第一章河海大学结构力学
结构力学章节习题及参考答案
习题3.1是非判断题
(1) 在使用内力图特征绘制某受弯杆段的弯矩图时，必须先求出该杆段两端的端弯矩。（ ）
(2) 区段叠加法仅适用于弯矩图的绘制，不适用于剪力图的绘制。（ ）
(3) 多跨静定梁在附属部分受竖向荷载作用时，必会引起基本部分的内力。（ ）
(4)习题3.1(4)图所示多跨静定梁中，CDE和EF部分均为附属部分。（ ）
(7) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体EDF后，成为习题2.1(6) (c)图，故原体系是几何可变体系。( )
习题 2.1(6)图
习题2.2填空
(1) 习题2.2(1)图所示体系为_________体系。
习题2.2(1)图
(2) 习题2.2(2)图所示体系为__________体系。
习题 2-2(2)图
（4）习题5.1(3)图(a)和(b)所示两结构的变形相同。（ ）
习题7.2填空题
（1）习题5.2(1)图(a)所示超静定梁的支座A发生转角，若选图(b)所示力法基本结构，则力法方程为_____________，代表的位移条件是______________，其中1c=_________；若选图(c)所示力法基本结构时，力法方程为____________，代表的位移条件是______________，其中1c=_________。
(3) 习题7.2(3)图所示刚架各杆的线刚度为i，欲使结点B产生顺时针的单位转角，应在结点B施加的力矩MB=______。
习题 7.2(1)图习题 7.2(2)图 习题 7.2(3)图
(4) 用力矩分配法计算习题7.2(4)图所示结构（EI=常数）时，传递系数CBA=________，CBC=________。
河海大学材料力学课件
HOHAI UNIVERSITY
1940年，美国华盛顿州的塔克马新建成了一座索桥，但建成才4个月 就被每秒19米的横风所摧毁。后来弄清桥梁被毁是横风引起的自感应震动 造成的。这一原理弄清以后，带动了索桥技术的飞跃发展。日本明石海峡 大桥能承受每秒80米的狂风，这其中也包含了塔克马索桥的教训。 1952年，德哈维兰· 彗星式喷气式飞机问世后名噪一时，但在其后 不久连续发生坠落事故。后来才知道是当时并不知晓的金属疲劳的原理 在作怪，波音公司汲取了教训，把高空中的金属疲劳知识应用于新飞机 的开发，结果波音公司席卷了世界飞机市场。
FR
Fz
q FR
F1
Mz
Fx、Fy ——剪力 Fy： My： ——轴力
FR Mx Fx My
Fy
Mx、Mz——弯矩
——扭矩
HOHAI UNIVERSITY
第一章 绪论
二、应 力
△F
τ σ B
p
内力的集度
B
△A
σ—正应力 τ—切应力
ΔF — 微小面积△A上的 ΔA
平均应力
p lim
A0
F A
2、扭 转
MT
MT
F M
3、弯 曲
HOHAI UNIVERSITY
第一章 绪论
外力及分类
一、按外力的分布状况分类 1、体积力（体力）
q
q
2、面积力（面力）
（1）集中力 （2）线分布力 非均布力( q =非常量) 均布力（q =常量）
HOHAI UNIVERSITY
第一章 绪论
二、按外力作用时与时间的关系分类
（1）内容的系统性强
（2）有科学的研究方法
河海大学结构力学ch结构的位移计算
真实变形，可以由实际荷载引起的内力来计算。
对于线弹性材料，根据材料力学提供的物理条件
可知：
m ds
FN F EA
ds
mds
FQ F GA
ds
1 ds M F ds
m
EI
一般公式
Mk M F ds
FQk FQF ds
FNk FN F ds
s EI
q=F/2a
F
A
E
B
C
D
§5 虚力原理与单位荷载法
虚力原理：变形体系在任意外来因素作用下的 位移系协调的充分与必要条件是，当有任意虚 拟的静力平衡系时，力系中的外力经位移系中 的位移所作的外力虚功，恒等于变形体系各微 段外力在变形位移上的虚变形功。即虚力方程 （此时的虚功方程）成立。
根据虚力原理，虚力方程等价于位移系的几何 方程，可以用它替代几何方程求未知位移。
W FK ('Km ''Km) FK Km
位移状态m
广义力为等量反向共线的两集中力时，对应广义力 作虚功的广义位移是二集中力作用点沿二力作用方 向的相对线位移。
5)等量反向共面二力偶的虚功
K MK
MK K
静力状态K
K
' Km
K
'' Km
W
M
K
