结构力学第1章绪论

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1、结构力学结构力学Structuralmechanics洛阳理工学院土木工程系赵丽君第1章绪论§1-1结构力学的学科内容和教学要求一、结构的概念与分类1.概念：由基本构件按一定方式联结而成的承受荷载并传递荷载的骨架称为结构。2.分类（1）按几何特征分：（2）按杆件系统的轴线是否在同一平面内分：（3）按内力是否静定分：二、课程的主要研究对象理论力学——研究物体机械运动的基本规律，静力学:研究的是刚体的平衡问题材料力学——以研究单个杆件为主结构力学——研究平面杆件结构弹塑性力学——研究板、壳、及实体结构三、学习任务1.研究结

2、构的组成规律，以保证在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。探讨结构的合理形式，以便能有效地利用材料，充分发挥其性能。2.计算由荷载、温度变化、支座沉陷等因素在结构各部分所产生的内力，为结构的强度计算提供依据，以保证结构满足安全和经济的要求。3.计算由上述各因素所引起的变形和位移，为结构的刚度计算提供依据，以保证结构在使用过程中不致发生过大变形。4.分析动力荷载作用下的特性及反应。四、能力培养分析能力——选择结构计算简图的能力、对结构受力进行平衡分析、对结构变形和位移进行几何分析、选择计算方法的能力。计算能力——计算、

3、校核、判断，需要作大量的习题。自学能力——消化已学的知识，提取新的知识，以理解为主。表达能力——作业要整洁、清晰、步骤分明，思路清楚。§1-2结构的计算简图一、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特征，同时又能使计算大大简化。这种经合理简化，用来代替实际结构的力学模型叫做结构的计算简图。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。二、简化要点1．结构体系的简化：由空间向平面简化2．杆

4、件的简化：以杆件的轴线代替杆件3．结点的简化：杆件之间的连接由理想结点来代替（1）铰结点：铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动，不存在结点对杆的转动约束，不会传递力矩，只能传递轴力和剪力，一般用小圆圈表示。如图1所示。（2）刚结点：结点对杆端的转动有约束作用，转动时各杆间的夹角保持不变。杆端除产生轴力和剪力外，还产生弯矩。如图2所示。（3）组合结点（半铰）：刚结点与铰结点的组合体。图1铰结点图2刚结点4．支座的简化（1）固定铰支座（简称铰支座）如图3所示的结构，预制柱插入杯形基础，四周用沥青麻丝填实。(2)可动铰支座

5、（又称活动铰、辊轴、链杆支座）在单层多跨并有纵向变形缝的厂房中，当中柱为单柱时，搭在中柱柱顶的其中一榀屋架将直接搁置于钢滚轴上，而钢滚轴搁置于柱顶或牛腿顶面上。如图4(a)所示。(3)固定支座在实际工程中，有些结构构件既不能发生任何方向的移动，也不能发生任何角度的转动。如图5(a)所示。(4)定向支座（滑动支座）在实际工程中，为了简化计算而利用对称性时，常会用到定向支座。这种支座能够限制结构的转动和一个方向上的移动，但允许在另一个方向上的滑动。如图6所示。5．荷载的简化荷载的简化是指将实际结构构件上所受到的各种荷载简

6、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．材料性质的简化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。三、计算简图示例例1．如图7(a)所示为某排架结构单层厂房的剖面图，图7(b)为其平面布置图，屋面板为大型预应力屋面板，基础为独立杯形基础，并用细石混凝土灌缝，试确定该排架结构的计算简图。解：（1）结构的简化①结构体系的简化将该空间结构简化为一平面体系的结构，即取一平面排架作为研究对象

7、，而不考虑相邻排架对它的影响。②结构构件的简化柱用其轴线表示，屋架因其平面内刚度很大，故也可用一直杆表示。（2）结点的简化在该平面排架内的结点只有屋架与柱的连接结点，一般该结点均为螺栓连接或焊接，结点对屋架转动的约束较弱，故可简化为铰结点。（3）支座的简化由于柱插入基础后，用细石混凝土灌缝嵌固，限制了柱在竖直方向和水平方向的移动及转动，因此柱下按固定支座考虑。（4）荷载的简化该平面排架结构的计算简图如图8所示。例2．现浇整体式框架结构的结构体系的简化。如图9(a)所示的框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空

8、间结构，要精确计算其内力是十分困难的。为了简化计算通常忽略它们之间的空间联系，而将空间结构体系简化为横向和纵向平面框架计算，并取出具有代表性的一榀或几榀框架作为计算单元。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