结构力学课件
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§1-3 杆件结构的分类
§1-4 荷载的分类
----------------------------------------------------------
2016/1/14
结构力学
3
基本要求
了解： 结构力学的发展历史、研究对象和研究任 务，与其它课程的关系及常见杆件结构的 分类。
掌握： 结构计算简图的概念和确定结构计算简图 的原则；杆件结构的支座、结点类型和特 点及荷载分类。
② 17世纪，人们才开始研究材料强度，尝试用解析法来求构 件的安全尺寸。（伽利略考查了固定端悬臂梁的承载能力 的问题，雅可比•伯努利关于梁的研究结果就是现今人们常 用的伯努利梁理论。）
③ 18世纪的工业革命更促进了单根构件强度和稳定性研究。
④ 进入19世纪后，大型厂房、船舶、堤坝、铁路桥梁的兴建， 提出更为复杂的结构计算问题，促进了板壳理论形成，以 及桁架、连续梁、拱、吊桥、弹性地基梁、挡土墙等计算 理论的诞生，奠定了结构分析的理论基础。
⑤ 19世纪中叶，结构力学（也称结构理论）实际上已从力学 中独立出来成为一门学科。
2016/1/14
结构力学
11
★ 近代的发展与飞跃
① 19世纪末，随着钢结构广泛应用，进一步推动结构分析理 论的发展，建立了利用能量原理计算结构位移和应用力法 计算超静定结构的一般理论，但主要的发展是桁架分析。
② 20世纪初，随钢筋混凝土框架结构型式的出现，又诞生了 与高次超静定结构相适应的新的计算理论和方法，如位移 法和力矩分配法。
2016/1/14
结构力学
4
§ 1-1 结构力学简介
1-1-1 结构力学发展简史
★ 溯源古代工程实践
在建筑结构方面：
① 早在六千年前，我们祖先就已经建造了木框架结构房屋 （木构件分为桩、柱、梁、板，采用榫卯联接），逐渐 告别利用天然结构巢居和穴居的原始状态。（根据浙江 余姚河姆渡新石器时代遗址考古）
在桥梁结构方面： ① 公元605-617年隋朝修建的河北赵县安济桥（也称赵州桥） 为敞肩石拱桥，造型优美、结构合理。 ② 宋代的广东潮州广济桥（开关活动式）。 ③ 福建泉州万安桥（即洛阳桥，筏形基础，砺房胶固）， 其独特结构型式在世界上都绝无仅有。
古埃及人的金字塔、古希腊人的女神庙和古罗马人在建 筑物中广泛采用半圆拱形。
② 三千年前《周礼》中的《考工记》就已经记载了各种建 筑的形式和制式。
③ 在汉代王延寿的《鲁灵光殿赋》中曾出现“结构”这一 专有名词。
2016/1/14
结构力学
5
在水工结构方面： ① 公元前256-251年秦朝修建的岷江水利枢纽工程都江堰创 造了用竹笼装卵石堆砌的堤坝结构，使用至今，其结构 之简单，规模之宏伟，堪称世界之最。
2016/1/14
结构力学
图 1-3
15
• 实体结构 (Massive structure) –– 这类结构的长、
宽、厚三个尺度大小相仿。
例如堤坝、 挡土墙、 块式基础 等均属实 体结构。
挡土墙
图 1-4
2016/1/14
结构力学
16
1-1-3 结构力学及其研究对象
结构力学是力学学科的一个分支，是研究结 构在荷载和外界因素作用下的力学响应—结构的 受力和变形的学科。
现代结构力学
将工程项目从论证到设计，从施工到 使用期内维护的整个过程作为大系统， 研究大系统中的各种各样力学问题。 显然其研究对象范围更广。
我们将以狭义结构力学为主。
2016/1/14
结构力学
19
相关各力学课程的比较
学 科 研究对象 理论力学 质点、刚体
材料力学 结构力学
单根杆件 杆件结构
弹性力学 板壳、实体结构
③ 20世纪中叶还发展了考虑塑性的结构计算理论、结构稳定 计算和结构动力学计算理论。
④ 1945年电子计算机的问世和广泛应用使结构分析如虎添翼， 计算能力跃上一个新的台阶，出现以计算机为工具的结构 矩阵分析法（即杆件系统的有限单元法）。
⑤ 目前结构力学已进入有史以来发展最快的时期，其应用范 围之广、应用水平之高已达到前所未有的程度。
研究任务 物体机械运动的一般规律
变形体的强度、刚 度、稳定性和动力反应
2016/1/14
2016/1/14
结构力学
6
都江堰水利枢纽工程
2016/1/14
结构力学
7
隋朝河北赵州桥
2016/1/14
结构力学
8
雅典神庙
2016/1/14
结构力学
9
古罗马半圆拱建筑
2016/1/14
结构力学
10
★ 从“萌Байду номын сангаас”到“独立”
① 15至16世纪，欧洲文艺复兴时期，科学事业有了转机，力学 在欧洲萌芽。
