结构力学绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1-1,结构力学研究的对象及任务,1-2,荷载的分类,1-3,结构的计算简图,1-5,结构的分类,1-4,支座和结点的类型,第一章 绪论,1-1 结构力学研究的对象及任务1-2 荷载的分类1-,钢结构,88,层高,420m,（曾名列亚洲第一、世界第三）,上海金贸大厦,1-1,结构力学的研究对象及任务,如：,房屋结构、,桥梁结构,、,特种结构等。,大坝结构,、,建筑物和工程设施中,承受、传递荷载,而起,骨架作用,的部分称为工程结构，简称为,结构,。,1.,结构,世界第一拱,(,钢结构跨径,550m),斜拉桥,长江三峡工程,水利工程的拱坝,中国民航飞机,高速列车,宇宙飞船,钢结构上海金贸大厦1-1 结构力学的研究对象及任务如：房屋,2.,结构力学的研究对象,结构力学,:,结构,+,力学,几门力学课程研究对象比较,:,材料力学,:,研究单个杆件,;,弹性力学,:,研究杆件（更精确）、板、壳、及块体等非杆状结构。,结构力学,:,研究由杆件系统,（,Framed Structure,）,组成的工程结构,即,杆系结构,;,理论力学,:,研究质点，质点系，刚体,;,1-1,结构力学的研究对象及任务,2.结构力学的研究对象结构力学:结构+力学几门力学课程,3.,结构力学的研究任务,(2),研究结构在荷载等因素作用下的内力（,强度,）及位移（,刚度,）计算。,强度,结构在外力作用下是否会破坏的问题。（如：桥在火车作用下的内力计算问题）。,刚度,结构在外力作用下变形是否满足规定值。（如：桥在火车作用下的位移、挠度、转角计算）。,(,3),研究结构的,稳定性,及,动力荷载作用,下的反应。,稳定性,受压构件在轴向压力作下，能否保持其直线平衡状态。杆件如受压后变弯,失稳,(1),研究结构的组成规则和合理形式。,1-1,结构力学的研究对象及任务,3.结构力学的研究任务(2)研究结构在荷载等因素作用下,理论分析,、,实验研究,和,数值计算,三方面。结构力学的计算方法众多，但所有方法都要考虑下列三方面的条件：,（,1,）力系的平衡条件及运动条件,;,（,2,）变形的几何连续条件,;,（,3,）应力与变形间的物理条件（或称为本构方程）。,4.,结构力学的研究方法,1-1,结构力学的研究对象及任务,理论分析、实验研究和数值计算三方面。结构力学的计算方,荷载：,作用在结构上的,主动力,。,例如，结构的自重、水压力、土压力、风载等，,在建筑物施工和使用期间，大小、位置会发生变化的荷载。,1,、按作用时间的长短分类,长期作用在结构上的不变荷载（如：结构构件的自重、土压力等）。,思考：,恒载和活载对结构的影响有何不同？,活载：,恒载：,广义荷载,:,还包括使结构产生内力的其他因素。,例如，温度变化、基础沉陷、材料胀缩等。,1-2,荷载的分类,荷载：作用在结构上的主动力。,在结构上的作用位置是移动的（如：,汽车荷载,，,吊车荷载,）。,2,、,按作用位置是否固定分类,在结构上的作用位置是固定的（如：恒载、风载、雪载）。,固定荷载,：,移动荷载,：,1-2,荷载的分类,3,、按荷载作用的性质分类,数量、位置、大小等不随时间变化或变化极为缓慢，不使结构产生显著的振动，因而,惯性力,的影响可以,忽略,（如：恒载、雪载）。,静力荷载：,在结构上的作用位置是移动的（如：汽车荷载，吊车荷载）。2、,随时间迅速变化，使结构产生显著振动，因而,惯性力的影响不能忽略,（如：冲击荷载、地震荷载等。车辆荷载、风荷载在通常的设计中视为静载,但在特殊情况下按动载考虑）。,动力荷载：,1-2,荷载的分类,4,、按结构与荷载接触的情况,分类,荷载不是直接作用而是通过纵横梁系间接地作用于结构（主梁上的荷载）。,直接作用于结构上的荷载（纵梁上的荷载）。