001绪论

结构力学武汉大学土木建筑工程学院

周艳国

§1 绪论本章内容包括：

1. 结构和结构的分类

2. 结构力学的任务和方法

3. 结构的计算简图

4. 杆件结构的分类

5. 荷载的分类

重点和难点：

1. 结构的计算简图

2. 杆件结构的分类

3. 荷载的分类

§1.1结构和结构的分类

§1.2结构力学的任务和方法§1.3结构的计算简图

§1.4杆件结构的分类

§1.5荷载的分类

§1.1结构和结构的分类

什么是结构？

结构是在建筑物、构筑物中承受、传递荷载并起骨架作用的部分

实体结构板壳

结构杆系

结构按构件的几何特征，结构可分为:

索膜结构

•任何复杂的结构都是由构件(或零件)组成的体系。

构件的截面尺寸远小于

长度杆系结构

板壳

结构

构件的厚度远

小于另两个方

向的尺寸

实体

结构

三个方向的尺度为同

量级。

桥梁工程大跨度结构

高耸结构核电建筑

体育建筑

按构件在空间的布局特征，结构可为以下两个大类:

空间

结构

平面

结构纯粹的平面结构存在吗？

平面结构：结构构件布置与荷载、约束处于同一平面。

空间结构：结构构件布置与荷载、约束不处于同一平面。

本课程仅限于研究平面杆系结构

§1.2结构力学的任务和方法

结构力学——研究在荷载作用下，结构内力和变形的计算问题。

结构力学研究三方面内容：

讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图的合理选择；

讨论结构内力和变形的计算方法，进行结构的强度和刚度的验算；

讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。

结构力学的研究内容

结构设计中，涉及结构力学的主要有以下两个环节：•（1）将实际结构简化为一个理想的力学模型，即选取计算简图；

•（2）对计算简图进行力学分析，即强度（内力）、刚度（位移）、稳定性，动力特性与动力反应等的计算与分析（包含计算方法的研究）。

结构力学与理论力学、材料力学、弹性力学的关系

理论力学——物体机械运动的基本规律——刚体力学材料力学——以单个杆件为主要研究对象结构力学——以杆系结构为主要研究对象弹性力学——以实体结构和板壳结构为主要研究对象——结构及其构件的强度、刚度、稳定性和动力反应等问题

变形体力学

结构力学的学习方法

• 1.了解本课程在整个专业知识体系中的地位；

• 2. 掌握本课程的基本概念、原理与方法。

• 3. 注意理论联系实际。

• 4. 注意问题的分析方法和解题思路，努力做到举一反三，触类旁通。

• 5. 多做练习。

§1.3结构的计算简图

什么叫结构

计算简图？代替原结构，用

于进行力学分析、

计算的简化图形

用一个简化的图形来代替实际结构——计算简图

（a）

（b）

计算简图示意

(c)(d)

计算简图示意

结构的计算简图

抽象和简化原则：

从实际出发——反映实际结构的主要性能。 分清主次，略去细节——便于计算。

结构简化的主要内容：（1）材料；

（2）构件；

（3）联结方式；

（4）荷载。

1. 材料的简化：

•均匀性假设

•连续性假设

•各向同性假设

•线弹性范围内工作

•小变形假设

2. 构件形式的简化：

•根据构件三维尺寸的相对大小，将构件分为以下三类：

•（1）杆：两个尺寸(相当)<<另一个尺寸

杆件用其轴线表示。•（2）板(壳)：两个尺寸(相当)>>另一个尺寸

板(壳)用其面积域表示。•（3）实体：三维尺寸大小相当

实体用其体积域表示。

3.联结方式的简化1——结点（杆件之间的联结）

(1)铰结点

铰结点所连各杆杆端

可做相对转动，但不

能做相对移动。铰结

点可以传递力，但不

能传递力矩。

铰结点构造示意图

(1)铰结点

3.联结方式的简化1——结点（杆件之间的联结）

铰结点所连各杆杆端

可做相对转动，但不

能做相对移动。

铰结点可以传递力，

但不能传递力矩。铰结点简图 0

00

(2)刚结点

各杆端既不能做相

对转动，也不能做

相对移动。

刚结点可传递力,也可传递力矩。刚结点及简图ααα

A 1A

(1)固定铰支座

4.联结方式的简化2——支座（结构

与支承部分（或基础）的联结）

(2)活动铰支座

A A

A

(3)固定支座

A A

A

A A

A

A A A （4）定向滑动支座1

（4）定向滑动支座2

A

A

A

5 荷载的简化（见下节）

简化为以下三种荷载形式

集中力均布力

集中力偶