(
' Km
'' Km
)
MK
1
m
ds
引入平衡条件
dW
FN K mds FQK mds M K
1
m
ds
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。
最新结构力学第1章习题及参考答案文件.doc
第1章1-1 分析图示体系的几何组成。
1-1(a)（a-1）（a）解原体系依次去掉二元体后，得到一个两铰拱（图（a-1））。
因此，原体系为几何不变体系，且有一个多余约束。
1-1 (b)（b）（b-1）（b-2）解原体系依次去掉二元体后，得到一个三角形。
因此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。
1-1 (c)（c）（c-1）（c-2）（c-3）解原体系依次去掉二元体后，得到一个三角形。
因此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。
1-1 (d)（d）（d-1）（d-2）（d-3）解原体系依次去掉二元体后，得到一个悬臂杆，如图（d-1）-（d-3）所示。
因此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。
注意：这个题的二元体中有的是变了形的，分析要注意确认。
1-1 (e)AABB C（e）（e-1）（e-2）解原体系去掉最右边一个二元体后，得到（e-1）所示体系。
在该体系中，阴影所示的刚片与支链杆 C 组成了一个以 C 为顶点的二元体，也可以去掉，得到（e-2）所示体系。
在图（e-2）中阴影所示的刚片与地基只用两个链杆连接，很明显，这是一个几何可变体系，缺少一个必要约束。
因此，原体系为几何可变体系，缺少一个必要约束。
1-1 (f)（f-1）（f ）解原体系中阴影所示的刚片与体系的其它部分用一个链杆和一个定向支座相连，符合几何不变体系的组成规律。
因此，可以将该刚片和相应的约束去掉只分析其余部分。
很明显，余下的部分（图（f-1））是一个几何不变体系，且无多余约束。
因此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。
1-1 (g)（g）（g-1）（g-2）解原体系中阴影所示的刚片与体系的其它部分用三个链杆相连，符合几何不变体系的组成规律。
因此，可以将该刚片和相应的约束去掉，只分析其余部分。
余下的部分（图（g-1））在去掉一个二元体后，只剩下一个悬臂杆（图（g-2））。
因此，原体系为几何不变体系，且无多余约束。
1-1 (h)（h）（h-1）解原体系与基础用一个铰和一个支链杆相连，符合几何不变体系的组成规律。
【考研】河海大学5结构力学全部核心考点讲义
2013河海大学结构力学(I)基础知识点框架梳理及其解析第一章体系的几何组成分析本章需要重点掌握几何不变体系、自由度、刚片、约束等基本概念，重点掌握几何不变体系组成的三规则——两刚片规则，三刚片规则和二元体规则。
一、基本概念１、几何不变体系：在荷载作用下能保持其几何形状和位置都不改变的体系。
２、几何可变体系：在荷载作用下不能保持其几何形状和位置都不改变的体系。
３、刚片：假想的一个在平面内完全不变形的刚性物体叫作刚片。
在平面杆件体系中，一根直杆、折杆或曲杆都可以视为刚片，并且由这些构件组成的几何不变体系也可视为刚片。
刚片中任一两点间的距离保持不变，既由刚片中任意两点间的一条直线的位置可确定刚片中任一点的位置。
所以可由刚片中的一条直线代表刚片。
４、自由度的概念：一个点：在平面内运动完全不受限制的一个点有２个自由度。
一个刚片：在平面内运动完全不受限制的一个刚片有３个自由度。
５、约束，是能减少体系自由度数的装置。
1）链杆——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——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。
6、必要约束：除去该约束后，体系的自由度将增加，这类约束称为必要约束。
多余约束：除去该约束后，体系的自由度不变，这类约束称为多余约束。
7、无多余约束的几何不变体系是静定结构，有多余约束的几何不变体系是超静定结构。
一、几何不变体系的简单组成规则规则一两个刚片之间的连接（两刚片规则）：（图2-3-1）两个刚片用不全交于一点也不全平行的三根链杆相连，组成无多余约束的几何不变体系。
