结构力学第一章
合集下载
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
结构力学第1章结构的计算简图ppt课件
图1.4
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(2) 拱
拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。
图1.5
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(3) 拱
桁架由直杆组成，杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)1.6
刚架通常由若干直杆组成，杆件间的结点多为刚结点，如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
图1.7
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
3.按荷载位置的变化
荷载按其位置的变化可分为固定荷载和移动荷载。 (1)固定荷载—凡荷载的作用位置固定不变的荷载是固定荷载 ，如风、雪、结构自重等。 (2)移动荷载—凡可以在结构上自由移动的荷载是移动荷载，如 吊车、汽车、火车等的轮压。
图1.2
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
可动铰支座 可动铰支座的机动特征是结构可以绕铰的中心(A点)转动，并允 许结构铰A沿支承面方向作微小移动，但不允许(铰A)沿垂直承 载面方向移动。计算简图如图1.3(a) 固定端支座 固定端支座的机动特征是结构不能 绕支座端转动，不能沿水平方向移 动，也不能沿竖向移动。因此，其 计算简图如图1.3(b)所示。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(2) 拱
拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。
图1.5
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(3) 拱
桁架由直杆组成，杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)1.6
刚架通常由若干直杆组成，杆件间的结点多为刚结点，如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
图1.7
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
3.按荷载位置的变化
荷载按其位置的变化可分为固定荷载和移动荷载。 (1)固定荷载—凡荷载的作用位置固定不变的荷载是固定荷载 ，如风、雪、结构自重等。 (2)移动荷载—凡可以在结构上自由移动的荷载是移动荷载，如 吊车、汽车、火车等的轮压。
图1.2
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
可动铰支座 可动铰支座的机动特征是结构可以绕铰的中心(A点)转动，并允 许结构铰A沿支承面方向作微小移动，但不允许(铰A)沿垂直承 载面方向移动。计算简图如图1.3(a) 固定端支座 固定端支座的机动特征是结构不能 绕支座端转动，不能沿水平方向移 动，也不能沿竖向移动。因此，其 计算简图如图1.3(b)所示。
《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.
结构力学课件1
1-21 制作：《结构力学》多媒体课件开发小组
目录
《结构力学》第一章
绪
论
(3) 混合结点(不完全铰结点)：铰结点和刚结点的混合。
特点：兼有上述两种结点的特性。 ① 上面两个杆件之间是刚结在一起的； ② 上面两个杆件作为一个整体同下面的杆件铰结在一起。 (4) 定向结点：包括剪移定向结点和轴移定向结点。
1-13 制作：《结构力学》多媒体课件开发小组
目录
《结构力学》第一章
绪
论
(2) 内力和变形的计算，便于结构的强度和刚度的验算，保 证结构具有充分但非保守的安全性(强度储备)，保证结构产生的 变形在允许的范围之内。
(3) 结构具有一定的刚度，才能保证其稳定性，在动荷载的 作用下才不致发生过大的振动。
绪
论
(1) 铰结点(单铰结点、复铰结点)：光滑无摩擦的理想铰。
特点：① 不传递(承受)弯矩 → 铰处弯矩为零； ② 被连接的杆件只能相对转动，不能相对平移。 注意：这样的铰结点实际上并不存在，一般建筑结构连接处 都能承受一定的弯矩，但是当结点处的弯矩小到可以忽略的时 候，就认为可以简化成铰结点(双向铰)。 由于理想铰结点与实际结点之间存在差距，所以有附加内力 (次内力或次应力)。 通常可以忽略附加内力，当不能忽略时，可 以参考有关文献进行计算。 (2) 刚结点(单刚结点、复刚结点)：刚性连接点。 特点：① 可以承受和传递力、力矩； ② 被连接的杆件间无相对转动和平移→变形后杆件之间的 夹角不变。
1-15 制作：《结构力学》多媒体课件开发小组
目录
《结构力学》第一章
绪
论
材料力学(结构力学、弹性力学)是研究单根杆件(杆系结构、 实体结构和板壳结构)的强度、刚度和稳定性的计算原理和计算 方法。
目录
《结构力学》第一章
绪
论
(3) 混合结点(不完全铰结点)：铰结点和刚结点的混合。
特点：兼有上述两种结点的特性。 ① 上面两个杆件之间是刚结在一起的； ② 上面两个杆件作为一个整体同下面的杆件铰结在一起。 (4) 定向结点：包括剪移定向结点和轴移定向结点。
