结构力学绪论Word格式.docx

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图1.1杆系结构

<

2>

、板壳（薄壁：

薄板、薄壳）结构

厚度<

长度和宽度

图1.2板壳结构

3>

、实体结构

任何一个方向的尺寸都不能被忽略掉

图1.3实体结构

2、按结构型式划分为：

砖混结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等；

3、从建筑材料划分：

砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、组合结构等；

4、从空间角度划分：

平面结构、空间结构等；

三、《结构力学》研究的对象

理论力学：

刚体

材料力学：

变形体（单个杆件：

简支梁、悬臂梁、伸臂梁）

结构力学：

变形体（平面杆系结构：

多跨梁、桁架、刚架、组合结构、拱）

四、《结构力学》研究的内容

1>

研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的内力（强度计算）；

研究平面杆系结构在载荷等外因作用下产生的变形（刚度计算）；

分析平面杆系结构的稳定性；

4>

探讨平面杆系结构的组成规律及合理形式（几何构造分析）；

结构力学应用举例说明：

设计思路

钢筋混凝土悬臂梁，只考虑自重，钢筋应该配在上部，还是下部？

为什么？

脚手架（超静定桁架）的设计

1.2　结构的计算简图

1、结构计算简图

在结构计算中，用以代替实际结构，并反应实际结构主要受力和变形特点的计算模型。

二、结构计算简图的简化原则

选取的原则是：

1、要从实际出发2、要分清主次

既要尽可能正确反映结构的实际工作状态，又要尽可能使计算简化。

计算简图不是唯一的：

根据不同的要求和具体情况，对于同一实际结构也可选取不同的计算简图。

例如：

初步设计阶段，可选取比较粗略的计算简图，施工图设计阶段，则可选取较为精确的计算简图；

用手算时，可选取较为简单的计算简图，用电算时，则可选取较为复杂的计算简图。

三、实际杆件结构的简化

1、杆件体系的简化

实际工程结构都是空间结构，在大多数情况下，常可忽略一些次要的空间约束而将其分解为平面结构，使计算得到简化。

本书主要讨论平面杆件结构的计算问题。

2、杆件（几何形式）的简化

无论是直杆或曲杆，均可以其轴线（截面形心的连线）代替杆件，而将杆轴线形成的几何轮廓来代替原结构。

3、约束的简化

体系运动时可以独立改变的座标的数目，称为该体系的自由度。

平面内一个点的自由度为2，如图1.15（a）所示；

平面内一个刚片的自由度为3。

刚片：

体系的几何组成分析不考虑材料的应变，任一杆件（或体系中一几何不变部分）均可看为一个刚体，一个平面刚体称为一个刚片。

减少自由度的装置称为约束（或联系）。

可以减少1个自由度的装置是1个约束。

约束分内部约束和外部约束。

支座为外部约束，节（结）点为内部约束。

支座的简化：

（1）活（滑）动铰支座（轴支座、辊轴支座）

（2）固定铰支座（不动铰支座）

（3）固定支座

（4）定向支座（滑动支座，双链杆支座）

（5）弹性支座

其约束力的个数和方向如下图所示：

连接结点的简化

结构中的结点也称之为内部约束，可简化为链杆、铰结点、刚结点、组合结点。

（链杆）

一个链杆可以提供一个约束。

（2）铰结点：

其变形特征和受力特点是，汇交于结点的各杆端可以绕结点自由转动；

在铰结点处，只能承受和传递力，而不能传递力偶，如下图所示。

（c）（d）

图1.11铰结点

连接两个杆的铰结点叫做单铰（提供2个约束），连接两个及以上杆件的铰结点叫做复铰（连接n个刚片的复铰可折算成（n-1）个单铰，提供2（n-1）个约束）。

（2）刚结点：

其变形特征和受力特点是：

汇交于结点的各杆端之间不能发生相对转动；

刚结点处不但能承受和传递力，而且能承受和传递力偶。

连接两个杆的刚结点叫做单刚结点（提供3个约束），连接两个及以上杆件的刚结点叫做复刚节点，连接n个刚片的复刚结可折算成（n-1）个单刚结，提供3（n-1）个约束）。

（3）组合结点（又称不完全铰结点或半铰结点）：

在同一结点上，部分刚结，部分铰结。

图1.13组合结点

5、材料性质的简化

一般均假设为连续、均匀,各向同性、弹性。

6、荷载的简化

集中荷载：

次梁

主梁（kN）；

柱自重

线荷载：

梁的自重（kN/m）

面荷载：

板的自重（kN/m2）

1.3　平面杆系结构的分类

不同的分类方法：

一、按结构坐标维度分类

平面杆系结构、空间杆系结构

二、按计算特性分类

1、静定结构：

其杆件内力（包括反力）可由平衡条件惟一确定。

2、超静定结构：

其杆件内力（包括反力）仅由平衡条件还不能惟一确定，而必须同时考虑变形条件才能惟一确定。

三、按结构的受力和变形特性分类

（1）梁-----梁是一种受弯构件，一般水平（或斜向）放置，其轴线通常为直线。

可能单跨、多跨。

内力一般有弯矩和剪力，以弯矩为主。

（2）刚架-----不同方向的杆件用结点（至少有一刚结点）连接构成，结点多为刚结点。

刚架杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。

所以又叫梁式构件。

（3）桁架-----由若干直杆在两端用铰结点连接构成。

桁架杆件在结点荷载作用下，承受轴向变形，是轴向拉、压构件，只受轴力，均为二力杆。

（4）拱-----拱的轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水平反力（推力）。

这使得拱内弯矩和剪力比同跨度、同荷载的梁的为小。

其内力以压力为主。

（5）组合结构-----由梁式杆和桁架杆构成。

常见的组合结构：

排架。

（6）悬索结构-----悬索结构通常以仅能承受拉力的柔性缆索作为主要受力构件。

1.4　荷载分类

一、按作用时间长短分类

恒载：

永久作用在结构上。

如结构自重、永久设备重量。

活载：

暂时作用在结构上。

如人群、风、雪（在结构上可占有任意位置的可动荷载）及车辆、吊车（在结构上平行移动并保持间距不变的移动荷载）。

二、按作用位置是否变化

固定荷载

移动荷载

三、按作用性质（是否考虑惯性力影响）

静力荷载：

荷载由零加至最后值的加载过程中，结构始终保持静力平衡，即可忽略惯性力的影响。

动力荷载：

要考虑惯性力影响，如地震作用。

四、按与结构的接触情况：

直接荷载、间接荷载

注：

1、荷载（直接作用）：

作用在结构上的主动力。

2、某些非荷载因素（间接作用），如：

制造（加工）误差、温度变化（材料变形）、基础沉降等也会在结构中产生内力、变形。

小结：

1、结构的定义

2、从实际结构到计算简图的简化：

材料、结构体系、杆件、结点、支座、荷载

3、杆系结构分类及分类依据：

按受力特征分为：

梁、刚架、桁架、拱、组合结构。