规则二三个刚片之间的接（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。
规则三刚片与点之间的连接（二元体规则）：二元体特性：在体系上加上或拆去一个二元体，不改变体系原有的自由度数。
利用二元体规则简化体系，使体系的几何组成分析简单明了。
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 )。
河海大学理论力学第一章.ppt
原理2. 加减平衡力系原理
在任一力系中加上一个平衡力系，或从其中减去一个平 衡力系，所得新力系与原力系对于刚体的运动效应相同。
F1 S1
F2 S2
F1
F2
Fi
Fi
Fn
Fn
思考：应用上述两个原理证明力的可传性。
原理3. 作用与反作用定律
两物体间相互作用的力（作用与反作用力）同时存在、 大小相等、作用线相同而指向相反。
Pq
Pq
说明1：是将变形完成后的形状视为刚体；
说明2：实际工程中，多数情况下物体的变形较小，因此常用 未变形时物体的形状作为变形后的形状。即用左图代替右图 做近似计算。
原理建立了刚体的平衡条件和变形体的平衡条件之间的联系；
柔性体（受拉力平衡）
刚化为刚体（仍平衡）
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
例：一个大小3kN，方向如图示的力，将其在不同方向分解
。
F
F2
F
F2
F
450
450
450
F1
F1 3 2kNF1F 3kNF1F2
3
2 2
kN
显然分力大小随分解方向而变。
常见错误：
v F
v F1
v F2
3kN
F表达形式包括了力的大小和方向，而
“3kN”只说明了力的大小。
投 影 投影的意义：是针对某轴或平面的一种操作结果。
B
F2
CF
力三角形法则
O
A
O
F1
FC F2
A
F1
即
F = F1 + F2
§1-2 静力学基本原理
原理1. 二力平衡原理
作用于同一刚体上的两个力平衡的充要条件是：两个 力大小相等、方向相反、作用线相同（两力等量、反 向、共线）。
结构力学第1章 绪论-结构力学(1-2)
钢、混凝土、砖、石等。 假设： 连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。 注意：
木料为各向异性材料（横纹与顺纹不同）
小结
知识点：
铰结点、刚结点、组合结点
可动铰支座、固定铰支座、固定支座、定向支座
材料性质简化的假设
重点：
结点的简化方法 支座的简化方法
难点：
工程结构简化
（4） 固定支座
简化方法
支座
（1） 可动铰支座
被支承的部分可以转动和水平移动，但不能竖向移动。 计算简图：用一根支杆表示。
梁 Fy 砖墙
简化方法
支座
（2） 固定铰支座
被支承的部分可以转动，但不能移动。 计算简图：用两根相交的支杆表示。
Fx 梁
Fy
砖墙
简化方法
支座
（3） 定向支座
被支承的部分不能转动,但可以沿一个方向平行滑动。 计算简图：用两根平行支杆表示。
课程目标
掌握系统的结构力学知识；提高结构计算能力，能熟 练地分析计算土木工程结构的力学性能； 培养学生的分析能力和科学作风； 为学习有关专业课程（钢筋混凝土结构、钢结构、地 基基础等）
为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好扎实的
理论基础。
学科内容
主要研究杆件结构的几何组成规律，
学科任务
教学大纲 学习方法
本节课就讲到这。
休息一会儿！
第1章 绪 论
Introduction
第1章绪论 授课内容
1.1 结构的计算简图
1.2 平面杆件结构和荷载的分类
1.1 结构的计算简图
知识点：
铰结点、刚结点、组合结点 可动铰支座、固定铰支座、固定支座、定向支座
结构力学第1、2章
➢ 2、研究几何不变体系的组成规则，以保证所设 计的结构能承受荷载而维持平衡。
➢ 3、根据体系的几何组成，可以确定结构是静定 的还是超静定的，以便选择相应的计算方法。
➢ 4、 根据几何组成分析找出结构的基本部分和 附属部分，从而找到计算的合理途径。
2.1 几何构造分析的几个概念
➢ 1、几何不变体系(constantly changeable system) 和几何可变体系(instantaneously changeable system)
O
Ⅱ
B
C
1
2
A
D
Ⅰ
(a)
Ⅱ
B
CF