,直接荷载：,间接荷载（结点荷载）：,随时间迅速变化，使结构,1,、计算简图：,将一个具体的工程结构物用一个简化的受力图形来表示。,选择计算简图时，要它能反映工程结构物的如下特征：,1,受力特性,（荷载的大小、方向、作用位置）；,2,几何特性,（构件的轴线、形状、长度）；,3,支承特性,（支座的约束反力性质、杆件连接形式）。,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。,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。,1-3,结构的计算简图,1、计算简图：将一个具体的工程结构物用一个简化的受力图形,对实际结构体系主要进行如下的简化：,(1),结构整体的简化（如分解为平面结构）；,(2),杆件的简化（杆轴表示，荷载作用杆轴）；,(3),杆件间连接的简化（铰结点、刚结点）；,(4),结构与基础间连接的简化（支座表示）；,(5),荷载的简化（集中荷载、分布荷载）；,(6),材料性质的简化。,2,、简化方法,1-3,结构的计算简图,对实际结构体系主要进行如下的简化：(1)结构整体的简化,(1),结构整体的简化（如分解为平面结构）；,多数情况下，可以忽略一些次要的空间约束，将实际空间结构分解为平面结构。,注意：,有些结构具有明显的空间特征而不宜简化成平面结构。,1-3,结构的计算简图,2,、简化方法,(1)结构整体的简化（如分解为平面结构）；多数情况,(2),杆件的简化（杆轴表示，荷载作用杆轴）；,由于杆件的截面尺寸通常比杆件长度小得多，因此在计算简图中，用轴线代替实际杆件。,注意：,当截面尺寸增大时（如超过长度的,1,4,）,杆件用其轴线表示的简化，将引起较大的误差。,1-3,结构的计算简图,2,、简化方法,(2)杆件的简化（杆轴表示，荷载作用杆轴）；由于杆,(5),荷载的简化（集中荷载、分布荷载）；,(6),材料性质的简化。,在结构计算中，对组成各构件的材料一般都假设为连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。,(3),杆件间连接的简化（铰结点、刚结点等）；,(4),结构与基础间连接的简化（支座表示）；,1-3,结构的计算简图,2,、简化方法,(5)荷载的简化（集中荷载、分布荷载）；(6)材,3,、简化实例,1-3,结构的计算简图,3、简化实例1-3 结构的计算简图,1-3,结构的计算简图,3,、简化实例,1-3 结构的计算简图3、简化实例,1-3,结构的计算简图,3,、简化实例,1-3 结构的计算简图3、简化实例,1-4,支座和结点的类型,一、支座,：把结构与基础联系起来的装置。,1.,活动铰支座,(,Roller support,),限制一个方向的位移,A,V,A,计算简图,1-4 支座和结点的类型一、支座：把结构与基础联系起来的装,2.,固定铰支座,(,Hinge support,),A,V,A,H,A,1-4,支座和结点的类型,限制两个方向位移,2.固定铰支座(Hinge support)AVAHA,3.,固定端,(,Fixed support,),A,M,A,V,A,H,A,限制三个方向位移,1-4,支座和结点的类型,3.固定端(Fixed support)AMAVAHA 限,4.,滑动支座,(,Fixed support,),限制两个方向位移,1-4,支座和结点的类型,4.滑动支座(Fixed support)限制两个方向位移,1-4,支座和结点的类型,5.,弹性支座,(,Elastic support,),抗移动弹性支座,抗转动弹性支座,1-4 支座和结点的类型5.弹性支座(Elastic,二、,结点,：结构中杆件相互联结的地方,。,1.,铰结点,(,Hinge joint,),杆件间不能相对平动，但可以相对转动；结点具有,x,向和,y,向反力，但无弯矩。