结构力学第一章
合集下载
于玲玲结构力学第一章_结构的几何构造分析
（2）图 b
刚片 I、II 和 I、III 分别由无穷远处的瞬铰 A、B 相连，由于点 A 和点 B 为同方向的无穷远点，根
据结论（1），两点其实是一点，因此该点与连接刚片 II、III 的铰 C 共线，三点共线，所以该体系为几何
瞬变体系。
（3）图 c
显然为几何常变体系。
（4）图 d
刚片 I、II、III 分别由铰 C 和无穷远处的瞬铰 A、B 相连，由于 A、B 不同方向，所以其连线是一条
(a)
A
(b) A
B
(c)
B
(d)
A
B
C
C
A
B
C
C
(a) E
C
A
D
图 1-5 B
(b) E
C
A
DB
图 1-6
注意：二元体的三个结点都必须是铰接，如图 1-6，b 图中的 CEB 部分是二元体，而 a 图中的 CEB
2
部分不是二元体，区别仅在于 C 结点的连接方式不同。 去掉二元体是体系的拆除过程，应从体系的周边开始进行，而增加二元体是体系的组装过程，应从
结点 F、G、H、I、J 用 10 根链杆分别连于基础和刚片，约束数为 10，因此，
W=1×3＋2×5－6－10=－3
2、由计算自由度得出的结论
（1）若 W > 0，则体系缺乏必要约束，是几何常变的。注意：若所分析的体系没有与基础相连，应
将计算出的 W 减去 3，如果仍大于零，才可判断体系为几何常变，否则不是几何常变，详见例 1－3。
刚片，因此铰 O 不是瞬铰；而 b 图中的铰 O 是瞬铰，因为刚片 I、II 和链杆 3 组成一更大的刚片 IV，即
杆 1 和 2 连接的都是刚片 III 和 IV，因此铰 O 是瞬铰。
结构力学第一章
按连接方法，结构可分为：
2、拱 (arch)
1、梁(beam)
静定结构
(statically determinate structure) 3、桁架(truss)
4、刚架(frame)
超静定结构
(statically indeterminate structure)
按计算方法，结构可分为：
5、组合结构(composite structure)
结 构 与 结 构 分 类
西华大学建筑与土木工程学院
§1.1 结构和结构的分类
一、结构(structure)由建筑材料筑成， 能承受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……。
5
西华大学建筑与土木工程学院
框架结构
6
西华大学建筑与土木工程学院
塔桅结构 （空间桁架）
12
西华大学建筑与土木工程学院
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 考虑以下三方面的条件，建立各种计算方法。 1、静力平衡；2、几何连续；3、物理关系！！
14
西华大学建筑与土木工程学院
§1.3 结构的计算简图(computing model of structure )
2、拱 (arch)
1、梁(beam)
静定结构
(statically determinate structure) 3、桁架(truss)
4、刚架(frame)
超静定结构
(statically indeterminate structure)
按计算方法，结构可分为：
5、组合结构(composite structure)
结 构 与 结 构 分 类
西华大学建筑与土木工程学院
§1.1 结构和结构的分类
一、结构(structure)由建筑材料筑成， 能承受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……。
5
西华大学建筑与土木工程学院
框架结构
6
西华大学建筑与土木工程学院
塔桅结构 （空间桁架）
12
西华大学建筑与土木工程学院
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 考虑以下三方面的条件，建立各种计算方法。 1、静力平衡；2、几何连续；3、物理关系！！
14
西华大学建筑与土木工程学院
§1.3 结构的计算简图(computing model of structure )
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》课件
2
和截面惯量。
根据平衡和应变等性质，展示不同载荷
情况下的应力分布情况。
3
梁的截面特性
根据底层原理分析梁的截面特性，例如
工程应用实例
4
拟合梁矩阵法。
结合实际工程问题，解决实际工程需要 的梁的应力计算和验证问题。
结构的稳定性分析
基本概念和定义
理解稳定性概念和重要方程 变量，例如屈曲稳定性和散 体稳定性。
结构的稳定性判定方法
根据不同的稳定性问题，选 择否定法或主动法进行分析。
常见的结构稳定性问题
例如墙体的稳定性分析和桥 梁悬臂钢管立柱稳定性分析。
结构的振动与动力响应分析
结构振动的特点和表现形式 结构振动的参数