1
23
A
DE
Ⅰ
(b)
B
1
Ⅱ
A
C
Ⅰ
(c)
➢二、三刚片规则
三个刚片用不在一条直线上的三个铰
两两相联，则所组成的体系是几何不变且
无多余约束。
C
Ⅱ
Ⅲ
(Ⅰ，Ⅱ) Ⅱ
(Ⅱ，Ⅲ) Ⅲ
(Ⅰ，Ⅲ)
(Ⅰ，Ⅲ) (Ⅱ，Ⅲ)
(Ⅰ，Ⅱ) Ⅱ
Ⅲ
B
A
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
(a) (b)
(c)
➢三、二元体规则
在一刚片上增加一个二元体所构成 的体系是几何不变且无多余约束。
➢4、一根链杆或一个单铰只能使用一次， 一个复铰相当于多少个单铰，就只能使 用几次。
找到刚片 找刚片之间的联系 确定位置关系 写出结论
例1、分析图示体系的几何组成
A 12
D（Ⅰ、Ⅱ） E（ Ⅱ、Ⅲ ）
B CⅡ DE Ⅲ
3
4
5
F 6
Ⅰ
（Ⅰ、Ⅲ）
于玲玲结构力学第一章_结构的几何构造分析
12 31 2 3I 12 31 2 3 第一章 结构的几何构造分析一、基本概念1、几何不变体系、几何可变体系、常变体系、瞬变体系的概念及其相互关系几何不变体系——在不考虑材料应变的条件下，几何形状和位置保持不变的体系。
几何不变体系可以分为无多余约束的几何不变体系（静定结构）和有多余约束的几何不变体系（超静定结构）。
几何可变体系——在不考虑材料应变的条件下，几何形状和位置可以改变的体系，包括常变体系和瞬变体系。
常变体系——如果一个几何可变体系可以发生大位移，则称为几何常变体系。
几何常变体系绝大多数情况下都缺少必要约束，但少数情况下即使不缺少必要约束也可以组成几何常变体系，如图 1-1a 、c 中，刚片 I 、II 之间均由三根链杆相连，不缺少必要约束，但图 a 中三链杆平行等长，图 c 中三链杆交于一实铰，这两种体系都能发生很大的位移，是几何常变体系，发生位移后的情形见图 1-1b 、d 。
瞬变体系——本来是几何可变，经微小位移后又成为几何不变的体系，称为瞬变体系。
其特点是： （1）不缺少必要的约束，但约束的布置不合理，当发生微小位移后，约束的布置变得合理，就成为几何不变体系；（2）在发生微小位移之前，体系具有自由度，因此瞬变体系至少有一个多余约束。
如图 1-2 a 、c 中，均不缺少必要约束，发生微小位移后，三链杆不再交于一点，故原体系为瞬变体系。
相互关系：♣ ♣无多余约束♠几何不变体系（可以作为结构）♦ ♠ 体系♦ ♥有多余约束 ♣常变体系 ♠ 几何可变体系（不能作为结构）♦ ♠♥ (a) I (b)(c) I ♥瞬变体系 (d) IIIII IIII图 1-1(a)(b) (c) I(d)I II2、瞬铰（或虚铰） 2.1 瞬铰的概念IIIIII图 1-2用两根链杆连接两个刚片时，这两根链杆的约束作用相当于一个单铰，该铰的位置在两杆的交点， 我们称这种铰为瞬铰（或虚铰）。
两根平行链杆所起的约束作用相当于无穷远处的瞬铰。
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》教学大纲
《结构力学》教学大纲一、课程编号 042242课程名称：结构力学Structural mechanics二、教学对象土木工程、水利水电工程、农业水利工程、设施农业科学与工程专业本科生三、先修课程要求高等数学、理论力学和材料力学。
四、本课程的性质和任务本课程是水利类、土建类专业的一门主要技术基础课。
其任务是使学生在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握杆系结构的计算原理和方法，了解各类结构受力性能，为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打下良好的力学基础。
培养学生结构分析与计算等方面的能力。
五、本课程的教学内容（一）绪论结构力学的研究对象及任务。
荷载的分类、结构的计算简图及其分类。
平面体系的几何组成分析。
静定结构的内力计算与特性回顾（二）虚功原理和结构的位移计算外力虚功，虚变形功，虚功原理。
虚位移原理与单位位移法。
虚力原理与单位荷载法。
结构位移计算的一般公式。
荷载作用下结构的位移计算及图乘法。
温度变化及支座移动引起的结构位移计算。
互等定理。
（三）力法静定结构的概念。
超静定次数的确定。
力法的基本原理。
基本系与基本未知量，力法的典型方程及其物理意义。
用力法计算简单超静定刚架、超静定桁架和超静定组合结构。
对称性利用。
