1绪论,武汉理工大学,包世华版结构力学课件
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结构力学绪论01
确半铰定结点计算简图的原则： 1.能反映实际结构的主要力学特性; 2.分析计算尽可能简便简化内容:源自铰结点1.杆件的简化: 杆件
杆件的轴线
2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)
刚结点
§2 . 杆件结构的计算简图
计算简图:
在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)
确定计算简图的原则：
1.能反映实际结构的主要力学特性; 2.分析计算尽可能简便
简化内容:
1.杆件的简化: 杆件
杆件的轴线
2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)
3.支座的简化: 固定铰支座 可动较支座 固定端支座 滑动支座(定向支座)
结构力学
绪论
1 . 结构力学的内容和任务
一.对象
结构：承受并传递荷载的骨架部分 结构分为:杆系结构,板壳结构,实体结构
二.任务 研究结构的刚度,强度,稳定性的
计算原理和计算方法
三.内容 结构组成;内力,位移,临界力计算.
§2 . 杆件结构的计算简图
计算简图:
在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)
杆件的轴线
2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)
刚结点
§2 . 杆件结构的计算简图
计算简图:
在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)
确定计算简图的原则：
1.能反映实际结构的主要力学特性; 2.分析计算尽可能简便
简化内容:
1.杆件的简化: 杆件
杆件的轴线
2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)
3.支座的简化: 固定铰支座 可动较支座 固定端支座 滑动支座(定向支座)
结构力学
绪论
1 . 结构力学的内容和任务
一.对象
结构：承受并传递荷载的骨架部分 结构分为:杆系结构,板壳结构,实体结构
二.任务 研究结构的刚度,强度,稳定性的
计算原理和计算方法
三.内容 结构组成;内力,位移,临界力计算.
§2 . 杆件结构的计算简图
计算简图:
在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)
结构力学英文课件 Chapter1
Introduction
③ Combination Joint
A
B
A：Rigid joint
C
D
B、D：Hinge joint C：Combination joint BF、CD Hinge joint，
E
F
G
BC、CF Rigid joint
3. Simplification of supports
长江三峡工程
Introduction
Introduction
上海南浦大桥
Introduction
Introduction
现代桥梁欣赏
Introduction
现代桥梁欣赏
Introduction
Introduction
中国民航飞机
Introduction
宇宙飞船
Introduction
Summary
Two words:
Simplification
Classification
Introduction
Fig.1 Main Teaching Building
Introduction
Fig.2
Introduction
Introduction
Introduction
Introduction
Introduction
Introduction
荷兰拦海大坝
Introduction
(1)、beam (2)、arch
(3)、truss (4)、rigid frame (5)、composite structure
梁
拱
桁架
刚架
组合结构
Introduction
结构力学(全套课件131P) ppt课件
的两根链杆的杆轴可以平行、交叉，或延长线交于
一点。
当两个刚片是由有交汇点的虚铰相连时，两个刚
片绕该交点（瞬时中心，简称瞬心）作相对转动。
从微小运动角度考虑，虚铰的作用相当于在瞬时
中心的一个实铰的作用。
19
20
规则二 （三刚片规则）： 三个刚片用不全在一条直线上的三个单铰（可以
是虚铰）两两相连，组成无多余约束的几何不变体 系。
两个平行链杆构成沿平行方向上的无穷远虚铰。
三个刚片由三个单铰两两相连，若三个铰都有交 点，容易由三个铰的位置得出体系几何组成的结论 。当三个单铰中有或者全部为无穷远虚铰时，可由 分析得出以下依据和结论：
１、当有一个无穷远虚铰时，若另两个铰心的连 线与该无穷远虚铰方向不平行，体系几何不变；若 平行，体系瞬变。
３、通过依次从外部拆除二元体或从内部（基础、 基本三角形）加二元体的方法，简化体系后再作分 析。
41
第一部分 静定结构内力计算
静定结构的特性： １、几何组成特性 ２、静力特性 静定结构的内力计算依据静力平衡原理。
第三章 静定梁和静定刚架
§3-1 单 跨 静 定 梁
单跨静定梁的类型：简支梁、伸臂梁、悬臂梁 一、截面法求某一指定截面的内力
15
１、单约束（见图２-2-2） 连接两个物体（刚片或点）的约束叫单约束。
１）单链杆（链杆）（上图） 一根单链杆或一个可动铰（一根支座链杆）具
有１个约束。 ２）单铰（下图）
一个单铰或一个固定铰支座（两个支座链杆） 具有两个约束。 ３）单刚结点
一个单刚结点或一个固定支座具有３个约束。
16
２、复约束 连接３个（含３个）以上物体的约束叫复约束。
三、对体系作几何组成分析的一般途径
结构动力学完整ppt课件
输出 （动力反应）
.