探讨结构振动基本原理，理解桥 梁或建筑物等结构的振动现象。
理解影响结构振动的关键参数， 例如周期和自由振荡。
动力响应分析的基本方法
探讨动力响应的基本原理，包括 使用数值分析软件模拟或使用经 验公式并进行实际测试。
总结
1 知识点回顾
优化知识点总结，观察学 习效果。
2 学习收获和问题咨询
提倡对学习过程的反思， 并在掌握知识之后进行问 题咨询。
3 学习建议和提高措施
分享个人的学习经验，并 鼓励采取行动提高学习效 果。
《结构力学第1章》PPT 课件
探讨结构力学的基础概念，理解重要的受力、应力分析方法，实现结构的稳 定性分析和动力响应分析。加强工程应用的实例分析，以提高学习的质量。
概述
结构力学的定义
结构力学是研究物体内部受力和结构的力学学科。
结构力学的重要性
结构力学为建筑和桥梁等建筑物提供了设计和解决问题的基础。
三种典型的梁的结构形式以及在受力时的表现。
《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)
例4: 对图示体系作几何组成分析
解: 该体系为瞬变体系. 该体系为瞬变体系. 方法3: 方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的 刚片看成链杆. 刚片看成链杆.
方法1: 若基础与其它部分三杆相连, 方法1: 若基础与其它部分三杆相连,去掉基础只分析其它部分 方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片. 方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片. 方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆. 方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.
几何组成作业题
1-1 b c 1-2 a d g h i j k l 交作业时间: 交作业时间:本周 5
§1. 几何组成分 析
作业: 作业: 1-1 (b)试计算图示体系的计算自由度 试计算图示体系的计算自由度
解:
或:
W = 8×311×2 3 = 1 W =1×3+ 5×2 2×2 10= 1
例6: 对图示体系作几何组成分析
解: 该体系为无多余约束几何不变体系. 该体系为无多余约束几何不变体系. 方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加. 方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.
方法1: 若基础与其它部分三杆相连, 方法1: 若基础与其它部分三杆相连,去掉基础只分析其它部分 方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片. 方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片. 方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆. 方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆. 方法4: 去掉二元体. 方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加. 方法4: 去掉二元体. 方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.
§1. 几何组成分析
§1-2 无多余约束的几何不变体系的组成规则
一. 三刚片规则 二. 两刚片规则 三. 二元体规则 二元体: 二元体:在一个体系上用两个不共线的链杆连 接一个新结点的装置. 接一个新结点的装置. 在一个体系上加减二元体不影响原体系的机动性质. 在一个体系上加减二元体不影响原体系的机动性质.
朱慈勉结构力学第一章
绪论 框架结构传力分析
绪论 桁架结构传力分析
绪论 拱结构传力分析
绪论
二、结构力学的任务
1、研究结构的组成规律：杆件如何拼装才能 成为一个结构，怎样拼装才能成为一个好的结构。
2、研究结构在外部因素作用下的强度、刚度 和稳定性的计算原理计算方法
3、结构组成举例：
绪论 1、静定结构 2、超静定结构 3、几何可变体系
A
VA
（3）固定支座（固定端支座）：力作用点、方向、大小均未知。
A
HA MA VA
绪论
（4）定向支座（滑动支座）：力作用点、方向、大小均未知。
A
A
HA
MA
MA
4、荷载的简化
VA
（1）体荷载：折算为作用于杆轴、沿杆轴线分布的线荷载。例如 自重。
（2）面荷载：折算为作用于杆轴的集中荷载或线荷载。例如风压、 雪压、设备重等。
