東南大學結構力學第1章緒論

1、§1-4 荷載的分類,§1-2 結構的計算簡圖及簡化要點,§1-3 桿件的結構分類,§1-1 結構力學研究的對象及任務,第一章 緒論,§1-1 結構力學研究的對象及任務,結構的概念建筑物和工程設施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結構，簡稱為結構。,如：房屋結構、 橋梁結構、 水工結構、 特種結構。,房屋結構,廣西大學圖書

2、館,廣西大學綜合實驗大樓,南寧國際會展中心,房屋結構,返 回,橋梁結構,趙州橋,橋梁結構,南寧邕寧大橋,南寧邕江三岸大橋,重慶長江大橋,虎門大橋,斜拉結構－上海南浦大橋,橋梁結構,懸索結構--倫敦塔樓,橋梁結構,返 回,水工大壩結構,返 回,特種結構,冷卻塔—,薄殼結構,會展中心—薄膜結構,特種結構,東方明珠電視塔,空間框架結構,金字塔－砌體結構,返 回,結構的分類桿件結構— 由桿件組成的結構（橫截面尺寸比長度小很多）。

3、 如：梁、拱、桁架、剛架。板殼結構— 形狀是平面或曲面的結構（厚度比長度和寬度小得多）。如：樓板、地下連續(xù)墻、殼體屋蓋。,桿件結構—剛架大跨廠房,桿件結構－桁架—南京長江大橋,薄殼結構-悉尼歌劇院,實體結構——長、寬、厚三個方向尺寸相當。如： 大壩、擋土墻。,三峽工程,某移動式醫(yī)院,薄膜結構——將薄膜材料通過一定方式使其內部產生拉應力，以形成某種空間結構形狀作為覆蓋結構，并能承受一定外荷載的空間結構形式。其可分為張拉式薄膜結

4、構(也稱帳篷結構)又稱預應力薄膜結構、充氣式薄膜結構。,3、結構力學的研究對象及任務,理論力學研究剛體的運動，不考慮物體本身的變形。,材料力學、結構力學和彈性力學都是討論結構及其構件的強度、剛度、穩(wěn)定性和動力反應等問題; 材料力學只研究單根桿件，結構力學以桿件結構為研究對象，彈性力學以實體結構和板殼結構為主要研究對象。,注：結構力學只研究桿件結構.,結構力學與理力、材力、彈力的任務基本相同，但研究對象和側重點有所區(qū)別：,1) 結構力

5、學的研究對象,2） 結構力學的任務,理論分析、實驗研究和數值計算三方面。 要考慮下列三方面的條件：,討論結構的組成規(guī)律和合理形式, 確定結構的計算簡圖。討論結構內力和變形的計算方法, 以進行結構的強度和剛度驗算。討論結構的穩(wěn)定性以及在動力荷載作用下的響應。,（1）力系的平衡條件及運動條件;（2）變形的幾何連續(xù)條件;（3）應力與變形間的物理條件（本構方程）。,3） 結構力學的研究方法,4、課程教學中的能力培養(yǎng),1. 分析能力,選擇

6、結構計算簡圖的能力力系平衡分析和變形幾何分析的能力選擇計算方法的能力,2. 計算能力,對各種結構進行計算或確定計算步驟的能力;對計算體系進行定量校核或定性判斷的能力;初步具有使用結構計算程序的能力。,3. 自學能力,復習已學的知識——即精讀教材；攝取新的知識——即閱讀參考書;理解、分析、概括、整理、運用所學知識。,4. 表達能力,作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計算書書寫整潔。,5、思考題,1. 桿件結構、板殼結構與實體結構的主要差

7、別是什么？,2. 結構力學、材料力學、彈性力學的研究對象的主要差別是什么？,3. 常見的雨傘、降落傘和氣球各屬于那種（張拉式薄膜結構充氣式薄膜結構）薄膜結構？,計算簡圖——可以代替某一實際結構用一個簡化的簡化圖形。,一、確定計算簡圖的原則,（1） 從實際出發(fā)——計算簡圖要反映結構的主要性能。,（2）分清主次,略去細節(jié)——計算簡圖要便于計算。,二、 計算簡圖的簡化要點,多數情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將實際空間結構分解為平面結構

8、。,1.結構體系的簡化,§1-2 結構的計算簡圖及簡化要點,注意：有些結構具有明顯的空間特征而不宜簡化成平面結構。,2. 桿件的簡化,由于桿件的截面尺寸通常比桿件長度小得多，因此在計算簡圖中，用軸線代替實際桿件。,鉸結點,注意：當截面尺寸增大時（如超過長度的1／4）,桿件用其軸線表示的簡化，將引起較大的誤差。,3. 桿件間連接的簡化——桿件間的連接區(qū)簡化為結點,(1) 鉸結點：,桿件間不能相對平動，但可以相對轉動；結點具有

9、x 向和 y 向反力，但無彎矩。,(2) 剛結點：,桿件間不能相對平動，也不能相對轉動；結點處既有x和y 向反力，也有彎矩。,(3) 組合結點：,同一結點處，有些桿件為剛結，有些為鉸接。,組合梁（加勁梁）,計算簡圖,組合結點,4. 結構與基礎間連接的簡化,(1) 滾軸支座：,可以水平移動和轉動，不能豎向移動；具有豎向反力。,計算簡圖,滾軸支座,(2) 鉸支座,鉸支座,(3) 定向支座,(4) 固定支座,,固定支座,5. 材料性質的簡化,