第四类问题：控制问题
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
输出 （动力反应）
控制系统 （装置、能量）
本课程主要介绍结构的反应分析
任务 讨论结构在动力荷载作用下反应的分析的方法。寻找
结构固有动力特性、动力荷载和结构反应三者间的相互关 系，即结构在动力荷载作用下的反应规律，为结构的动力 可靠性（安全、舒适）设计提供依据。
结构动力学是研究结构、动荷载、结构反应三者关 系的学科。
.
当前结构动力学的研究内容为:
第一类问题：反应分析（结构动力计算）
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
输出 （动力反应）
第二类问题：参数（或称系统）识别
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
第三类问题：荷载识别。
输出 （动力反应）
输入 （动力荷载）
结构 （系统）
11
l3 3 EI
柔度系数
m y (t)3lE3 Iy(t)P(t)
柔度法步骤： 1.在质量上沿位移正向加惯性力； 2.求外力和惯性力引起的位移； 3.令该位移等于体系位移。
.
二、刚度法
P(t)
m
1
m y(t)
y(t)
l EI
y
k11
k11y(t)
k 1y 1 (t)P (t) m y (t)
EI
m
l/2
l/2
W
m y(t)
1
11
st y(t)
Y(t)y(t)st
加速度为
Y(t) y(t)
y (t) s t 1[P 1 (t) W m y (t)]
st W11
结构动力学
【经典】结构力学ppt课件
§2-3 几何不变体系的基本组成规则
二元体：两根不在一直线上的链杆连接成一个新结点的构 造称为二元体。
二元体规则 在一个体系上增加或拆除二元体，不会改变原有体系的几何构造性质。
铰结点
链杆
链杆 体系
§2-3 几何不变体系的基本组成规则
分析图示铰结体系
以铰结三角形123为基础，增加一个二元体得结点4， 1234为几何不变体系；如此依次增加二元体，最后的体系为几何不变体系，没 有多余联系。
瞬变体系
可变体系
瞬变体系
§2-7 几何构造与静定性的关系
体系
几何不变体系 (形状、位置不变)
几何可变体系 (形状、位置可变)
无多余联系 有多余联系
可变体系 瞬变体系
静定结构 超静定结构
§2-7 几何构造与静定性的关系 分析图a所示体系
分析图b所示体系
无多余联系的几何不变体系 由平衡方程→三个支反力 →截面内力→静定结构 有多余联系的几何不变体系 由平衡方程不能求全部反力
§2-1 概述
一般结构必须是 几何不变体系
几何不变体系—在不考虑材料应变的条件下，体系的位置 和形状是不能改变的。（图a）
几何可变体系—在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和 形状是可以改变的。（图b）
§2-2 平面体系的计算自由度 自由度：确定体系位置所需的独立坐标数
一个点的自由度=2
一个刚片的自由度=2
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
§1-1 结构力学的研究对象和任务
结构：工程中担负预定任务、支承荷载的建筑物。 如：房屋、塔架、桥梁、隧道、挡土墙、水坝等。
1绪论,武汉理工大学,包世华版结构力学课件
几何构造分析主要是讨论几何不变体系的组成规律因为只有几何不变体系才能作为结构来使22动力分析是研究结构的动力特性以及在动荷载作用下的动力反应结构受到的地震作用结构的位移速度加速度及动内力等
1 绪
论
1
1.1
一、结构
结构和结构的分类
建筑物或构筑物中 能承受、传递荷载而 起骨架作用的部分称 为结构。如：房屋中 的梁柱体系、桥梁、 水坝等等都是工程结 构的例子。
极限荷载的求解是为了充分发挥结构的承载能 力，由讨论结构的弹性计算转变为塑性计算。
22
1.3
结构计算简图
一、支座和支座反力
把结构与基础联结起来的装置称为支座。
1. 固定支座
B A
模型
工程实例
23
简图： A
A
特点： （1) 杆端截面A不产生线位移和角位移； （2) 杆端截面A有反力矩以及沿x、y方向的反力。
24
