
12
单层工业厂房
结构力学
1
宁永胜
土木工程学院结构理论教研室 我希望： 大家能够喜欢我的课！ 上课认真听讲！ 下课积极完成作业！ 就授课内容、方式等多提宝贵意见！！
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第一章 绪论
郑州大学土木工程学院 宁永胜 土木工程学院
第一章 绪论
3
学习内容：结构力学的研究对象、任务和方法；结构的计 算简图及杆件结构的支座形式、结点形式；常 见的杆件结构类型和荷载类型。 基本要求：了解结构力学的研究对象、任务及其与其它课 程的关系； 了解结构计算简图的概念和确定结构计算简图 的原则； 了解常见杆件结构和荷载的分类; 掌握杆件结构的支座分类和结点分类。
(2)空间结构 各杆件轴线与荷载不在同一平面内的结构。
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41
§ 1 –4
荷载的分类
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荷载的分类
42
● 按作用时间的长短可分为：
(1)恒载：永久作用在结构上的不变荷载。 广义荷载 (2)活载：暂时作用在结构上的可变荷载。 活载按作用位置的变化情况，还可分为： ① 可动荷载：能作用于结构上任意位置的活载。 ② 移动荷载：一系列相互平行、间距保持不变且能在结 构上移动的活载。
结构力学
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第一章 绪论
20
§ 1 –2
结构的计算简图
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
21
1、结构的计算简图
代替实际结构的简化的图形，称为结构的计算简图。
2、结构计算简图的选取原则
(1)从实际出发——应能反映出实际结构的主要受力和变 形特点； (2)抓主放次——保留主要特征，忽略次要因素，便于分 析计算。
结构力学
沥青 麻丝
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§ 1 –2
结构的计算简图
28
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： ③ 固定支座 M M 联接构造 A Fx 约束特点： 既约束杆端平面移动， F 又约束杆端转动。 Fy 支反特征： 平面分布力系 →大小、方向、作用点均未知的一个力 →沿两个确定方向的分反力与一反力偶。 力学简图 工程实例
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§ 1 –2
结构的计算简图
29
细石混凝土
结构力学
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§ 1 –2
结构的计算简图
30
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： A ④ 定向支座 M 联接构造 约束特点： 约束杆端单向平面移 M 动与转动。 Fy Fx M
结构承受 的荷载
作用在杆轴上的力
表面力
由其他物体通过接触面而传给 结构的作用力，如人群荷载、 土压力、车辆的轮压力等。
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结构力学
§ 1 –2
结构的计算简图
空心板
32
5、结构计算简图示例
【例1】：
a l0
a
l l0 a 2 l l0 a 3 l 1.05l0
q
l
6
在土木工程中，由工程材料按照一定的方式组成并
能承受荷载作用的物体或体系称为工程结构，简称
结构。 作用：承受和传递荷载的骨架作用。 如房屋建筑结构、桥梁结构、涵洞、挡土墙、大 坝等。
框架结构、排架结构、剪力墙结构、 筒体结构、壳体结构、网架结构等
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
7
阿联酋迪拜塔
世界第一高楼 828m 钢筋砼单式结构
上海环球金融中心
大陆第一高楼 492.5m 筒中筒结构
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
8
国家体育场——鸟巢
大跨度钢结构
结构力学
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
9
悉尼歌剧院
壳体结构
结构力学
◆ 组合结点
结构力学
① ②
③
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§ 1 –2
结构的计算简图
25
4、杆件结构的简化要点
(4)支座的简化 将结构与基础或其他支承物联系起来，以固定结构位置 的装置称为支座，支座对结构的约束力称为支座反力。 平面结构的支座一般可简化为下面四种情形： ① 可动铰支座 A 联接构造 B A 约束特点： 动画 约束杆端单向平面移动 FR (垂直于支承面方向)。 FR 支反特征： 通过铰A的中心并与支承面相垂直。 力学简图 工程实例
(3)刚架 由梁、柱等直杆组成,结点多为刚结点； 内力：M、FQ、FN。
(4)桁架 由若干根直杆组成，结点均为铰结点； 在结点荷载作用下，各杆只受FN (二力杆、链杆)。
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§ 1 –3
杆件结构的分类
38
1、按组成和受力特点，结构可分为：
(5)组合结构 由梁式杆(M、FQ、FN)和二力杆(FN)组成。
杆件结构 系
弹性力学 板壳、实体结构
结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性问题 的一门学科。
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§ 1 –1
结构力学的研究对象及研究内容
18
4、结构力学的研究内容
(1) 研究结构的组成规律和合理形式； (2) 研究结构在荷载等因素作用下的内力、变形的计算方 法（强度和刚度的计算）； (3) 研究结构的稳定性以及在动力荷载作用下的反应。 ● 研究组成规律的目的在于保证结构各部分不致发生相 对运动，使可能承担荷载并维持平衡。 ● 研究结构的合理形式是为了有效地利用材料，使其性 能得到充分发挥。 ● 进行强度和稳定性计算的目的在于保证结构的安全并 使之符合经济的要求。 ● 计算刚度的目的在于保证结构不致发生过大的变形， 以致于影响其正常使用。