1-13 制作：《结构力学》多媒体课件开发小组
目录
《结构力学》第一章
绪
论
(2) 内力和变形的计算，便于结构的强度和刚度的验算，保 证结构具有充分但非保守的安全性(强度储备)，保证结构产生的 变形在允许的范围之内。
(3) 结构具有一定的刚度，才能保证其稳定性，在动荷载的 作用下才不致发生过大的振动。
绪
论
(1) 铰结点(单铰结点、复铰结点)：光滑无摩擦的理想铰。
特点：① 不传递(承受)弯矩 → 铰处弯矩为零； ② 被连接的杆件只能相对转动，不能相对平移。 注意：这样的铰结点实际上并不存在，一般建筑结构连接处 都能承受一定的弯矩，但是当结点处的弯矩小到可以忽略的时 候，就认为可以简化成铰结点(双向铰)。 由于理想铰结点与实际结点之间存在差距，所以有附加内力 (次内力或次应力)。 通常可以忽略附加内力，当不能忽略时，可 以参考有关文献进行计算。 (2) 刚结点(单刚结点、复刚结点)：刚性连接点。 特点：① 可以承受和传递力、力矩； ② 被连接的杆件间无相对转动和平移→变形后杆件之间的 夹角不变。
1-15 制作：《结构力学》多媒体课件开发小组
目录
《结构力学》第一章
绪
论
材料力学(结构力学、弹性力学)是研究单根杆件(杆系结构、 实体结构和板壳结构)的强度、刚度和稳定性的计算原理和计算 方法。
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
(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：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。
结构力学讲义ppt课件
x y
x
结点自由度
y
φ
x
y
x
刚片自由度
2）一个刚片在平面内有三个自由度，因为确定 该刚片在平面内的位置需要三个独立的几何参
数x、y、φ。
4. 约束
凡是能减少体系自由度的装置就称为约束。
6
约束的种类分为：
1）链杆
简单链杆 仅连结两个结点的杆件称为简单 链杆。一根简单链杆能减少一个自由度，故一 根简单链杆相当于一个约束。
FyA
特点： 1) 结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动 ； 2) x、y方向的反力通过铰A的中心。
29
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) 反力沿链杆方向作用，大小未知。
30
4. 滑动支座（定向支座）
A 实际构造
A
MA
FyA
A
MA
FyA
特点： 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；
16
A
I
II
c)
B III C
形成瞬铰B、C的四根链杆相互平行（不等 长），故铰B、C在同一无穷远点，所以三个 铰A、 B、C位于同一直线上，故体系为瞬变 体系（见图c）。
17
二、举例
解题思路： 基础看作一个大刚片；要区分被约束的刚片及
提供的约束；在被约束对象之间找约束；除复 杂链杆和复杂铰外，约束不能重复使用。
高等教育出版社
4
第一章 绪 论
§1-1 结构力学的内容和学习方法
§1-2 结构计算简图
5
§1-1 结构力学的内容和学习方法
一、结构
建筑物或构筑物中 承受、传递荷载而起 骨架作用的部分称为 结构。如：房屋中的 框架结构、桥梁、大 坝等。
x
结点自由度
y
φ
x
y
x
刚片自由度
2）一个刚片在平面内有三个自由度，因为确定 该刚片在平面内的位置需要三个独立的几何参
数x、y、φ。
4. 约束
凡是能减少体系自由度的装置就称为约束。
6
约束的种类分为：
1）链杆
简单链杆 仅连结两个结点的杆件称为简单 链杆。一根简单链杆能减少一个自由度，故一 根简单链杆相当于一个约束。
FyA
特点： 1) 结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动 ； 2) x、y方向的反力通过铰A的中心。
29
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) 反力沿链杆方向作用，大小未知。
30
4. 滑动支座（定向支座）
A 实际构造
A
MA
FyA
A
MA
FyA
特点： 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；
16
A
I
II
c)
B III C
形成瞬铰B、C的四根链杆相互平行（不等 长），故铰B、C在同一无穷远点，所以三个 铰A、 B、C位于同一直线上，故体系为瞬变 体系（见图c）。
17
二、举例
解题思路： 基础看作一个大刚片；要区分被约束的刚片及
提供的约束；在被约束对象之间找约束；除复 杂链杆和复杂铰外，约束不能重复使用。
高等教育出版社
4
第一章 绪 论
§1-1 结构力学的内容和学习方法
§1-2 结构计算简图
5
§1-1 结构力学的内容和学习方法
一、结构
建筑物或构筑物中 承受、传递荷载而起 骨架作用的部分称为 结构。如：房屋中的 框架结构、桥梁、大 坝等。
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、2章
否作为结构。
➢ 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）
➢ 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）
结构力学
§1-5 结构的分类