A
B
CD
A：刚结点 B、D：铰结点
E
F
G
C：组合结点
杆BF与杆CD为刚结， 杆BC与杆BF为铰结。
绪论
3、支座结点的简化
支座定义：把结构与基础联结起来的装置。
（1）铰支座（固定铰支座）：力作用点在铰中心，方向大小均未知。 A
HA
VA
（2）可动铰支座（辊轴支座）：力作用点在铰中心，方向向上，大
小未知。
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
《结构力学》第1章：结构的计算简图
超静定结构分析方法
力法
力法是以多余约束力为基 本未知量，通过建立和求 解力法方程来求解超静定 结构的方法。
位移法
位移法是以节点位移为基 本未知量，通过建立和求 解位移法方程来求解超静 定结构的方法。
混合法
混合法是结合力法和位移 法的优点，同时以多余约 束力和节点位移为基本未 知量进行求解的方法。
超静定结构计算简图绘制
明确计算目的
在绘制结构计算简图之前，需要明确计算的目的 和要求，从而确定需要简化的结构和保留的细节 。
保持结构几何不变性
在简化结构时，需要保持结构的几何不变性，即 简化后的结构在几何形状上应与原结构保持一致 。
合理简化结构
在绘制结构计算简图时，需要对结构进行合理的 简化，忽略对计算结果影响较小的细节，突出主 要受力构件和节点。
01
深入研究结构力学的基本原理和方法，为结构计算简图的发展
提供坚实的理论基础。
推动技术创新与应用
02
鼓励和支持新技术、新方法的研究与应用，提高结构计算简图
的精度和效率。
加强人才培养与交流
03
重视结构力学领域的人才培养和技术交流，推动行业技术的不
断进步和发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
机械工程中的应用
确定机械零件的承载能力和变形特性
通过结构计算简图，可以对机械零件进行受力分析，从而确定零件在不同荷载作用下的承载能力 和变形特性，为机械设计和制造提供依据。
优化机械设计方案
利用结构计算简图，可以对不同的机械设计方案进行比较和分析，从而选择最优的设计方案，提 高机械的可靠性和经济性。
未来展望与挑战
展望
未来结构计算简图将更加注重实时性、动态性和可视化，能够更好地模拟实际结 构的受力情况和变形过程，为工程设计和施工提供更加可靠的依据。
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 )。
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？
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
结构力学第一章 绪论和构造分析
计算简图——可以代替某一实际结构用一个简化的简 化图形。
一、确定计算简图的原则 （1） 从实际出发——计算简图要反映结构的主要性能。 （2）分清主次,略去细节——计算简图要便于计算。
二、 计算简图的简化要点 1.结构体系的简化
多数情况下，可以忽略一些次要的空间约束，将实 际空间结构分解为平面结构。
2020/11/24
5、思考题
1. 杆件结构、板壳结构与实体结构的主要差别是什么？
2. 结构力学、材料力学、弹性力学的研究对象的主要 差别是什么？
3. 常见的雨伞、降落伞和气球各属于那种（张拉式薄 膜结构充气式薄膜结构）薄膜结构？
2020/11/24
.
20
结构力学 Structural Mechanics
§1-2 结构的计算简图
5
结构力学 Structural Mechanics
桥梁结构
赵州桥
澳门桥
澳门桥
重庆长江大桥
2020/11/24
虎门大桥
.
6
结构力学 Structural Mechanics
桥 梁 结 构
斜拉结构－上海南浦大桥
2020/11/24
悬索结构--伦敦塔楼
返回
.
7
结构力学 Structural Mechanics
2020/11/24
.
18
结构力学 Structural Mechanics
3. 自学能力 • 复习已学的知识——即精读教材； • 摄取新的知识——即阅读参考书; • 理解、分析、概括、整理、运用所学知识。
4. 表达能力 • 作业条理清楚，步骤整齐，计算书书写整洁。
2020/11/24
.
19
一、确定计算简图的原则 （1） 从实际出发——计算简图要反映结构的主要性能。 （2）分清主次,略去细节——计算简图要便于计算。
二、 计算简图的简化要点 1.结构体系的简化
多数情况下，可以忽略一些次要的空间约束，将实 际空间结构分解为平面结构。
2020/11/24
5、思考题
1. 杆件结构、板壳结构与实体结构的主要差别是什么？
2. 结构力学、材料力学、弹性力学的研究对象的主要 差别是什么？
3. 常见的雨伞、降落伞和气球各属于那种（张拉式薄 膜结构充气式薄膜结构）薄膜结构？
2020/11/24
.
