结构力学(第二版) 教学课件 作者 沈养中 孟胜国 主编Chapter1.ppt

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1、第一章绪论1.1结构力学的研究对象和任务1.2杆件结构的计算简图1.3平面杆件结构的分类1.4结构上的荷载及其分类第一章绪论本章介绍结构的概念及其分类，结构力学的研究对象和任务，结构计算简图的概念，平面杆件结构的简化与分类，荷载的简化与分类。1.1结构力学的任务1.1.1结构力学的研究对象1.1.2结构力学的基本任务1.1.1结构力学的研究对象1、结构的概念土木工程中的各类建筑物在使用过程中都要受到荷载的作用，在建筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分或体系称为结构。最简单的结构可以是一根梁或一根柱。但往往一个结构是由多个简单结构所组成，这些简单结构又称为构件。1.1.1结构力学的

2、研究对象图1.1所示为由屋架、柱子、吊车梁、屋面板及基础等组成了工业厂房结构。图1.2所示为桥梁图1.1图1.21.1.1结构力学的研究对象图1.2所示为桥梁，图1.3所示为蓄水池和图1.4所示为挡土墙等，都是结构的典型例子。图1.3图1.41.1.1结构力学的研究对象2、结构的分类工程中常见的结构按其几何特征可分为以下三类：(1)杆件结构由杆件组成的结构称为杆件结构。杆件的几何特征是它的长度远大于其横截面的宽度和高度。图1.5所示钢筋混凝土屋架就是一个杆件结构。图1.51.1.1结构力学的研究对象2、结构的分类(2)板壳结构由薄板或薄壳组成的结构称为板壳结构。薄板和薄壳的几何特征

3、是它们的长度和宽度远大于其厚度。当构件为平面状时称为薄板；当构件具有曲面状时称为薄壳。板壳结构也称为薄壁结构。图1.3所示蓄水池就是由平板和柱壳组成的板壳结构；图1.6(a)、(b)所示屋顶分别是三角形折板结构和长筒壳结构。图1.61.1.1结构力学的研究对象2、结构的分类(3)实体结构如果结构的长、宽、高三个尺度为同一量级，则称为实体结构。例如挡土墙(图1.4)、堤坝和块形基础等都是实体结构。除了上面三类结构外，在工程中还会遇到悬索结构、充气结构等其他类型的结构。在土木工程中，杆件结构是应用最为广泛的结构形式。按照空间特征，杆件结构又可分为平面杆件结构和空间杆件结构两类。凡组成结

4、构的所有杆件的轴线都位于同一平面内，并且荷载也作用于该平面内的结构，称为平面杆件结构。否则称为空间杆件结构。实际结构多属于空间的，但在计算时，根据其实际受力特点，有许多可简化为平面结构来处理(例如，图1.1中的厂房结构)。结构力学的主要研究对象是杆件结构。本书只限于研究平面杆件结构。1.1.2结构力学的基本任务结构力学的基本任务包括以下两个方面：1)研究结构的几何组成规律和合理形式，以确保在预定荷载作用下，结构能维持其原有的几何形状。2)研究结构的内力和位移计算，以便对结构进行强度、刚度和稳定性计算。1.2杆件结构的计算简图1.2.1结构的计算简图1.2.2平面杆件结构的简化1.2

5、.1结构的计算简图工程中结构的实际构造比较复杂，其受力及变形情况也比较复杂，完全按照结构的实际工作状态进行分析往往是困难的。因此在进行力学计算前，必须先将实际结构加以简化，分清结构受力、变形的主次，抓住主要因素，忽略一些次要因素，将实际结构抽象为既能反映结构的实际受力和变形特点又便于计算的理想模型，称为结构的计算简图。本书后面所称的结构都是指其计算简图1.2.2平面杆件结构的简化1.杆件的简化2.结点的简化3.支座的简化4.荷载的简化1.2.2平面杆件结构的简化1.杆件的简化杆件用其轴线表示。直杆简化为直线；曲杆简化为曲线。1.2.2平面杆件结构的简化2.结点的简化结构中各杆件间的

6、相互联接处称为结点。结点可简化为以下两种基本类型：(1)铰结点铰结点的特征是所联各杆都可以绕结点自由转动，即在结点处各杆之间的夹角可以改变。例如，在图1.7(a)所示木结构的结点构造中，是用钢板和螺栓将各杆端联结起来的，各杆之间不能有相对移动，但允许有微小的相对转动，故可作为铰结点处理，其简图如图1.7(b)所示。图1.71.2.2平面杆件结构的简化2.结点的简化(2)刚结点刚结点的特征是所联各杆不能绕结点作相对转动，即各杆之间的夹角在变形前后保持不变。例如图1.8(a)为钢筋混凝土结构的结点构造图，其简图如图1.8(b)所示。当一个结点同时具有以上两种结点的特征时，称为组合结点，

7、即在结点处有些杆件为铰接，同时也有些杆件为刚性联接[图1.9(a)、(b)]。图1.8图1.91.2.2平面杆件结构的简化3.支座的简化把结构与基础或支承部分联接起来的装置称为支座。平面结构的支座根据其支承情况的不同可简化为活动铰支座、固定铰支座、固定端支座[图1.10(a)、(b)、(c)]和定向支座[图1.11(a)]。前三种支座在理论力学中已介绍过，此处不再赘述。图1.101.2.2平面杆件结构的简化3.支座的简化定向支座能限制杆件的转动和垂直于支承面方向的移动