2. 固定铰支座 A A
模型
特点： （1） 杆端截面A无线位移，可以自由转动；
（2） 杆端截面A产生沿x、y方向的反力。
25
3. 辊轴支座 A A
FyA
特点： （1） 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； （2） 杆端A产生的支座反力沿链杆方向作用。
26
4. 滑动支座（定向支座）
A A 模型 特点：
2. 板壳结构 ——厚度远小于其长度和宽度的结构。
悉尼歌剧院
18
清华大礼堂
19
3. 实体结构 ——长、宽、高三个尺寸相近的结构。
结构力学研究的对象和内容
1. 研究对象
结构力学研究由细长杆件组成的平面杆系结构 ，如：梁、桁架、刚架、拱及组合结构等。 2. 研究内容
1 绪
论
1
1.1
一、结构
结构和结构的分类
建筑物或构筑物中 能承受、传递荷载而 起骨架作用的部分称 为结构。如：房屋中 的梁柱体系、桥梁、 水坝等等都是工程结 构的例子。
极限荷载的求解是为了充分发挥结构的承载能 力，由讨论结构的弹性计算转变为塑性计算。
22
1.3
结构计算简图
一、支座和支座反力
把结构与基础联结起来的装置称为支座。
1. 固定支座
B A
模型
工程实例
23
简图： A
A
特点： （1) 杆端截面A不产生线位移和角位移； （2) 杆端截面A有反力矩以及沿x、y方向的反力。
24
2. 固定铰支座 A A
模型
特点： （1） 杆端截面A无线位移，可以自由转动；
（2） 杆端截面A产生沿x、y方向的反力。
25
3. 辊轴支座 A A
FyA
特点： （1） 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； （2） 杆端A产生的支座反力沿链杆方向作用。
26
4. 滑动支座（定向支座）
A A 模型 特点：
2. 板壳结构 ——厚度远小于其长度和宽度的结构。
悉尼歌剧院
18
清华大礼堂
19
3. 实体结构 ——长、宽、高三个尺寸相近的结构。
结构力学研究的对象和内容
1. 研究对象
结构力学研究由细长杆件组成的平面杆系结构 ，如：梁、桁架、刚架、拱及组合结构等。 2. 研究内容
《结构力学教材》课件
随着计算机技术的不断发展，结构力学将与数值 计算方法更加紧密地结合，实现对复杂结构的精 确模拟和分析。
多物理场耦合的研究
未来结构力学将更加注重与流体力学、热力学等 其他物理场的耦合研究，以解决多场耦合的复杂 工程问题。
智能化技术的应用
人工智能、机器学习等技术在结构力学中的应用 将逐渐普及，为结构设计和优化提供新的思路和 方法。
结构力学的重要性
结构力学是工程设计中的关键环节，能够确保结构的稳定性 、安全性和经济性。
通过结构力学分析，可以预测结构的性能，优化设计方案， 提高工程质量。
结构力学的历史与发展
结构力学的发展可以追溯到古代的建 筑实践，如中国的长城、埃及的金字 塔等。
随着科学技术的发展，结构力学不断 吸收新的理论和方法，如有限元方法 、计算机辅助设计等，推动了结构力 学的进步和应用。
结构力学在工程实践中的挑战与机遇
复杂结构的分析
随着工程结构的日益复杂化，对结构 力学在复杂结构分析方面的要求也越 来越高，这既是一个挑战也是一个机 遇。
耐久性与安全性
绿色与可持续发展
随着对环境保护的重视，结构力学在 绿色建筑、节能减排等领域的应用将 更加广泛，为可持续发展提供技术支 持。
工程结构的耐久性与安全性是结构力 学的重要研究内容，未来将面临更多 的挑战和机遇。
02
结构力学的基本原理
静力学原理
静力学原理总结
静力学是研究物体在静止状态下受力与变形 的关系。
静力学基本概念
静力学涉及到的基本概念包括力、力矩、力 偶、约束等。
静力学平衡条件
静力学平衡条件是物体在力的作用下保持静 止或匀速直线运动的状态。
静力学应用
静力学原理广泛应用于工程结构、机械系统 等领域。
多物理场耦合的研究
未来结构力学将更加注重与流体力学、热力学等 其他物理场的耦合研究，以解决多场耦合的复杂 工程问题。
智能化技术的应用
人工智能、机器学习等技术在结构力学中的应用 将逐渐普及，为结构设计和优化提供新的思路和 方法。
结构力学的重要性
结构力学是工程设计中的关键环节，能够确保结构的稳定性 、安全性和经济性。
