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1、结构力学JIE GOU LI XUE制作人制作人 长江大学工程技术学院长江大学工程技术学院 魏科丰魏科丰前前 言言 为使教材建设更趋完善，更有利于学生学习为使教材建设更趋完善，更有利于学生学习，组织编写并制作了与该教材配套的多媒体课件，组织编写并制作了与该教材配套的多媒体课件等学习辅助资料。等学习辅助资料。结构力学紧贴教材，突出重点，具有很结构力学紧贴教材，突出重点，具有很强的针对性和实用性，是不可多得的教学资料。强的针对性和实用性，是不可多得的教学资料。目目 录录 0 0 绪论绪论模块模块1 1 平面体系的几何组成分析平面体系的几何组成分析 模块模块2 2 静定结构的受力分析静定结构的受力分
2、析模块模块3 3 影响线影响线模块模块4 4 虚功原理与结构位移计算虚功原理与结构位移计算模块模块5 5 力法力法模块模块6 6 位移法位移法模块模块7 7 力矩分配法力矩分配法模块模块8 8 矩阵位移法矩阵位移法0 0 绪论绪论 知识目标：本章让学生了解结构力学的发知识目标：本章让学生了解结构力学的发展历史、研究对象和研究任务以及在本专业中的展历史、研究对象和研究任务以及在本专业中的地位，掌握工程结构的基本概念和一般的分类方地位，掌握工程结构的基本概念和一般的分类方法，掌握结构计算简图的概念和确定结构计算简法，掌握结构计算简图的概念和确定结构计算简图的原则，对复杂结构的简化方法有基本认识。图
3、的原则，对复杂结构的简化方法有基本认识。技能目标：培养学生注重分析能力、计算技能目标：培养学生注重分析能力、计算能力、自学能力、表达能力、创新能力的科学作能力、自学能力、表达能力、创新能力的科学作风，能自主学习新知识、能通过各种媒体资源查风，能自主学习新知识、能通过各种媒体资源查找所需信息。找所需信息。0-1结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务一、结构的概念一、结构的概念 在构筑物中，起主要受力、传力及支承作用的部分。二、结构的分类二、结构的分类 1、按构件的几何特征分为：杆系结构（空间或平面）、板壳（薄壁:薄板、薄壳）结构、实体结构。、杆系结构：由杆件组成。几何特征：横截面长度、
4、板壳（薄壁板壳（薄壁:薄板、薄壳）结构薄板、薄壳）结构 几何特征：几何特征：厚度长度和宽度 、实体结构、实体结构 几何特征：几何特征：结构的长、宽、高属同一量级2 2、按结构型式划分为：、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 3、从建筑材料划分：、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、组合结构等；4 4、从空间角度划分：、从空间角度划分：平面结构、空间结构等；示例示例1 1高层建筑高层建筑 高耸结构高耸结构（杆系结构、框架结构、钢筋混凝土结构等）（壳体结构、钢筋混凝土结构、空间结构等）示例示例2 2大跨结构大跨结构（杆系结构、
5、空间网架结构、薄壳结构、钢结构等）示例示例3 3桥梁结构桥梁结构（杆系结构、悬索结构、钢筋混凝土结构等）示例示例4 4（实体、坝体结构、钢筋混凝土结构）（实体结构、钢筋混凝土结构）水利建筑水利建筑核电建筑核电建筑三、三、结构力学结构力学研究的对象研究的对象 平面杆系结构四、四、结构力学结构力学研究的内容（任务）研究的内容（任务）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；探讨平面杆系结构的组成规律及合理形成；结构力学结构力学基础结构力学专题几何组成分析静定结构受力分析结构位移计算超静定结构受力分
6、析计算结构力学影响线梁刚架拱桁架组合结构力法位移法力矩分配法结构矩阵分析结构动力计算结构稳定计算*结构极限荷载*实验五、与其它课程的关系五、与其它课程的关系 结构力学讨论平面杆系结构及构件的强度、刚度、和稳定问题。前修课程：前修课程：理论力学理论力学着重讨论物体机械运动的规律。材料力学材料力学讨论单根杆件的强度、刚度和稳定问题。后续课程：后续课程：弹性力学弹性力学：实体结构的强度、刚度和稳定问题。注意：注意：1、扩展和延伸理论力学理论力学（力系的平衡、约束的性 质、质点系及刚体虚位移原理、运动及动力分析）、材料力材料力学学（内力分析、强度、刚度和稳定性分析）的基础内容；是钢筋混凝土结构钢筋混凝