10、6. 荷載的簡化,荷載按其分布情況可以簡化為集中荷載和分布荷載。,在結構計算中，對組成各構件的材料一般都假設為連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。,例：廠房結構的簡化,原結構,平面簡化,屋頂計算簡圖,計算簡圖,例：桁架橋結構的簡化,三、思考題,1. 什么是結構的計算簡圖?,2. 如何選擇結構的計算簡圖?,3. 將下簡化成計算簡圖。,2) 拱： 軸線為曲線，其力學特點是在豎向荷載作用下能產生水平推力。,,1. 按幾何形狀分類,

11、1) 梁：受彎構件，但在豎向荷載作用下不產生水平力；其軸線通常為直線（有時也為曲線）。,§1-3 桿件結構的分類,3) 桁架：由多根直桿組成，且所有結點都是鉸結點；其受力特點是各桿只受軸力。,5) 組合結構：由多根桿件組成， 其中含有組合結點;各桿中有的桿件可產生彎矩、剪力和軸力，有的則只產生軸力。,4) 剛架：也由直桿組成，但結點中含有剛結點；各桿均有可能產生彎矩、剪力和軸力，但主要以受彎為主。,2. 按計算特點分類,2

12、) 超靜定結構: 結構在任意荷載作用下，其反力和內力由平衡條件不能唯一確定，而必須同時考慮變形條件才能唯一確定。,1) 靜定結構 ：結構在任意荷載作用下，其反力和內力可由平衡條件唯一確定。,思考題：識別下列桿系結構,梁,剛架,剛架,組合結構,桁架,拱,返 回,活載：在建筑物施工和使用期間，大小、位置會發(fā)生變化的荷載。對結構的作用效應是不確定的。,一、荷載的概念,二、荷載的分類,1、按作用時間的長短分類,恒載：長期作用在結構上

13、的不變荷載（如：結構構件的自重、土壓力等）。對結構的作用效應是確定的。,荷載是主動作用于結構的外力。 例如，結構的自重、水壓力、土壓力、風載等，廣義的荷載還包括使結構產生內力的其他因素（如：溫度變化、基礎沉陷、材料脹縮等）。,§1-4 荷載的分類,移動荷載：在結構上的作用位置是移動的（如：汽車荷載，吊車荷載）。,2、按作用位置是否固定分類,固定荷載： 在結構上的作用位置是固定的（如：恒載、風載、雪載）。,動力荷載： 隨時間迅

14、速變化，使結構產生顯著振動，因而慣性力的影響不能忽略（如：沖擊荷載、地震荷載等。車輛荷載、風荷載在通常的設計中視為靜載, 但在特殊情況下按動載考慮）。,靜力荷載： 數量、位置、大小等不隨時間變化或變化極為緩慢，不使結構產生顯著的振動，因而慣性力的影響可以忽略（如：恒載、雪載）。,3、按荷載作用的性質分類,4、按結構與荷載接觸的情況分類,間接荷載（結點荷載）—— 荷載不是直接作用而是通過縱橫梁系間接地作用于結構（主梁上的荷載）。,直接荷載

15、—— 直接作用于結構上的荷載（縱梁上的荷載）。,三、思考題,1. 移動荷載與動力荷載的主要區(qū)別是什么?,2. 恒載和活載對結構的影響有何不同？,答：恒載對結構的作用效應是確定的，內力計算時只需要將恒載按固定荷載作用于結構上，再進行計算即可；活載對結構的作用效應是不確定的，由于活載的大小和位置是變化的，因此內力計算時應將活載作用于結構不同的位置分別計算，經比較找出對結構最不利的作用位置，再計算此時的內力。,楊弗康等編的《結構力學》,幾點說

16、明,主要教學參考書有面向21世紀《結構力學 I》,龍馭球等編的《結構力學教程I》,,李廉坤等編的《結構力學》,課程成績組成,課堂討論成績 10分 平時作業(yè)成績 20分期末考試成績 70分,小論文加分成績,,,第一組：1班1-23, 第二組：1班24-46第三組：2班1-22, 第四組: 2班23-44。,,,從下一次課開始，每次一組同學準備參加課堂討論（被提問），其他同學自由參加。有作業(yè)的話也按組批改，也即每次只改一組。

17、,兩個班的同學分成4組：,平時作業(yè)可以討論，但應該獨立完成。作業(yè)抄襲的話扣一次作業(yè)成績。,,,將不定期（可能通知也可能不通知）有一些小測驗，既起到點名的作用，也是一次平時成績。三次無故曠課取消考試資格，總成績按0分登記。,,,部分內容要求大家自學，并要求寫讀書摘記作成績的一部分。而且一些內容期末考試是要考的。,無數經驗證明，多做作業(yè)、勤思考總結才能較好掌握結構力學。不做作業(yè)是不可能掌握結構力學的??！E-mail: ghbxytc@12