通过结构力学分析，可以预测结构的性能，优化设计方案， 提高工程质量。
结构力学的历史与发展
结构力学的发展可以追溯到古代的建 筑实践，如中国的长城、埃及的金字 塔等。
随着科学技术的发展，结构力学不断 吸收新的理论和方法，如有限元方法 、计算机辅助设计等，推动了结构力 学的进步和应用。
结构力学在工程实践中的挑战与机遇
复杂结构的分析
随着工程结构的日益复杂化，对结构 力学在复杂结构分析方面的要求也越 来越高，这既是一个挑战也是一个机 遇。
耐久性与安全性
绿色与可持续发展
随着对环境保护的重视，结构力学在 绿色建筑、节能减排等领域的应用将 更加广泛，为可持续发展提供技术支 持。
工程结构的耐久性与安全性是结构力 学的重要研究内容，未来将面临更多 的挑战和机遇。
02
结构力学的基本原理
静力学原理
静力学原理总结
静力学是研究物体在静止状态下受力与变形 的关系。
静力学基本概念
静力学涉及到的基本概念包括力、力矩、力 偶、约束等。
静力学平衡条件
静力学平衡条件是物体在力的作用下保持静 止或匀速直线运动的状态。
静力学应用
静力学原理广泛应用于工程结构、机械系统 等领域。
结构力学包世华件PPT课件
选择结构的计算简图要做的工作有三方面：
（1）结构体系的简化； （2）杆件的简化； （3）杆件之间的联结的简化； （4）结构与支承物之间联结的简化。
第5页/共17页
1.结构体系的简化
2.杆件的简化
-6第6页/共17页
3.结点的简化 (1) 铰结点
(2) 刚结点
(3) 定向结点
第7页-/7共- 17页
第2页/共17页
结构力学的内容(从解决工程实际问题的角度提出) (1) 将实际结构抽象为计算简图； (2) 各种计算简图的计算方法； (3) 将计算结果运用于设计和施工。
结构力学计算问题：静定性问题和超静定性问题 三个基本条件：
力学的平衡条件 变形的连续条件 物理条件
第3页/共17页
内容
1 绪论
L /2 L/2 L/ 2 L /2 L/2 L /2
图(a)
第13页/共17页
图(b)
第14页/共17页
第15页/共17页
本章小结
本章讨论了四个问题：结构力学的任务，结构的计算简图，结构的分类， 杆件结构的分类，荷载的分类。
16第16页/共17页谢谢您观看！第17页/共17页
第一章
绪论
§1-1 结构力学的任务和学习方法
结构的定义: 建筑物中支承荷载而 起骨架作用的部分。
结构的几何分类:
(1)杆件结构
(2)板壳结构
(3)实体结构
本课程仅限于研究平面杆系结构。
第1-1页- /共17页
结构设计过程与步骤: (1)选择合理承重体系及构件几何尺寸； (2)引入简化假定，取计算简图，进行结构分析； (3)依据结构分析结果，进行结构设计和构造处理。 结构力学的任务: (1)组成规律与合理形式,计算简图的合理选择； (2)内力与变形的计算方法.强度和刚度； (3)稳定与动力反应。
（1）结构体系的简化； （2）杆件的简化； （3）杆件之间的联结的简化； （4）结构与支承物之间联结的简化。
第5页/共17页
1.结构体系的简化
2.杆件的简化
-6第6页/共17页
3.结点的简化 (1) 铰结点
(2) 刚结点
(3) 定向结点
第7页-/7共- 17页
第2页/共17页
结构力学的内容(从解决工程实际问题的角度提出) (1) 将实际结构抽象为计算简图； (2) 各种计算简图的计算方法； (3) 将计算结果运用于设计和施工。
结构力学计算问题：静定性问题和超静定性问题 三个基本条件：
力学的平衡条件 变形的连续条件 物理条件
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内容
1 绪论
L /2 L/2 L/ 2 L /2 L/2 L /2
图(a)
第13页/共17页
图(b)
第14页/共17页
第15页/共17页
本章小结
本章讨论了四个问题：结构力学的任务，结构的计算简图，结构的分类， 杆件结构的分类，荷载的分类。
16第16页/共17页谢谢您观看！第17页/共17页
第一章
绪论
§1-1 结构力学的任务和学习方法
结构的定义: 建筑物中支承荷载而 起骨架作用的部分。
结构的几何分类:
(1)杆件结构
(2)板壳结构
(3)实体结构
本课程仅限于研究平面杆系结构。
