结构力学第一章
2、刚架:刚架由梁和柱组成,结点多为刚结点。其内力 一般有弯矩、剪力和轴力,以弯矩为主。
3、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。
4、桁架:桁架由直杆组成,所有结点都为理想铰结 点。当仅受结点集中荷载作用时,其内力只有轴力 (拉力和压力)。
2. 薄壁结构(或板壳结构):构件的厚度远小于长度和 宽度;
3. 实体结构:构件的长、宽、高三个尺寸大致相近。
二、结构力学的研究对象及任务
研究对象:(第一类)杆件结构 任务: 1、组成规律
2、内力计算 3、位移计算 4、稳定性计算
注意: 结构力学与材料力学的联系与区别: 材料力学研究 单根杆件的强度、刚度和稳定性; 结构力学则是研究杆 (杆件)结构的内力、位移和稳定性。
(3) 组合结点(或称半铰) 在同一个结点上,某些杆件相互刚结,而另一些 杆件相互铰结。如下图:
4.
支座的简化 结构与基础的连接装置称为支座。 支座的作用是把结构固定于基础上,结构所 受的荷载通过支座传递到基础和地基。 支座对结构的反作用力称为支座反力。 平面结构支座的类型: (1) 活动铰支座:由一根支撑链杆表示。
在实际工程结构中,杆件与杆件连接的构造做法 是多种多样的,但是计算简图中的结点通常简化为以下 三种理想情况: (1) 刚结点 刚结点的特点是:被连接的杆件在结点处既不能相对 移动,也不能相对转动;在刚结点处不但能承受和传递 力,而且能承受和传递力矩。
(2) 铰结点 铰结点的特点是:被连接的杆件在结点处不 能相对移动,但各杆可绕铰自由转动;在铰结点 处可以承受和传递力,但不能承受和传递力矩。 木屋架的结点比较接近铰结点。铰结点用小 圆圈表示。
三、结构分析的三个基本条件
无论计算强度、刚度、稳定性均涉及结构的 内力和位移。把杆件结构的内力和位移计算称为 结构分析。 结构分析一般涉及三个基本条件: 1、平衡条件——结构整体或局部都应满足。 2、变形连续条件 结构在变形前后应是连续的整体,并应满足支座 约束条件。 3、物理条件 即材料应力与应变之间的关系。
6.
材料性质的简化
本课程一般假设结构材料是理想的线性弹性 材料。 线性是指材料的应力与应变是线性关系,结 构的变形与所受的荷载成正比; 弹性是指材料在荷载作用下产生变形,而当 荷载卸除后,结构恢复原来形状,没有残余变形。
1.3 平面杆件结构的分类
结构的分类,实际上是指结构计算简图梁是一种受弯构件,其轴线通常为直线。梁 有单跨的和多跨的。其内力一般有弯矩和剪力,以弯 矩为主。
§1-2 杆件结构的计算简图
一、计算简图的定义
把实际结构适当简化,用作力学分析的计算模型 称为结构的计算简图。 由于实际工程结构的复杂性,要完全按照结 构的实际情况进行力学分析几乎是不可能的;而 从工程观点来看也是不必要的。因此,在进行结 构分析之前,一般都要对实际结构加以简化。
二、选取计算简图的一般原则
第一章 绪论
§1-1 结构力学的研究对象和任务
一、结构及其分类
建筑结构中承受荷载的骨架部分称为结构。 例如房屋中由楼板、梁、柱等组成的房屋结构;桥梁中 由桥面板、梁或桁架、桥墩等组成的桥梁结构。
结构由若干构件组成。按照结构构件的几何特征, 结构分三类:
1. 杆件结构(或杆系结构):由若干杆件组成的结构。 杆件的几何特征是外形细长,杆件长度一般是其横截面 宽度或高度的5倍以上。
三、实际结构的简化
将实际结构简化为计算简图,从以下几方面进行: 1. 结构体系的简化: 空间简化为平面 将实际的空间结构分解为若干平面 结构。 复杂简化为简单
2. 杆件的简化: 每根杆件用其轴线(截面形心的连线)表示。
3. 结点的简化: 杆件与杆件的连接处用它们轴线的交点表示, 称为结点(或节点)。
5、组合结构:组合结构是由只承受轴力的桁杆和主要 承受弯矩的梁杆(梁或刚架杆件)组成的结构,其中含 有组合结点
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 结构力学课程的性质和内容安排
一、性质:是土木工程专业一门重要的专业基础课。 二、内容: 几何组成分析 静定结构内力计算 静定结构位移计算
超静定结构内力计算
力矩分配法(手算) 矩阵位移法(电算)
基本方法 (力法、位移法) 三、课程特点与学习方法
工程使用
由于内容连贯性强,切勿欠帐。每学完一章后,应及时复习, 切实掌握。要求大家必须按时完成作业。
(2) 固定铰支座(简称铰支座): 用交于一点的两根支撑链杆或一个小圆圈表示。
(3) 固定支座
(4) 定向支座: 用垂直于支撑面的两根平行链杆表示。
(5) 弹性支座: 要考虑支座本身的弹性变形的支座,用弹簧表示。
5.
荷载的简化
在计算简图中,结构杆件是用其轴线来表示的,所以作 用在结构上的荷载也要简化为作用在杆件轴线上的力。 根据荷载的分布情况 可分为集中荷载和分布荷载。 根据荷载作用时间的久暂 可分为恒载和活载。 根据荷载作用的位置 可分为固定荷载和移动荷载。 根据荷载作用的性质 可分为静力荷载和动力荷载。
选取计算简图的一般原则是: 1、计算简图应反映实际结构的主要受力和变形性能。 2、略去次要因素,使计算简图便于计算。 对实际结构的受力分析是在计算简图中进行的,对计 算简图的合理选取,应该十分重视。 根据不同的要求和具体条件,对应不同的目的和 手段对同一实际结构可选取不同的计算简图。 初步设计阶段 可以采用比较粗略的计算简图 施工图设计阶段则应采用较为精确的计算简图 手算 可以采用简单的计算简图 电算 则可采用较为复杂的计算简图