结构力学教案 第1章 绪论

第一章绪论1.1结构力学的研究对象、任务和学习方法一、研究对象1、研究对象：结构力学以结构为研究对象。（1）住宅、厂房等工业民用建筑物；（2）涵洞、隧道、堤坝、挡土墙等构筑物；（3）桥梁、轮船、潜水艇、飞行器等结构物。2、结构：承受荷载而起骨架作用的部分称为工程结构，简称结构。二、结构力学的任务1、研究结构的组成规律保证结构能够承受荷载而不致发生相对运动；探讨结构的合理形式，以便有效地利用材料，充分发挥其性能。2、计算结构在荷载、温度变化、支座移动等外部因素作用下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要求。3、计算结构在荷载、温度变化、支座移动等外部因素作用下的变形和位移为结构的刚度计算提供依据，以保证结构不致发生超过规范限定的变形而影响正常使用。4、研究结构的稳定计算确定结构丧失稳定性的最小临界荷载，以保证结构处于稳定的平衡状态而正常工作。5、研究结构在动力荷载作用下动力特性。三、结构力学与相关课程的关系1、“理力”、“材力”是“结构力学”的先修课。（1）“理力”为“结力”提供基本的力学原理。（2）“材力”以研究单根杆件为主，“弹力”以研究实体结构与薄壁结构为主，“结构力学”研究的是杆系结构。2、“钢结构”、“钢筋混凝土结构”、“砖石结构”、“结构抗震”等是“结力”的后继课。（1）结构力学为学习钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、桥梁、隧道等专业课程提供必要的基本理论和计算方法。（2）结构力学是一门承上启下的课程，它在结构、水利、道路、桥梁及地下工程等各专业的学习中占有重要的地位。3、应注重分析能力、计算能力、自学能力和表达能力的培养。4、“结力”的特点（1）系统性：一环套一环，连锁反应。（2）灵活性：一题多解，殊途同归1.2结构的计算简图一、结构的计算简图1、定义：用结构力学模型代替实际结构，简化后的模型称为计算简图。2、选取计算简图的原则：（1）正确反映实际结构的受力情况和主要性能。（2）略去次要因素，便于分析和计算。3、选取计算简图时应考虑的因素：（1）结构的重要性；（2）设计阶段；（3）计算问题的性质；（4）计算工具。二、结构体系的简化一般结构实际上都是空间结构，在一定条件下，可略去结构的次要因素，将其分解简化为平面结构，使计算得到简化。三、杆件的简化在杆件结构中，当杆件的长度远大于它的高度和宽度时，通常可以用杆轴线代替杆件，用各杆轴线相互联结构成的几何图形代替真实结构。四、结点的简化1、铰结点铰结点的特征是汇交于结点的各杆端不能相对移动，但它所联结的各杆可以绕铰自由转动。2、刚结点刚结点的特点是汇交于结点的各杆端除不能相对移动外，也不能相对转动。3、组合结点组合结点的特点是汇交于结点的各杆端不能相对移动，但其中有些杆件的联结为刚性联结，各杆端不允许相对转动；而其余杆件视为铰结，允许绕结点转动。五、支座的简化*把结构与基础或其它支承物联结起来的装置称为支座。1、可动铰支座可动铰支座也称为滚轴支座。其特征是在支承处被支承的结构物既可以绕铰中心转动，也可以沿支承面移动。2、固定铰支座固定铰支座简称铰支座。其特征是在支座处被支承的结构可以绕铰中心转动，但不可以沿任何方向移动。3、固定支座固定支座的特征是在支承处被支承的结构既不允许移动，也不允许转动。4、定向支座定向支座也称滑动支座。它的特征是允许被支承的结构沿支承面移动但不允许有垂直于支承面的移动和绕支承端的转动。五、荷载的简化1、作用在结构上的外力，包括荷载和约束反力，可以分为体积力和表面力两大类。2、根据外力的分布情况，这些力一般可以简化为集中荷载、集中力偶和分布荷载。六、结构简化举例————单层工业厂房BADCEFGA：刚结点B、D：铰结点C：组合结点：杆BC与杆CF为刚结，杆CD与杆BF为铰结。1.3结构的分类一、按空间观点分类1、平面结构；2、空间结构二、按几何特征分类1、杆件结构；2、薄壁结构；3、实体结构三、按内力是否静定分类1、静定结构；2、超静定结构四、杆件结构的分类1、梁；2、拱；3、刚架；4、桁架；5、组合结构；6、悬索结构1.4荷载的分类一、按荷载分布情况分类1、集中荷载；2、分布荷载二、按作用时间久暂分类1、恒载；2、活载三、按荷载性质分类1、静力荷载；2、动力荷载