超静定拱的计算。
温度变化及支座移动下超静定结构的计算。
超静定结构的位移计算，最后内力图的校核。
超静定结构的特性。
等截面直杆的转角位移方程（四）位移法位移法的基本原理。
基本系与基本未知量，位移法的典型方程及其物理意义。
荷载作用下超静定刚架的计算。
对称性利用。
*支座移动下的计算。
力矩分配法的概念及其应用。
近似法。
（五）影响线移动荷载的概念，影响线的概念。
用静力法作静定梁的影响线。
结点荷载作用下的影响线。
用机动法作静定梁的影响线。
桁架的影响线。
*连续梁影响线的概念影响量的计算。
最不利荷载位置的确定。
内力包络图。
*简支梁的绝对最大弯矩。
（六） *超静定结构补充讨论超静定结构计算方法的讨论。
结构力学第一章 绪论和构造分析
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。
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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？
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结构力学 Structural Mechanics
§1-2 结构的计算简图
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桥梁结构
赵州桥
澳门桥
澳门桥
重庆长江大桥
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虎门大桥
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桥 梁 结 构
斜拉结构－上海南浦大桥
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悬索结构--伦敦塔楼
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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。
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（4）滑移支座---支座处杆相对于基础不能转动，不能垂直基础面移动 但可沿基础面移动。支座反力包括一个反力矩和一个垂直于基础面的反 力。
5.结构体系的简化
实际结构多为空间结构，有些情况可简化为平面结构计算 例如： （1）地下输水涵管
（2）厂房结构
（3）拱坝
6.载荷的简化
荷载一般指主动作用于结构之上的外力，如自重、水压力等。 广义荷载：温度变化、支座位移、材料收缩等。
/coursestatic/course_3290.html
教师信息
张健飞
力学与材料学院工程力学系
本部力学楼416
jianfei@
/coursestatic/course_3290.html
本课程只讨论结构在静力荷载作用下的计算问题。
荷载可能作用于结构表面或体积内，对杆件都可以简化为作用于杆轴线 上的分布力或集中力。
荷载作用范围大大小于杆长时，可以简化为集中力，如车辆轮压等。
计算简图：一种科学的抽象，一个复杂的问题
选取原则 实践经验——前人经验 反复试验 与计算方法和计算工具有关
二.结构分类
参考书
《结构力学教程》，龙驭球、包世华 ，高 等教育出版社 《结构力学》，朱慈勉，高等教育出版社 《结构力学》，王焕定、章梓茂、景瑞 ， 高等教育出版社 《结构力学》，王焕定，清华大学出版社
第一章 绪论
§1-1 结构力学的研究对象
§1-2 杆件的计算简图和分类
§1-1 结构力学的研究对象和任务
简化的内容：影响力学性能的各方面。
1、材料性质的简化：一般假设结构材料为连续、均匀、各向同性、完 全弹性体。 2、杆件的简化：用杆轴线代替杆件； 用杆轴线构成的几何轮廓代替原结构形状和尺寸。
3.结点简化
结点---杆与杆的连接处。根据结构的受力特点和结点的构造所允许各 杆件绕结点转动的情况，在计算中常采用以下两种结点简图：铰结点、 刚结点。 （1）刚结点---汇交于结点处各杆端不能相对移动和转动。
（1）辊轴支座---支座处杆相对于基础可以转动，沿基础面移动但不能 在垂直于基础方向移动。支座反力通过铰中心并与基础面垂直。 （2）铰支座---支座处杆相对于基础只可以转动，不能移动。支座反力 通过铰中心，大小、方向未知，可分解为两个确定方向的未知分反力。