（6）悬索结构：主要承重构件为悬挂于塔、柱上的缆索， 索只受轴向拉力。
§1-5 结构的分类
按内力是否静定分
静定结构：在任意荷载作用下，结构的全部反力和内力 都可以由静力平衡条件确定。
超静定结构：在任意荷载作用下，结构的全部反力和 内力不能由静力平衡条件确定。
各杆端不能相对移动也不能相对转动，可以传递力也 能传递力矩。
§1-4 支座和结点的类型
（3）组合结点：部分刚结部分铰结的结点。
§1-5 结构的分类
按几何特征分
杆件结构 长度远大于其他两个尺度的杆件组成。
薄壁结构 其厚度远小于其他两个尺度的结构。
实体结构 三个方向尺度相近的结构。
§1-5 结构的分类
§1-4 支座和结点的类型
支座：连接结构与基础的装置。 （1）活动铰支座
允许结构在支承处绕铰A转动和沿m-n的方向移动。
§1-4 支座和结点的类型
（2）固定铰支座 允许结构在支承处绕铰A转动，A不能作水平和竖向移动。
§1-4 支座和结点的类型
（3）固定支座 不允许结构在支承处发生任何移动和转动。
缓慢的荷载，可以略去惯性力的影响； 动力荷载：随时间迅速变化的荷载，是结构产生不容
忽视的加速度，必须考虑惯性力的影响。
其他因素：温度变化、支座沉陷、制造误差、材料收 缩等也可以使结构产结构计算简图 表现其主要特点，略去次要因素，代替实际结构的简化图形。
杆件的简化： 以轴线代替； 支座和结点的简化； 荷载的简化： 集中荷载和线分布荷载； 体系的简化： 空间结构简化为平面结构。
§1-2荷载的分类
荷载：作用在结构上的主动力
按作用时间久暂分 恒载：长期作用在结构上，如自重、土压力等； 活载：暂时作用在结构上，如列车、人群、风、雪等。 按作用位置是否变化分 固定荷载：恒载及某些活载，如风、雪等； 移动荷载：在结构上移动的，如列车、汽车、吊车等。
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
*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)。
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。
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。
6.
材料性质的简化
本课程一般假设结构材料是理想的线性弹性 材料。 线性是指材料的应力与应变是线性关系，结 构的变形与所受的荷载成正比； 弹性是指材料在荷载作用下产生变形，而当 荷载卸除后，结构恢复原来形状，没有残余变形。
1.3 平面杆件结构的分类
结构的分类，实际上是指结构计算简图梁是一种受弯构件，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。
§1-2 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
第一章 绪论
§1-1 结构力学的研究对象和任务
一、结构及其分类
建筑结构中承受荷载的骨架部分称为结构。 例如房屋中由楼板、梁、柱等组成的房屋结构；桥梁中 由桥面板、梁或桁架、桥墩等组成的桥梁结构。
结构由若干构件组成。按照结构构件的几何特征， 结构分三类：
1. 杆件结构（或杆系结构）：由若干杆件组成的结构。 杆件的几何特征是外形细长，杆件长度一般是其横截面 宽度或高度的5倍以上。
三、实际结构的简化
将实际结构简化为计算简图，从以下几方面进行： 1. 结构体系的简化： 空间简化为平面 将实际的空间结构分解为若干平面 结构。 复杂简化为简单
2. 杆件的简化： 每根杆件用其轴线（截面形心的连线）表示。
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， 称为结点（或节点）。
5、组合结构：组合结构是由只承受轴力的桁杆和主要 承受弯矩的梁杆（梁或刚架杆件）组成的结构，其中含 有组合结点
6、悬索结构：悬索结构通常以仅能承受拉力的柔性缆索作 为主要受力构件。
§1-4 结构力学课程的性质和内容安排
一、性质：是土木工程专业一门重要的专业基础课。 二、内容： 几何组成分析 静定结构内力计算 静定结构位移计算
超静定结构内力计算
力矩分配法（手算） 矩阵位移法（电算）
基本方法 （力法、位移法） 三、课程特点与学习方法
工程使用
由于内容连贯性强，切勿欠帐。每学完一章后，应及时复习， 切实掌握。要求大家必须按时完成作业。
（2） 固定铰支座（简称铰支座）： 用交于一点的两根支撑链杆或一个小圆圈表示。
（3） 固定支座
（4） 定向支座： 用垂直于支撑面的两根平行链杆表示。
（5） 弹性支座： 要考虑支座本身的弹性变形的支座，用弹簧表示。
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 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 可分为集中荷载和分布荷载。 根据荷载作用时间的久暂 可分为恒载和活载。 根据荷载作用的位置 可分为固定荷载和移动荷载。 根据荷载作用的性质 可分为静力荷载和动力荷载。
选取计算简图的一般原则是： 1、计算简图应反映实际结构的主要受力和变形性能。 2、略去次要因素，使计算简图便于计算。 对实际结构的受力分析是在计算简图中进行的，对计 算简图的合理选取，应该十分重视。 根据不同的要求和具体条件，对应不同的目的和 手段对同一实际结构可选取不同的计算简图。 初步设计阶段 可以采用比较粗略的计算简图 施工图设计阶段则应采用较为精确的计算简图 手算 可以采用简单的计算简图 电算 则可采用较为复杂的计算简图