结构力学一绪论
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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
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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
1_绪论
3、按荷载作用的性质可分为：
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。化爆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。
结构力学课程的性质和内容安排
3、刚架
静定刚架 刚架的特点：
超静定刚架
⑴ 刚架通常由梁和柱等直杆组成，杆件与杆件连结的结点多为刚结点；
⑵ 荷载作用下杆件截面存在弯矩、剪力和轴力。
4、桁架
静定桁架 特点：
超静定桁架
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；
5、组合结构
组合结构 特点： 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。
矩阵位移法（电算）
本章小结
（1）结构是指建筑物或构筑物中承担荷载而起骨架作用的 部分。结构力学的研究对象是平面杆件结构，研究任务是平 面杆件体系的几何组成规律及平面杆件结构的强度、刚度、 稳定性计算和动力反应。 （2）用一理想化的简化模型来代替实际结构，该模型称为 实际结构的计算简图。选择计算简图的两条原则可归纳为“ 反映实际、简化计算”。要通过分析结构的构造特征、受力 特征，并结合经验和实验综合考虑，才能确定出计算简图。 选择计算简图时，要从结构体系、杆件、结点、支座、材 料、荷载等几个方面入手进行简化。 （3）平面杆件结构可划分为梁和刚架、桁架、拱以及组合 结构等几种类型。
三、杆件间连接的简化
(1) 铰结点 铰结点的特点是汇交于结点的 各杆端可以绕结点自由转动， 各杆间可相互传递力，但不能 传递力矩。
(2) 刚结点：汇交于结点的各杆端之间不能发生相对转动，各杆间 可相互传递力和力矩。
结构力学1绪论
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。
1 绪论 2 结构的几何构造分析 3 静定结构的受力分析 4 影响线 5 虚功原理和结构的位移计算
结构 结构力学的学科内容和教学要求
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
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。
z
-8-
§1-4 荷载的分类 １、根据荷载作用时间长短：恒载、活载。 ２、按荷载作用的性质：静力荷载、动力荷载。
-9-
(2) 滚轴支座
(3) 固定支座
FX FY
（4）定向支座
M FY
M
FY
FX FY
5.材料性质的简化 将结构材料视为连续、均匀、
各向同性、理想弹性或理想弹塑性。
6.荷载的简化 集中荷载与分布荷载
§1-3 杆件结构的分类
1.梁
2.桁架
3.拱
4.刚架
5.组合结构
平面结构和空间结构
FRA
FRB
y x
y x
6 力法 7 位移法 8 渐近法及其他算法简述 9 矩阵位移法
结构力学的学习方法
研究性学习
先修课,公式,定理,概念,作业。 结合工程实际思考问题
结构力学-绪论
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
桥梁
12
赵州桥
13
青马大桥
14
旧金山大桥
15
二、结构分类
1. 杆系结构 . ——由杆件长度 远大于横截面尺寸 、h 由杆件长度l远大于横截面尺寸 由杆件长度 远大于横截面尺寸b 的细长杆组成的结构。 的细长杆组成的结构。
特点： 特点： 1) 杆端截面A无线位移，可以自由转动； 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。 杆端截面A产生沿 、 方向的反力 方向的反力。
25
3. 辊轴支座 . A A
F yA
特点： 特点： 1) 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； 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。 杆端A产生的支座反力沿链杆方向作用。
3. 按荷载作用的性质可分为： . 按荷载作用的性质可分为：
静荷载——荷载的大小、方向、位置不随 荷载的大小、方向、 静荷载 荷载的大小 时间变化或变化很缓慢的荷载。 时间变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静 荷载。 荷载。 ——荷载的大小 荷载的大小、 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 变化，使结构产生显著振动，结构的质量 不能忽略。 承受的加速度及惯性力不能忽略 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、 爆炸的冲击波荷载、地震荷载和风荷载等都 是动力荷载。 是动力荷载。
1. 研究对象 结构力学研究由细长杆件组成的平面杆系结 桁架、刚架、拱及组合结构等。 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； 平面杆件体系的几何构造分析； 几何构造分析 讨论结构的强度、刚度、稳定性、动力反应以 讨论结构的强度、刚度、稳定性、动力反应以 强度 结构极限荷载的计算原理和计算方法等 的计算原理和计算方法等。 及结构极限荷载的计算原理和计算方法等。
第一章-结构力学绪论
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 水平支承推力。 三铰拱：
06:50
水平推力
第一章 绪 论 （Introduction）
§1-5 结构的分类 2、拱(Arch)：
06:50
第一章 绪 论 （Introduction）
§1-4 支座(Supports)和结点(Joints)的类型 3.固定端(Fixed support)：
力作用点、方向、大小均未知。
06:50
A
HA
MA
VA
第一章 绪 论 （Introduction）
支座
06:50
第一章 绪 论 （Introduction）
§1-4 支座(Supports)和结点(Joints)的类型 二、结点——结构中杆件相互联结的地方。
第一章 绪 论 （Introduction）
§1-5 结构的分类
四、按受力特性的不同来分：
1、梁(Beam)：
——是一种受弯杆，轴线为直线，有单 跨与多跨的。
简支梁
悬臂梁
06:50 简支外伸梁
多跨连续梁
第一章 绪 论 （Introduction）
§1-5 结构的分类 1、梁(Beam)：
06:50
06:50
第一章 绪 论 （Introduction）
现代桥梁欣赏
06:50
第一章 绪 论 （Introduction）
06:50
第一章 绪 论 （Introduction）
桥跨结构
桥台
风、雪荷载
06:50
屋架
第一章 绪 论 （Introduction）
