《结构力学》讲义课件

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1、结构力学讲义第1章绪论§1-1杆件结构力学的研究对象和任务结构的定义:建筑物中支承荷载而起骨架作用的部分。结构的几何分类:分类名称特点实例杆件结构由杆件组成的结构，是结构力学的研究对象梁、拱、刚架、桁架板壳结构又称壁结构，几何特征是其厚度要比长度和宽度小得多房屋中的楼板和壳体屋盖实体结构长、宽、厚三个尺度大小相仿水工结构中的重力坝按结构的空间特征分类:空间结构和平面结构。杆件结构力学的任务:(1)讨论结构组成规律与合理形式,以及结构计算简图的合理选择；(2)内力与变形的计算方法.进行结构的强度和刚度验算；(3)讨论结构稳定性及在动力荷载作

2、用下的结构反应。§1-2杆件结构的计算简图1.结构体系的简化一般的构结都是空间结构。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。本课程主要讨论平面结构的计算。当然，也有一些结构具有明显的空间特征而不宜简化成平面结构。2.杆件的简化(1)铰支座(2)滚轴支座(3)固定支座YXYYXM4.支座的简化(4)定向支座MY5.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杆件结构的类型1.梁2.桁架3.拱4.刚架5.组合结构6

3、.平面结构和空间结构RARB§1-4荷载的分类荷载可分为恒载和活载。一、按作用时间的久暂荷载可分为集中荷载和分布荷载荷载可分为静力荷载和动力荷载荷载可分为固定荷载和移动荷载。二、按荷载的作用范围三、按荷载作用的性质四、按荷载位置的变化•§2-1几何组成分析的目的和概念几何构造分析的目的主要是分析、判断一个体系是否几何可变，或者如何保证它成为几何不变体系，只有几何不变体系才可以作为结构。一、几何不变体系和几何可变体系几何可变体系：不考虑材料应变条件下，体系的几何形状和位置可以改变的体系。几何不变体系：不考虑材料应变条件下，体系的几何形状和位

4、置保持不变的体系二、自由度杆系结构是由结点和杆件构成的，我们可以抽象为点和线，分析一个体系的运动，必须先研究构成体系的点和线的运动。自由度：描述几何体系运动时，所需独立坐标的数目。或者说几何体系运动时，可以独立改变的坐标的数目。AA'DxDyy0xABA'B'DxDyDqy0x平面内一点自由度：2个平面内刚片自由度：3个•刚片:在不考虑材料应变时，几何形状不变的平面结构限制杆件或体系运动的各种装置。如果体系有了自由度，必须消除，消除的办法是增加约束。常见约束有三种：链杆－１个约束单铰（联接两个刚片的铰）－２个约束刚结点－３个约束ACB12

5、3n连接n个杆件的复铰—2(n-1)个约束123n连接n个杆件的刚结点—3(n-1)个约束三、约束分清必要约束和非必要约束。四、多余约束——比自由度多的约束123有一个多余约束无多余约束有一个多余约束五、瞬变体系及常变体系CABABC’六、瞬铰.CODABO’.连接两刚片的两根链杆相当于该两根链杆交点处一个铰的约束作用，称为瞬铰或虚铰。它不是实际存在，并且位置会改变。七、无穷远处的瞬铰关于∞点和∞线的下列四个结论：•1、每个方向有一个∞点（即该方向各平行线的交点）。•2、不同方向有不同的∞点。•3、各∞点都在同一直线上，此直线称为∞线。•

6、4、各有限点都不在∞线上。§2-2几何不变体系的简单组成规则O1O2O3III一、两刚片的组成规则两个刚片之间用一个铰和一根链杆相连，且铰与链杆不在一直线上，或两个刚片之间用三根链杆相连，且三根链杆不交于同一点也不完全平行，则组成无多余约束的几何不变体系。IIIIIII讨论没有多余约束的，几何不变体系的组成规则。三、增减二元体规则一体系上增加或减少若干个二元体，不改变原体系的几何组成。二元体：两根不共线的链杆固定一个新结点的装置。如：IIIIIIIIIIIIII几何不变体系几何瞬变体系二、三刚片的组成规则三个刚片之间用三个铰两两相连，且三

7、个铰不在一直线上，则组成无多余约束的几何不变体系。几何不变体系几何可变体系几何不变体系几何可变体系上述几个规则可归结为三角形规律。•§2-3几何组成分析示例2、从内部刚片出发构造装配过程通常有两种：1.从基础出发构造按组成规律结构可归结为三种基本装配格式：1、固定一结点的装配格式—简单装配格式2、固定一刚片的装配格式—联合装配格式3、固定二刚片的装配格式—复合装配格式几何构造分析的几种常见分析思路：1、去除二元体，将体系化简单，然后再分析。ABCDEF分析实例1ABC先去除两个二元体，然后再分析。刚片ABC由不交于同一点的三根链杆与地基刚

8、片相连，组成无多余约束的几何不变体系。ABCDEFABCDEACDBEABCDEF分析实例2(1)去掉二元体DF，FE；(2)刚片I，II，III由不共线的三个铰A，B，C相连。(3)该体系为