结构力学 讲义.pdf

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1、结构力学的特点及学习方法重要性：优秀土木工程师赖以生存的专业工具。特点：各章知识联系紧密，一环套一环。不但要理解、还要熟练运用。学习方法：课堂及时跟进，课后迅速回顾，掌握基本原理，勘透力学本质。总之，两个字：勤、思1.1结构力学的内容结构力学是研究结构的力学行为的科学behavior结构力学structuralmechanics→力学结构mechanicsstructure1.1结构力学的内容结构就是建筑物的骨架skeleton其作用是承受或传递荷载load例：房屋：板→梁→柱→基础platebeamcolumnbase桥梁：梁→索→塔→基础beamcabletowerbase1.

2、1结构力学的内容1.1结构力学的内容1.1结构力学的内容结构的分类（按构件的几何特点）classificationmember杆系结构（长>>宽∽高）barsystemlengthwidthheight板壳结构（长∽宽>>厚）plate&shellthickness实体结构（长∽宽∽高）massivestructure1.1结构力学的内容杆件结构（杆系结构）由若干杆件组成，杆件的横截面尺寸要比长度小得多。梁、拱、刚架、桁架属于杆件结构。1.1结构力学的内容板壳结构（薄壁结构）：它的厚度要比长度和宽度小得多。如：楼板、壳体屋盖。实体结构：它的长、宽、厚三个几何尺寸属于同一个数

3、量级。1.1结构力学的内容1.1结构力学的内容结构力学与其他力学课程的分工理论力学－质点（系）、刚体（系）theoreticalmechanics材料力学－单杆strengthofmaterial结构力学－杆系弹性力学－板壳、块体theoryofelasticity1.1结构力学的内容结构力学的研究内容（任务）•强度Strength•刚度Stiffness•稳定性Stability•组成规律/合理形式•各类结构的受力特点1.2结构的计算简图为什么要计算简图?computingmodel实际结构一般很复杂完全按实际情况分析很困难，甚至不可能什么是计算简图?对实际结构加以简化而建立

4、的抽象“模型”例：理论力学：物体→质点和刚体masspointrigidbody材料力学：梁→线段（轴线）计算简图的基本要求：1.2结构的计算简图•不离谱－能反映结构及其所受外部作用的主要特征•好计算简化内容（例：图1.1）杆件的简化杆件→轴线baraxis直杆→直线段图1.1阶梯型变截面柱→粗细线段1.2结构的计算简图结点的简化joint，node杆件连接区域→结点（轴线的交点）铰结点—杆件不能相对移动，但可以相对转动刚结点—杆件不能相对移动，也不能相对转动组合结点—杆件连接方式既有铰接，又有刚接（至少3根杆件）1.2结构的计算简图a.铰结点被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可以相

5、对转动。可以传递力，但不能传递力矩。1.2结构的计算简图b.刚结点被连接的杆件在连接处不能相对移动，又不能相对转动。可以传递力，也可以传递力矩。1.2结构的计算简图c.组合结点特征是汇交于结点的各杆均不能移动，但其中一部分杆件为刚性联结，各杆端不允许相对转动，其余杆件为铰接，允许绕结点转动。1.2结构的计算简图支座的简化support支座－结构与地基的连接点•作用：约束restriction－限制位移displacement反力reaction－提供反力或反力矩moment支座对结构的约束情况（图1.2、表1.1）1.2结构的计算简图FRyFRyFRx(a)(b)FRyFRyMMF

6、Rx(c)(d)图1.21.2结构的计算简图表1.1不同支座的约束情况自由位移反力和反力矩支座类型ΔxΔyφFRxFRyM可动铰√×√×√×固定铰××√√√×定向支座√×××√√固定支座×××√√√规律：约束位移与反力一一对应荷载的简化1.2结构的计算简图•集中荷载concentrated•分布荷载distributed材料性质/结构体系的简化材料性质的简化（假定）：•连续continuous•均匀homogeneous•各向同性isotropic•理想弹性或弹塑性elastic-plastic结构体系的简化空间结构→平面结构（杆件及荷载共面）spacestructureplane

7、structure1.2结构的计算简图空间结构简化为平面结构1.3杆系结构的分类按构件轴线形式、连接方式和受力特点划分：梁beam（图1.3a）主要承受横向transverse（⊥轴线）荷载(a)构件主要受弯bending•直梁straight•曲梁curved或折梁broken•单跨梁single-span•多跨梁multi-span刚架（图1.3b）rigidframe(c)多根不全共线的直杆，含刚结点(a)(b)杆件一般同时发生弯