结构力学
(Structural Mechanics)
第一章
绪论
(Intrduction)
2016/1/14
结构力学
2
目录 (contents)
----------------------------------------------------------
§1-1 结构力学简介
§1-2 结构的计算简图及简化要点
2016/1/14
结构力学
17
结构力学研究对象涉及较广，根据所涉及范围， 通常将结构力学分为“狭义结构力学”、“广义结 构力学”和“现代结构力学”。
狭义结构力学
其研究对象为由杆件所组成的体系。 这种体系能承担外界荷载作用， 并起传力骨架作用，又称为经典 结构力学。
2016/1/14
结构力学
18
广义结构力学 其所研究的对象为可变形的物体。除 可变形杆件组成的体系外，还包括可 变形的连续体 (平板、块体、壳体等)。
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结构力学
12
1-1-2 结构以及结构的类型
在土木工程中，
由建筑材料按照一
定的方式组成并能
折线形屋架
承受或传递荷载起 柱
吊车梁
骨架作用的部分称
为工程结构(简称结
杯形基础 素混凝土垫层
构 Structure)。
图1-1
2016/1/14
结构力学
13
从几何角度来看，结构可分为三种类型
• 杆件结构 (Structure of bar system)— 这类结构
是由杆件所组成。例如如图1-2所示
梁、拱、桁架、 刚架是杆件结 构的典型形式。
2016/1/14
图 1-2
结构力学
14
• 板壳结构 (Plate and shell structures)— 这类结构
也称薄壁结构。
它的厚 度要比长度 和宽度小得 多，房屋中 的楼板和壳 体屋盖。
§1-4 荷载的分类
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基本要求
了解： 结构力学的发展历史、研究对象和研究任 务，与其它课程的关系及常见杆件结构的 分类。
掌握： 结构计算简图的概念和确定结构计算简图 的原则；杆件结构的支座、结点类型和特 点及荷载分类。
② 17世纪，人们才开始研究材料强度，尝试用解析法来求构 件的安全尺寸。（伽利略考查了固定端悬臂梁的承载能力 的问题，雅可比•伯努利关于梁的研究结果就是现今人们常 用的伯努利梁理论。）
③ 18世纪的工业革命更促进了单根构件强度和稳定性研究。
④ 进入19世纪后，大型厂房、船舶、堤坝、铁路桥梁的兴建， 提出更为复杂的结构计算问题，促进了板壳理论形成，以 及桁架、连续梁、拱、吊桥、弹性地基梁、挡土墙等计算 理论的诞生，奠定了结构分析的理论基础。
⑤ 19世纪中叶，结构力学（也称结构理论）实际上已从力学 中独立出来成为一门学科。
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★ 近代的发展与飞跃
① 19世纪末，随着钢结构广泛应用，进一步推动结构分析理 论的发展，建立了利用能量原理计算结构位移和应用力法 计算超静定结构的一般理论，但主要的发展是桁架分析。
② 20世纪初，随钢筋混凝土框架结构型式的出现，又诞生了 与高次超静定结构相适应的新的计算理论和方法，如位移 法和力矩分配法。
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§ 1-1 结构力学简介
1-1-1 结构力学发展简史
★ 溯源古代工程实践
在建筑结构方面：
① 早在六千年前，我们祖先就已经建造了木框架结构房屋 （木构件分为桩、柱、梁、板，采用榫卯联接），逐渐 告别利用天然结构巢居和穴居的原始状态。（根据浙江 余姚河姆渡新石器时代遗址考古）
在桥梁结构方面： ① 公元605-617年隋朝修建的河北赵县安济桥（也称赵州桥） 为敞肩石拱桥，造型优美、结构合理。 ② 宋代的广东潮州广济桥（开关活动式）。 ③ 福建泉州万安桥（即洛阳桥，筏形基础，砺房胶固）， 其独特结构型式在世界上都绝无仅有。
古埃及人的金字塔、古希腊人的女神庙和古罗马人在建 筑物中广泛采用半圆拱形。
② 三千年前《周礼》中的《考工记》就已经记载了各种建 筑的形式和制式。
③ 在汉代王延寿的《鲁灵光殿赋》中曾出现“结构”这一 专有名词。
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结构力学