第1-1页- /共17页
结构设计过程与步骤: (1)选择合理承重体系及构件几何尺寸； (2)引入简化假定，取计算简图，进行结构分析； (3)依据结构分析结果，进行结构设计和构造处理。 结构力学的任务: (1)组成规律与合理形式,计算简图的合理选择； (2)内力与变形的计算方法.强度和刚度； (3)稳定与动力反应。
结构力学 绪论
第一部分
递荷载骨架
平面杆系结构
强度、刚度、稳定性、动力反应以及结构极限荷载
刚度
02
01
03
06
05
04
几何构造组成
强度
稳定性
研究结构的动力特性以及在动荷载作用下的动力反应
动力分析
极限荷载
第二部分
结构基础
1、固定支座
M A
F A y
特点：
F A
x
A
特点：F Ax
F Ay
A
F Ax A
F Ay
F A y
特点：
A
F Ay
特点：
A
F A
y
M A
A
F Ay
M A
A
结构分类特征内力
梁梁的轴线通常为直线，水平梁受
竖向荷载
弯矩和剪力
刚架由梁和柱等直杆组成，杆件间的
结点多为刚结点
弯矩、剪力
和轴力桁架桁架由直杆组成，所有结点都是
铰结点
轴力
拱轴线为曲线，在竖向荷载下支座
有水平推力，改变拱的受力特性
轴力、剪力
和弯矩组合
结构
组合结构则是由梁式杆和链杆组
成，其中梁式杆以受弯为主
轴力、剪力
和弯矩
荷载
分类特征实例
静载荷荷载的大小、方向、位
置不随时间变化或变化
很缓慢的荷载
恒载都是静
荷载
动载荷荷载的大小、方向随时
间迅速变化，使结构产
生显著振动，结构的质
量 承受的加速度及惯
性力不能忽略。
化爆和核爆
炸的冲击波
荷载、地震
荷载等都是
动力荷载。
结 构 力 学 绪论PPT课件
（1）能反映实际结构主要 受力、变形特征，以使结 构分析、计算的结果有效、 可靠；
（2）便于计算， 满足需要。
选择结构的计算简图要做的工作有三个方面：
（a）荷载的简化；
（b）杆件的简化； （c）杆件之间的联结和结构与支承物之间联结的简化。
§1-2 结构计算简图和简化要点
二、简化要点 1.杆件——杆系结构的主体
1、集中荷载和分布荷载
当荷载作用点的尺寸与结构尺寸相比很小时，可 作为集中荷载，反之为分布荷载。
2、固定荷载和移动荷载 当荷载作用位置不变，称为固定荷载，反之为移动 荷载。
§1-4 荷载分类
3、静力荷载和动力荷载 当荷载作用时间不变时，称为静力荷载，反之为动 力荷载。 4、非荷载因素 温度改变、支座沉降、材料收缩等因素。
二、结构力学研究对象
结构力学作为力学学科的一个分支，其研究对象涉 及较广，通常将结构力学分为“狭义结构力学”、“ 广义结构力学”、“ 现代结构力学”。
本课程研究的是杆系结构力学，也即狭义结构力学。
§1-1 结构与结构力学
三、结构力学的任务
1.研究结构的几何组成规律和合理形式；
2.讨论结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差 引起的内力计算——称为强度计算；
材料力学、结构力学、弹性力学均研究结构的强度、刚 度和稳定问题：
材料力学——单根杆件 结构力学——杆件系统（杆系） 弹性力学——板壳和实体结构
§1-2 结构计算简图及简化要点
一、计算简图
用以代替原结构进行结 构的力学分析、计算的 简化图形叫结构的计算 简图。
什么叫结构 计算简图？
选择结构计算简图的原则：
（2）固动铰支座（铰支座）
——Hinged support
武汉理工大学结构力学课件1
3、形成整体坐标系中的单元刚度矩阵 、 4、用单元集成法形成整体刚度矩阵 、
e
[K ]
e
整体分析
5、求局部坐标系中的单元等效结点荷载 [P ] 、
e
换为整体坐标系下单元等效结点荷载
[P]，用单
转
元集成法形成整体结构的等效结点荷载
{P }
回代，求杆端内 力，并绘内力图
{ 6、解方程， P } = [K ]{∆ } ，结点位移 、解方程，
3
0
3
− 3}
T
查表10-1 查表
2 1
3 A 1 C 2
6
5 4
B 3 D
e
（5-2）单元在整体坐标系中的等效结点荷载 {P} ）
α=900
{P}1 = [T ](1)T {
0 3 0 − 1 0 1 0 0 [0] 3 0 3 − 3 0 0 1 (1) (1) (1)T P ＝ − [T ] {FP } = − = 0 − 1 0 0 3 [0] 1 0 0 3 0 0 0 1 − 3 3