,1-4,支座和结点的类型,二、结点：结构中杆件相互联结的地方。1.铰结点(Hinge,2.,刚结点,(,Rigid joint,),杆件间不能相对平动，也不能相对转动；结点处既有,x,和,y,向反力，也有弯矩。,1-4,支座和结点的类型,2.刚结点(Rigid joint)杆件,3.,组合结点,同一结点处，有些杆件为刚结，有些为铰接。,组合梁,（加劲梁）,1-4,支座和结点的类型,3.组合结点 同一结点处，有些杆件为刚结，有些为铰接。,（,1,）杆件结构,由杆件组成的结构（杆件的几何特征是横截面尺寸比长度小很多）。如：梁、拱、桁架、刚架。,（,2,）板壳结构,结构的形状是平面或曲面，它的厚度比长度和宽度小得多。如：楼板、地下连续墙、壳体屋盖。,1.,从几何角度分类,（,3,）实体结构,长、宽、厚三个方向尺寸相当。如,:,大坝、,挡土,墙,。,1-5,结构的分类,（1）杆件结构由杆件组成的结构（杆件的几何特,2.,按受力特性的不同分类,(1),梁,(,Beam,),是一种受弯杆，轴线为直线，有单跨与多跨的。,简支外伸梁 多跨连续梁,简支梁,悬臂梁,1-5,结构的分类,2.按受力特性的不同分类 (1)梁(Beam),(2),拱,(,Arch,),：轴线是曲线，竖向荷载作用下产生水平支承推力。,1-5,结构的分类,(2)拱(Arch)：轴线是曲线，竖向荷载作用下产生水平,(3),刚架,(,Frame,),：由直杆组成，并具有刚结点。,(,bending,shearing and tension or compression,）,主要以受弯为主。,多跨多层空间刚架,1-5,结构的分类,(3)刚架(Frame)：由直杆组成，并具有刚结点。多跨多,(4),桁架,(,Truss,):,所有结点均为铰结点，各杆仅受轴力,。,1-5,结构的分类,(4)桁架(Truss):所有结点均为铰结点，各杆仅受轴,(5),组合结构,(,Composite structure,):,桁架与梁或刚架组合在一起。,部分桁架杆，部分梁式杆的结构,梁式杆,桁架杆,1-5,结构的分类,(5)组合结构(Composite structure):,(6),悬索结构,(,cable-suspended structure,),1-5,结构的分类,(6)悬索结构(cable-suspended struc,3.,按杆件系统的轴线是否在同一平面内,分类,4.,按内力是否静定分类,1-5,结构的分类,3.按杆件系统的轴线是否在同一平面内分类4.按内力是否静,本章重点,一、与相关课的关系,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。,3,、“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。,本章重点一、与相关课的关系1、“理力”、“材力”是“结构力学,二、如何选择结构的计算简图,三、各种结点，支座的计算简图形式,四、通过结构力学的学习，,逐步培养如下能力,1.,分析能力,（,1,）选择结构计算简图的能力,（,2,）力系平衡分析和变形几何分析的能力，是结构分析的两个看家本领，要在反复运用中加以融会贯通，逐步提高，力求达到正确、熟练、灵活运用的水平。,（,3,）选择计算方法的能力,方法众多，要了解各种方法的特点和最适用的场合，具有根据具体问题选择恰当计算方法的能力。,本章重点,二、如何选择结构的计算简图三、各种结点，支座的计算简图形,2.,计算能力,（,1,）对各种结构进行计算或确定计算步骤的能力,;,（,2,）对计算体系进行定量校核或定性判断的能力,;,（,3,）初步具有使用结构计算程序的能力。,3.,自学能力,自学能力就是在没有教师指导的情况下自己获取知识的能力，它包括三个方面：,（,1,）复习已学的知识,即,精读,