结构力学绪论

1结构力学StructuralMechanics清华大学土木工程系结构力学教研室2电子版教材编者张玉良辛克贵须寅3目录结构力学(I)第一章绪论第二章平面体系的几何构造分析第三章静定结构的受力分析第五章影响线第六章静定结构的位移计算第七章力法第八章位移法第九章渐近法4结构力学(II)第十章矩阵位移法第十三章结构的动力计算第十五章结构的塑性分析与极限荷载目录结构力学教程(I)、(II)龙驭球包世华主编龙驭球包世华匡文起袁驷编著高等教育出版社5第一章绪论§1-2结构计算简图§1-1结构力学的内容和学习方法6§1-1结构力学的内容和学习方法一、结构建筑物或构筑物中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。如：房屋中的框架结构、桥梁、大坝等。7万里长城8天安门城楼9国家大剧院10三峡大坝11印度泰姬陵12意大利比萨斜塔13凯旋门14埃菲尔铁塔15吉隆坡石油双塔16桥梁17赵州桥18青马大桥19旧金山大桥20二、结构分类1.杆系结构钢结构梁、柱——杆件长度l远大于横截面尺寸b、h。21埃菲尔铁塔222.板壳结构悉尼歌剧院——厚度远小于其长度与宽度的结构23清华大礼堂243.实体结构——长、宽、高三个尺寸相近的结构三、结构力学研究的对象和内容1.研究对象2.研究内容如：梁、桁架、刚架、拱及组合结构等。由细长杆件构成的体系—平面杆系结构。平面杆件体系的几何构造分析；讨论结构的强度、刚度、稳定性、动力反应以及结构极限荷载的计算原理和计算方法等。25强度计算在于保证结构物使用中的安全性，并符合经济要求。刚度计算在于保证结构物不会产生过大的变形从而影响使用。稳定性验算在于保证结构不会产生失稳破坏。几何构造分析主要是讨论几何不变体系的组成规律，因为只有几何不变体系才能作为结构来使用。26动力分析是研究结构的动力特性以及在动荷载作用下的动力反应结构受到的地震力、位移、速度、加速度及动内力等。极限荷载的求解是为了充分发挥结构的承载能力，由讨论结构的弹性计算转变为塑性计算。27§1-2结构计算简图一、支座和支座反力1.固定支座AB实际形状工程实例支座定义：把结构与基础联结起来的装置。28简图：特点：1)结构在支座截面不产生线位移和转角；2)支座截面有反力矩以及x、y方向的反力。AxAFyAFAM292.固定铰支座特点：1)结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动；2)x、y方向的反力通过铰A的中心。实际形状AxAFyAFxAFyAFA303.辊轴支座特点：1)杆端A产生垂直于链杆方向的线位移；2)反力沿链杆方向作用，大小未知。AyAFA314.滑动支座（定向支座）特点：1）杆端A无转角，不能产生沿链杆方向的线位移，可以产生垂直于链杆方向的线位移；2）杆端存在反力矩以及沿链杆方向的反力。实际构造AyAFAMAyAFAMA32二、几种杆系结构1.梁1）单跨梁超静定梁静定梁2）多跨梁静定多跨梁连续梁梁的特点：梁的轴线通常为直线，水平梁在竖向荷载作用下，截面存在弯矩和剪力。332.刚架静定刚架超静定刚架刚架的特点：1）刚架通常由梁和柱等直杆组成，杆件间的结点多为刚结点；2）荷载作用下杆件截面存在弯矩、剪力和轴力。343.拱拉杆拱拉杆无铰拱三铰拱HFHFPFVFVF拱的特点：2)水平推力大大改变了拱的受力特性。1)拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下支座有水平推力（见图)；HF354.桁架和组合结构静定桁架超静定桁架组合结构36特点：1)桁架由直杆组成，所有结点都是铰结点，当荷载作用于结点时，各杆只受轴力；2)组合结构则是由梁式杆和链杆组成，其中梁式杆以受弯为主，内力不仅有轴力，还有弯矩、剪力。三、荷载1.按荷载作用时间长短可分为：恒载——永久作用在结构上的荷载。如自重等。活载——荷载有时作用在结构上，有时又不作用在结构上。如：楼面活荷载，雪荷载。372.按荷载作用位置可分为：固定荷载——作用位置不变的荷载，如自重等。移动荷载——荷载作用在结构上的位置是移动的，如吊车荷载、桥梁上的汽车和火车荷载。3.按荷载作用的性质可分为：静荷载——荷载的大小、方向、位置不随时间变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静荷载。动荷载——荷载的大小、方向随时间迅速变化，使结构产生显著振动，结构的质量承受的加速度及惯性力不能忽略。化爆和核爆炸的冲击波荷载、地震荷载等都是动力荷载。38四、线性变形体系若体系产生符合约束条件的微小连续变形，材料服从虎克定理，则该体系称为线性变形体系，可以用叠加原理求结构的内力和变形。1.微小连续变形2.材料服从虎克定律变形与杆件尺寸相比很小，结构变形后几何尺寸无变化，荷载位置及作用线不变，变形符合支座约束条件。即应力应变满足关系式：。E