B 3 D
[] []
0 83.3 0 2.31 0 6.94 1 3 k = k = 0 − 83.3 0 − 2.31 6.94 0
0 6.94 27.8 0 − 6.94 13.9
− 83.3 0 − 2.31 0 0 83.3 0 0
0 6.94 − 6.94 13.9 ×10−3 0 0 2.31 − 6.94 − 6.94 27.8
2 1
3 A 1 C 2
6
5 4
B 3 D
e
[K ]
e
整体分析
5、求局部坐标系中的单元等效结点荷载 [P ] 、
e
换为整体坐标系下单元等效结点荷载
[P]，用单
转
元集成法形成整体结构的等效结点荷载
{P }
回代，求杆端内 力，并绘内力图
{ 6、解方程， P } = [K ]{∆ } ，结点位移 、解方程，
3
0
3
− 3}
T
查表10-1 查表
2 1
3 A 1 C 2
6
5 4
B 3 D
e
（5-2）单元在整体坐标系中的等效结点荷载 {P} ）
α=900
{P}1 = [T ](1)T {
0 3 0 − 1 0 1 0 0 [0] 3 0 3 − 3 0 0 1 (1) (1) (1)T P ＝ − [T ] {FP } = − = 0 − 1 0 0 3 [0] 1 0 0 3 0 0 0 1 − 3 3
B 3 D
[] []
0 83.3 0 2.31 0 6.94 1 3 k = k = 0 − 83.3 0 − 2.31 6.94 0
0 6.94 27.8 0 − 6.94 13.9
− 83.3 0 − 2.31 0 0 83.3 0 0
0 6.94 − 6.94 13.9 ×10−3 0 0 2.31 − 6.94 − 6.94 27.8
2 1
3 A 1 C 2
6
5 4
B 3 D
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梁的特点： 梁的轴线通常为直线，在竖向荷载作用下， 截面存在弯矩、剪力和轴力。
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2. 刚架
静定刚架
超静定刚架
刚架的特点： （1）刚架通常由梁和柱等直杆组成，杆件与杆件 连接的结点多为刚结点； （2）荷载作用下杆件截面存在弯矩、剪力和轴力。
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3. 拱
P
FH
FV
三铰拱
FH
FV
拉杆
拉杆拱
拱的特点： （1） 拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下支座 有水平推力F（见图 )； H （2） 拱轴截面的轴力较大，弯距和剪力较小。
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动力分析是研究结构的动力特性以及在动荷载 作用下的动力反应 结构受到的地震作用、结 构的位移、速度、加速度及动内力等。
极限荷载的求解是为了充分发挥结构的承载能 力，由讨论结构的弹性计算转变为塑性计算。
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1.3
结构计算简图
一、支座和支座反力
把结构与基础联结起来的装置称为支座。
1. 固定支座
B A
桥梁
12
赵州桥
13
青马大桥
14
旧金山大桥
15
结构分类
1. 杆系结构 ——由杆件长度l远大于横截面尺寸b、h 的细长杆组成的结构。
钢结构梁、柱
16
埃菲尔铁塔
17
2. 板壳结构 ——厚度远小于其长度和宽度的结构。
悉尼歌剧院
18
清华大礼堂
19
3. 实体结构 ——长、宽、高三个尺寸相近的结构。
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4. 滑动支座（定向支座）
A A 模型 特点：
MA
A
MA
Fy A
Fy A
（1）杆端A无转角，不能产生沿链杆方向的线 位移，可以产生垂直于链杆方向的线位移；
（2）杆端A存在反力矩以及沿链杆方向的反力。