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
➢ 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-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
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1-1 结构力学的研究对象与任务
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
由若干简单构件如杆件、板件等按一定规则组成，并能承受 各种荷载作用的部分或整体。
如：工业厂房、民用房屋、桥梁、隧道、输电塔、电视塔、 伸臂式吊臂和桁架式吊臂、水利水电工程中的水坝、闸门、支臂 结构。
它们承受着由工作装置传来的荷载、结构自重、风力、水压 力等荷载的作用，在外荷载的作用下，结构必须能保持其固有的 几何形状而不发生破坏或产生超过某一容许范畴的大变形——结 构需满足强度、刚度、稳定性要求。
气承式充气结构（用单层薄膜做成）
气垫式充气结构（用双层薄膜做成）
如游泳馆、运动场、展览馆、会议厅、剧场、餐厅、仓库、
暖房等的顶盖，高空探测气球、充气账篷、充气扶梯、充气桥
梁、气垫船艇等
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-薄膜充气结构
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1-1 结构力学的研究对象与任务
二、结构的分类
6．网架结构：
网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面 尺寸相对较小；这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件 与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。网架结构的优点是 用钢量小，整体性好，制作安装快捷，可用于复杂的平面形式， 缺点是杆件数量多，维护大，不够简洁，高空安装工作量大。 适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。
泰州长江大桥
竞标方案(斜拉桥)
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1-1 结构力学的研究对象与任务
二、结构的分类
5．薄膜充气结构：
利用充气受压的薄膜都能承受一定的外力的规律，使薄膜和和 加压的气体介质变成能承受荷载的结构。
按几何特征区分
敞开式充气结构：外形是敞开式的，如风筝、扬帆和降落伞等
封闭式充气结构：外形是封闭的，
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-悬吊结构
泰州长江大桥(悬索桥) 跨江主桥为世界首座三塔双跨特大跨径钢悬索桥，主桥及夹江桥 全长9.726公里，2007年12月26日开工,计划2011年底建成。22/84
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-悬吊结构
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-网架结构
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类 杆件结构 板壳结构 块体结构 悬吊结构 薄膜充气结构 网架结构
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1-1 结构力学的研究对象与任务 三、研究对象 本课程的主要研究对象——杆件结构 结构力学——杆件结构力学（杆件体系结构力学） 工程实际中，杆件结构应用最多，使用最为广泛的一种结构形 式。在所有工程的结构设计中，几乎都包含有杆件结构的设计。
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-板壳结构
湖
北
王
甫
洲
电
站
弧
门
得克萨斯体育馆
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-板壳结构
常州奥体中心、会展中心、大剧院 17/84 第18页/共84页
1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类
2．板壳结构： 厚度远远小于长、宽 平板结构：几何特征是平面形的(薄板结构、厚板结构)
钢筋混凝土楼板； 平门、横拉门、平面人字门面板 壳体结构：几何特征是曲面形的(薄壳结构、厚壳结构) 弧门面板、马鞍板
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-板壳结构
节制闸
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
常州新北区工业厂房
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
常州奔牛镇民用房屋ห้องสมุดไป่ตู้
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
远眺常州新区
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-悬吊结构
上海杨浦大桥为斜拉桥(462m)
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-悬吊结构
江阴长江公路大桥(悬索桥) 建成于1999年，主跨1385m。 特大跨径钢悬索桥。
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3．块体结构： 长、宽、高三个方向的尺寸相近(数量级相同) 几何特征是呈块状的，且内部大多为实体。 建筑物基础、重力堤坝、码头边坡处修建的挡土墙等
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类
4．悬吊结构： 悬吊结构的几何特征与杆件结构相类似，主要由仅能承受拉力 的细长线材，如钢索、铁索或其他缆索等柔性构件组成。 优点：节省材料，自重很轻，可以做成很大的跨度， 缺点：刚度比较小 适用于大跨度的轻型屋盖，大跨度的公路桥，跨越大山谷或大 河流的轻便人行索轿，山间交通运输的架空索道、大型体育场 建筑的顶盖等。
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
龙门式起重机
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三 峡 工 程 永 久 船 闸 闸 门
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类
1．杆件结构（又称为杆件体系，杆系结构）： 由若干杆件按照一定的方式连接起来组合而成的体系 杆件的几何特征——长度远远大于横截面的两个的尺寸（高、
宽） 工程实例： 闸门中的梁、桁架、钢电视塔
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1-1 结构力学的研究对象与任务
二、结构的分类-杆件结构
南 京 长 江 大 桥