7、土结构、钢结构钢结构、地基基础地基基础和结构抗结构抗震设计震设计、毕业设计毕业设计等课程和实践 环节的基础；2、实用性强，计算结果是各类结构设计的依据。3、基本理论、方法是计算机辅助设计软件的核心基础。0-20-2结构计算简图结构计算简图 一、结构计算简图一、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二、结构计算简图的简化原则 1、反映实际结构的主要受力和变形特点：计算结果安全可靠；、便于计算：简化程度与计算手段以及对结果的要求相一致。三、简化的内容三、简化的内容1 1、结构体系和构件的简化、结构体系和构件的简化 空间杆
8、系结构 平面杆系结构 杆系结构的杆件 其杆件轴线代替。用杆轴线构成的几何轮廓代替原结构的几何尺寸，并且所有杆件轴线都位于同一平面内，且通过结点的中心，全部结点都当作理想铰结点。2 2、材料性质的简化材料性质的简化 结构为连续、均匀、各项同性，完全弹性体3 3、载荷的简化、载荷的简化 自重或惯性力 体积力 其它物体通过接触面传给结构的作用力 表面力 4 4、杆件之间连接、杆件之间连接(结点）的简化结点）的简化 理想结点代替杆件与杆件之间的连接 、铰结点、铰结点 汇交于一点的杆端是用一个完全无磨擦的光滑铰连结。铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动，即各杆端之间的夹角可任意改变。单铰结点 复铰结点
9、、刚结点、刚结点 汇交于一点的杆端是用一个完全不变形的刚性结点连结，形成一个整体。刚结点所连各杆端相互之间的夹角不能改变。单刚结点 复刚结点 、组合结点（半铰、组合结点（半铰)刚结点与铰结点的组合体。组合结点5 5、结构与基础之间连接、结构与基础之间连接(支座）的简化支座）的简化 、活动铰支座、活动铰支座 允许沿支座链杆垂直方向的微小移动。沿支座链杆方向产生约束力。限制x方向位移 限制y方向位移 支座反力 支座反力、固定铰支座、固定铰支座 允许绕固定铰铰心的微小转动。过铰心产生任意方向的约束力（分解成水平和竖直方向的两个力）。限制x和y方向位移 支座反力、固定支座、固定支座 不允许有任何方向的
10、移动和转动，产生水平、竖直及限制转动的约束力。限制x、y、z方向的移动 支座反力 及绕A点的转动0-30-3杆系结构的分类杆系结构的分类 不同的分类方法：一、一、按结构体系按结构体系 平面结构、空间结构二、二、按几何特征按几何特征 杆件、壳体、实体三、三、按计算方法按计算方法 静定结构、超静定结构四、按结构的受力特点四、按结构的受力特点 梁梁-由水平（或斜向）放置杆件构成。梁构件主要承受弯曲变形，是受弯构件。直 梁 曲 梁 刚架刚架-不同方向的杆件用结点（至少有一刚结点）连接构成。刚架杆件以受弯为主，所以又叫梁式构件。桁架桁架-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
11、向变形，是拉压构件。拱拱-般由曲杆构成。在竖向荷载作用下 有水平支座反力（或称水平推力）。不等高三铰拱等高两铰拱等高两铰拱组合结构组合结构-由梁式杆和桁架杆构成。特殊的组合结构特殊的组合结构 -排架0-40-4荷载分类荷载分类一、按作用时间长短一、按作用时间长短 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）三、按作用性质（是否考虑惯性力影响）静力荷载：荷载由零
12、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。四、按与结构的接触情况：四、按与结构的接触情况：直接荷载、间接荷载 注：1、荷载：作用在结构上的主动力。2、某些非荷载因素，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：小结：1 1 1 1、结构的定义、结构的定义、结构的定义、结构的定义 2 2 2 2、从实际结构到计算简图的简化内容、从实际结构到计算简图的简化内容、从实际结构到计算简图的简化内容、从实际结构到计算简图的简化内容 材料、结构体系、杆件、结点、材料、结构体系、杆件、结点、支座、支座、荷载荷载 3 3 3 3、杆系结构分为梁、刚架、桁架、拱、杆系结构分为梁、刚架、桁架、拱、杆系结构分为梁、刚架、桁架、拱、杆系结构分为梁、刚架、桁架、拱、组合结构组合结构组合结构组合结构 4 4 4 4、按受力特征可分为静定结构和超静定结按受力特征可分为静定结构和超静定结构构谢谢！编辑人：XXX时 间：x x 月 x x 年