20
结构力学 Structural Mechanics
§1-2 结构的计算简图
5
结构力学 Structural Mechanics
桥梁结构
赵州桥
澳门桥
澳门桥
重庆长江大桥
2020/11/24
虎门大桥
.
6
结构力学 Structural Mechanics
桥 梁 结 构
斜拉结构－上海南浦大桥
2020/11/24
悬索结构--伦敦塔楼
返回
.
7
结构力学 Structural Mechanics
2020/11/24
.
18
结构力学 Structural Mechanics
3. 自学能力 • 复习已学的知识——即精读教材； • 摄取新的知识——即阅读参考书; • 理解、分析、概括、整理、运用所学知识。
4. 表达能力 • 作业条理清楚，步骤整齐，计算书书写整洁。
2020/11/24
.
19
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
*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）
人类愈文明，结构愈复杂，是人类文明程度的一个尺度。 结构概念引伸：分子、星系、文章、地质结构等。
结构按几何分类： 杆系结构（Framed structure） 板壳结构（Plate and shell） 实体结构（Massive structure）
§1-1 结构力学的任务
结构力学第一章
第1章 绪论
Introduction
§1-1 结构力学的任务 §1-2 杆系结构的计算简图 §1-3 杆系结构的分类 §1-4 荷载的分类 §1-5 结构力学的学习方法
§1-1 结构力学的任务
结构：凡是能承担一定外力并能实现某些人 类所需功能的固体物体。 “结构”—最早用于土木工程
学习结构力学追求的境界 ——感知结构的力学行为、对结构有了悟性。
§1-1 结构力学的任务
学习结构力学的能力培养
计算能力：手算，电算，作大量习题，快、准 自学能力：消化已学知识，摄取新知识 表达能力：作业书写，计算书（清晰、整洁） 分析能力：选择计算简图，平衡分析，变形分析，
选择计算方法，结果判断
❖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。
❖按作用性质可分为： 1、静力荷载(static load) ：大小、方向和位置不随时间 变化或变化极其缓慢的荷载。 2、动力荷载(dynamic load) ：随时间迅速变化的荷载。
§1-5 结构力学的学习方法
总投资约300亿元，设计高度606m，将打造成仅 次于阿联酋迪拜塔和上海中心大厦的中国第二、 世界第三高楼。希望成为武汉瞭望世界和让世 界聚焦武汉的“台阶”。
湖南矮寨 特大悬索桥
长1176米，跨高350米，2012年通车。
矮寨大桥创下了四项“世界第一” 1、大桥为目前世界峡谷跨径最大悬索桥； 2、首次采用塔、梁完全分离的结构设计方案； 3、首次采用“轨索滑移法”架设钢桁梁； 4、首次采用岩锚吊索结构，用碳纤维作为预应力筋材。
2、静力平衡的概念，平面问题刚片的平衡条件，空 间问题刚体的平衡条件
3、杆件内力与应力之间的关系，应力与应变的关系， 应变与变形的关系
4、想成为未来的结构设计大师吗？学好结构力学吧！
谢谢
与其它课程的关系
结构举例
万里长城
河北隋朝赵州桥
建于隋代（公元581－618年） 大业年间（公元605－618年）， 由著名匠师李春设计和建造，距 今已有1400年的历史，是当今世 界上现存最早、保存最完善的古当山金顶
明朝永乐年间公元1412年 北建紫禁城，南修武当山 距今（2012年）10甲子
国家大剧院
国家体育场
作为世界最大的钢结构工程， “鸟巢”外部钢结构的钢材用 量为4.2万吨，整个工程用钢 量达到了11万吨。 美国福特级核动力航空母舰满 载排水量10万吨。
香港建筑群
武汉长江大桥
建于1957年，摄于1958年 眼前的钢铁巨龙激发了他 去东北为新中国的钢铁事 业而奋斗。
武汉绿地国际金融城
§1-1 结构力学的任务
先修 数学：数学分析、线性代数、常微分方程 理力：质点与刚体、平衡条件、运动规律、虚位移与达朗 伯尔原理等 材力：单根杆、拉压弯剪扭、截面法、变形体分析基本方 法、微分关系、应变能等
后续 专业课：砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、高层建筑 结构、结构抗震、有限元法、计算机在工程中的应用等