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-杆件结构
埃菲尔铁塔
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上海金茂大厦
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
2007年“蜘蛛侠”阿兰·罗伯 特攀爬金茂大厦
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新中央电视台
上海世茂国际广场
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浦东国际机场
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1-1 结构力学的研究对象与任务 一、结构
由若干简单构件如杆件、板件等按一定规则组成，并能承受 各种荷载作用的部分或整体。
如：工业厂房、民用房屋、桥梁、隧道、输电塔、电视塔、 伸臂式吊臂和桁架式吊臂、水利水电工程中的水坝、闸门、支臂 结构。
它们承受着由工作装置传来的荷载、结构自重、风力、水压 力等荷载的作用，在外荷载的作用下，结构必须能保持其固有的 几何形状而不发生破坏或产生超过某一容许范畴的大变形——结 构需满足强度、刚度、稳定性要求。
气承式充气结构（用单层薄膜做成）
气垫式充气结构（用双层薄膜做成）
如游泳馆、运动场、展览馆、会议厅、剧场、餐厅、仓库、
暖房等的顶盖，高空探测气球、充气账篷、充气扶梯、充气桥
梁、气垫船艇等
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二、结构的分类
6．网架结构：
网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面 尺寸相对较小；这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件 与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。网架结构的优点是 用钢量小，整体性好，制作安装快捷，可用于复杂的平面形式， 缺点是杆件数量多，维护大，不够简洁，高空安装工作量大。 适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。
泰州长江大桥
竞标方案(斜拉桥)
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1-1 结构力学的研究对象与任务
二、结构的分类
5．薄膜充气结构：
利用充气受压的薄膜都能承受一定的外力的规律，使薄膜和和 加压的气体介质变成能承受荷载的结构。
按几何特征区分
敞开式充气结构：外形是敞开式的，如风筝、扬帆和降落伞等
封闭式充气结构：外形是封闭的，
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-悬吊结构
泰州长江大桥(悬索桥) 跨江主桥为世界首座三塔双跨特大跨径钢悬索桥，主桥及夹江桥 全长9.726公里，2007年12月26日开工,计划2011年底建成。22/84
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1-1 结构力学的研究对象与任务 二、结构的分类-板壳结构
湖
北
王
甫
洲
电
站
弧
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得克萨斯体育馆
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常州奥体中心、会展中心、大剧院 17/84 第18页/共84页
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2．板壳结构： 厚度远远小于长、宽 平板结构：几何特征是平面形的(薄板结构、厚板结构)
钢筋混凝土楼板； 平门、横拉门、平面人字门面板 壳体结构：几何特征是曲面形的(薄壳结构、厚壳结构) 弧门面板、马鞍板
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节制闸
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常州新北区工业厂房
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常州奔牛镇民用房屋ห้องสมุดไป่ตู้
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远眺常州新区
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上海杨浦大桥为斜拉桥(462m)
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江阴长江公路大桥(悬索桥) 建成于1999年，主跨1385m。 特大跨径钢悬索桥。
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3．块体结构： 长、宽、高三个方向的尺寸相近(数量级相同) 几何特征是呈块状的，且内部大多为实体。 建筑物基础、重力堤坝、码头边坡处修建的挡土墙等
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4．悬吊结构： 悬吊结构的几何特征与杆件结构相类似，主要由仅能承受拉力 的细长线材，如钢索、铁索或其他缆索等柔性构件组成。 优点：节省材料，自重很轻，可以做成很大的跨度， 缺点：刚度比较小 适用于大跨度的轻型屋盖，大跨度的公路桥，跨越大山谷或大 河流的轻便人行索轿，山间交通运输的架空索道、大型体育场 建筑的顶盖等。
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龙门式起重机
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三 峡 工 程 永 久 船 闸 闸 门
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1．杆件结构（又称为杆件体系，杆系结构）： 由若干杆件按照一定的方式连接起来组合而成的体系 杆件的几何特征——长度远远大于横截面的两个的尺寸（高、
宽） 工程实例： 闸门中的梁、桁架、钢电视塔
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二、结构的分类-杆件结构
南 京 长 江 大 桥
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埃菲尔铁塔
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上海金茂大厦
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2007年“蜘蛛侠”阿兰·罗伯 特攀爬金茂大厦
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新中央电视台
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浦东国际机场