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1.4 杆件结构的分类
1. 梁 （1）单跨梁
静定梁 超静定梁
（2）多跨梁
静定多跨梁 连续梁
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模型
工程实例
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简图： A
AHale Waihona Puke 特点： （1) 杆端截面A不产生线位移和角位移； （2) 杆端截面A有反力矩以及沿x、y方向的反力。
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2. 固定铰支座 A A
模型
特点： （1） 杆端截面A无线位移，可以自由转动；
（2） 杆端截面A产生沿x、y方向的反力。
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3. 辊轴支座 A A
FyA
特点： （1） 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； （2） 杆端A产生的支座反力沿链杆方向作用。
静荷载——荷载的大小、方向、位置不随 时间变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静 荷载。 动荷载 ——荷载的大小、方向随时间迅 速变化，使结构产生显著振动，结构的质量 承受的加速度及惯性力不能忽略。化学爆炸 和核爆炸的冲击波荷载、地震荷载和风荷载 等都是动力荷载。
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本章小结
本章讨论了四个问题：结构力学的任 务法，结构的计算简图，结构和杆件结构的 分类，荷载的分类。
结构力学研究的对象和内容
1. 研究对象
结构力学研究由细长杆件组成的平面杆系结构 ，如：梁、桁架、刚架、拱及组合结构等。 2. 研究内容
平面杆件体系的几何构造分析； 讨论结构的强度、刚度、稳定性、动力反应 以及结构极限荷载的计算原理和计算方法等。
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几何构造分析主要是讨论几何不变体系的组成 规律，因为只有几何不变体系才能作为结构来使 用。 强度计算在于保证结构物使用中的安全性，并 符合经济要求。 刚度计算在于保证结构物不会产生过大的变形 从而影响使用。 稳定性验算在于保证结构不会产生失稳破坏。
1 绪
论
1
1.1
一、结构
结构和结构的分类
建筑物或构筑物中 能承受、传递荷载而 起骨架作用的部分称 为结构。如：房屋中 的梁柱体系、桥梁、 水坝等等都是工程结 构的例子。
2
万里长城
3
天安门城楼
4
国家大剧院
5
三峡大坝
6
印度泰姬陵
7
意大利比萨斜塔
8
凯旋门
9
埃菲尔铁塔
10
吉隆坡石油双塔
11
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无铰拱
4. 桁架和组合结构
静定桁架
超静定桁架 组合结构
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特点： （1） 桁架由直杆组成，所有结点都是铰结点， 荷载作用于结点上，各杆只受轴力； （2） 组合结构则是由梁式杆和链杆组成，其 中梁式杆以受弯为主，内力不仅有轴力，还 有弯矩和剪力。
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1.5 荷载的分类
1. 按荷载作用时间长短分
恒荷载——永久作用在结构上的荷载，如自重等。 活荷载——荷载有时作用在结构上，有时又不作
用在结构上，如：楼面活荷载、雪荷
载。
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2. 按荷载作用位置分 固定荷载——作用位置不变的荷载，如自重等。 移动荷载——荷载作用在结构上的位置是移动的， 如吊车荷载、桥梁上的汽车（火车）荷载。
3. 按荷载作用的性质分