Fy
辊ห้องสมุดไป่ตู้支座简图
Fx Fy 铰支座简图
（3）固定支座---支座处杆相对基础既不能转动，也不能移动。支座反力 包括一个反力矩和水平和竖向的两个分反力。
其它分类：按材料、按结构型式等。
杆件结构可分为：
平面结构---所有杆件与载荷处于同一平面内； 空间结构---杆件与杆件或与荷载处于不同平面。
平面结构
空间结构
二、结构力学的对象和任务
研究对象---杆件结构，这里只讨论平面杆件结构。 研究任务---研究杆件结构在荷载等因素作用下的内力、位移的计算理 论和方法，以及结构的组成规律、受力特点和合理形式，为结构的强 度、刚度、稳定性设计服务。 结构力学与几门力学课程的关系： 理论力学---研究质点和刚体体系的机械运动规律； 材料力学---单个杆件的强度、刚度、稳定性问题； 结构力学---杆件结构的强度、刚度、稳定性问题； 弹性力学---实体结构和板壳结构的强度、刚度、稳定性问题。
（2）铰结点---汇交于结点处各杆端不能相对移动但可以相对转动。
（3）组合结点---同时含有刚结点和铰结点的结点。即交于该结点的部 分杆件之间可以相对转动，部分不能相对转动。
4.支座的简化
支座---杆与基础的连接装置，起固定位置和传递荷载至基础的作用。
从支座对结构的约束作用来看，常用的计算简图分为四类：辊轴支座（活动 铰支座）、铰支座（固定铰支座）、定向支座（滑移支座）、固定支座
结构力学的地位： 结构力学是一门重要的技术基础课程。掌握结构力学的原理和方法，不 仅可以计算结构的内力、位移等，而且可以对结构的受力性能、优缺点等 问题有深入认识，从而能对工程中有关问题作出正确判断。同时为学习后 续专业课程（钢结构、钢筋混凝土结构等）和力学课程（弹性力学等）提 供必要的力学基础。
三、如何学好结构力学
根据结构的计算简图，平面杆件结构通常分为以下几类： 1.梁---通常由水平方向的受弯杆组成。
单跨静定梁
连续梁
多跨静定梁
2.刚架---通常受弯的梁、柱组成，结点主要是刚结点，也 可以是部分铰结点和组合结点。
渡槽支架 多跨多层房屋框架 高架桥支墩
3.桁架---由拉压杆（桁杆）组成，仅结点受载荷。
钢桁架桥 厂房屋顶
要注意与先修课程理论力学、材料力学联系； 要注意理论联系实际； 要注意分析方法和解题思路； 要注意多练，认真完成作业，避免盲目性。
§1-2 杆件结构的计算简图和分类
一、结构的计算简图 结构的计算简图---实际结构经简化供力学计算用的图形 （理想模型） ，即力学计算模型。
反映实际受力性能 ，以使计算结果可靠、准确 选取原则 抓住主要矛盾，忽略次要因素，力求计算简便
结构力学 Mechanics of Structure
河海大学
课程概况
河海大学结构力学课程是河海大学的公共核心课 程，承担10多个专业的结构力学教学任务。 与理论力学、材料力学、水力学等其它力学课程 一起建成了三个国家级教学平台：国家工科力学 教学基地、国家级教学团队和国家实验教学示范 中心。 2009年被评为国家级精品课程和国家级双语示范 课程。 2013年入选国家精品资源共享课。
1、按作用时间的久暂分类： 恒载：永久作用。自重、固定设备重量 活载：暂时作用及位置可变。风力、雪重、人群、水压、汽车、临时 设备等。 2、按作用性质分类： 静力荷载：荷载逐渐增加，不致使结构产生显著的冲击或振动，因 而可略去惯性力影响的荷载。如恒载、多数活载。 动力荷载：引起结构显著冲击或振动的荷载，结构产生不可忽视的 加速度。如机械振动、爆炸冲击、地震等。
4.拱---在竖向载荷下产生水平推力的曲杆结构。
5.组合结构---既有受弯杆又有拉压杆的结构。
一 结构及其类型
人们为了生存和发展建造了大量的各种结构物和建筑物：
建筑物上承载着各种载荷。这里的结构是指建筑物中的承受 荷载的骨架部分，例如
水坝（承受水压力、自重）； 拱支撑渡槽 （承受上部传下的自重）； 房屋框架（承受风载荷、自重、设备重等）。
结构从几何形态的角度可分为三类：
杆件结构--由横截面尺寸远小于长度的杆件组成，如输电塔、大桥、房屋 板壳结构--由厚度远小于其长度和宽度的板和壳组成，也称为薄壁结构， 如楼板，屋 顶，拱坝。 实体结构--由三个方向尺寸相近的块体组成，如重力坝 包含不同的类型构件的结构称混合结构，如杆板混合结构：码头--面板 、纵横梁、桩