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在水工结构方面： ① 公元前256-251年秦朝修建的岷江水利枢纽工程都江堰创 造了用竹笼装卵石堆砌的堤坝结构，使用至今，其结构 之简单，规模之宏伟，堪称世界之最。
2016/1/14
结构力学
图 1-3
15
• 实体结构 (Massive structure) –– 这类结构的长、
宽、厚三个尺度大小相仿。
例如堤坝、 挡土墙、 块式基础 等均属实 体结构。
挡土墙
图 1-4
2016/1/14
结构力学
16
1-1-3 结构力学及其研究对象
结构力学是力学学科的一个分支，是研究结 构在荷载和外界因素作用下的力学响应—结构的 受力和变形的学科。
现代结构力学
将工程项目从论证到设计，从施工到 使用期内维护的整个过程作为大系统， 研究大系统中的各种各样力学问题。 显然其研究对象范围更广。
我们将以狭义结构力学为主。
2016/1/14
结构力学
19
相关各力学课程的比较
学 科 研究对象 理论力学 质点、刚体
材料力学 结构力学
单根杆件 杆件结构
弹性力学 板壳、实体结构
③ 20世纪中叶还发展了考虑塑性的结构计算理论、结构稳定 计算和结构动力学计算理论。
④ 1945年电子计算机的问世和广泛应用使结构分析如虎添翼， 计算能力跃上一个新的台阶，出现以计算机为工具的结构 矩阵分析法（即杆件系统的有限单元法）。
⑤ 目前结构力学已进入有史以来发展最快的时期，其应用范 围之广、应用水平之高已达到前所未有的程度。
研究任务 物体机械运动的一般规律
变形体的强度、刚 度、稳定性和动力反应
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都江堰水利枢纽工程
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隋朝河北赵州桥
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结构力学
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雅典神庙
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结构力学
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古罗马半圆拱建筑
2016/1/14
结构力学
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★ 从“萌Байду номын сангаас”到“独立”
① 15至16世纪，欧洲文艺复兴时期，科学事业有了转机，力学 在欧洲萌芽。
结构力学
(Structural Mechanics)
第一章
绪论
(Intrduction)
2016/1/14
结构力学
2
目录 (contents)
----------------------------------------------------------
§1-1 结构力学简介
§1-2 结构的计算简图及简化要点
2016/1/14
结构力学
17
结构力学研究对象涉及较广，根据所涉及范围， 通常将结构力学分为“狭义结构力学”、“广义结 构力学”和“现代结构力学”。
狭义结构力学
其研究对象为由杆件所组成的体系。 这种体系能承担外界荷载作用， 并起传力骨架作用，又称为经典 结构力学。
2016/1/14
结构力学
18
广义结构力学 其所研究的对象为可变形的物体。除 可变形杆件组成的体系外，还包括可 变形的连续体 (平板、块体、壳体等)。
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结构力学
12
1-1-2 结构以及结构的类型
在土木工程中，
由建筑材料按照一
定的方式组成并能
折线形屋架
承受或传递荷载起 柱
吊车梁
骨架作用的部分称
为工程结构(简称结
杯形基础 素混凝土垫层
构 Structure)。
图1-1
2016/1/14
结构力学
13
从几何角度来看，结构可分为三种类型
• 杆件结构 (Structure of bar system)— 这类结构
是由杆件所组成。例如如图1-2所示
梁、拱、桁架、 刚架是杆件结 构的典型形式。
2016/1/14
图 1-2
结构力学
14
• 板壳结构 (Plate and shell structures)— 这类结构
也称薄壁结构。
它的厚 度要比长度 和宽度小得 多，房屋中 的楼板和壳 体屋盖。