1、1河北大學建筑工程學院力學教研室 牛曉燕2結構力學課程簡介 結構力學課程是土木工程專業的一門主要技術基礎課程。其主要任務是掌握桿件結構的計算原理和計算方法，了解各類結構的受力性能，為學習后繼專業課程以及進行結構設計和科學研究打好基礎，培養結構分析與計算等方面的能力。3結構力學成績評定方法1、 “結構力學”為考試課程。期末考試成績占70，平時成績占30。 2、平時成績由以下四部分組成： （1）作業及平時測驗占15； （2）課堂筆記占5； （3）回答問題占5； （4）出勤、著裝及遵守課堂記律等占5。4第一章 緒 論1-1 結構力學的內容和學習方法1-2 結構計算簡圖51-1 結構力學的內容和學習方

2、法一、結構 建筑物或構筑物中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為結構。如：房屋中的梁柱體系、橋梁、水壩等等都是工程結構的例子。 6萬里長城7天安門城樓8國家大劇院 9三峽大壩10印度泰姬陵11意大利比薩斜塔12凱旋門13埃菲爾鐵塔14吉隆坡石油雙塔15 橋梁16趙州橋17青馬大橋18舊金山大橋19二、結構分類1. 桿系結構鋼結構梁、柱由桿件長度l遠大于橫截面尺寸b、h的細長桿組成的結構。20埃菲爾鐵塔212. 板殼結構悉尼歌劇院厚度遠小于其長度和寬度的結構。22清華大禮堂233. 實體結構長、寬、高三個尺寸相近的結構。三、結構力學研究的對象和內容1. 研究對象2. 研究內容 結構力學研究由細長

3、桿件組成的平面桿系結構，如：梁、桁架、剛架、拱及組合結構等。 平面桿件體系的幾何構造分析； 討論結構的強度、剛度、穩定性、動力反應以及結構極限荷載的計算原理和計算方法等。24 強度計算在于保證結構物使用中的安全性，并符合經濟要求。 剛度計算在于保證結構物不會產生過大的變形從而影響使用。 穩定性驗算在于保證結構不會產生失穩破壞。 幾何構造分析主要是討論幾何不變體系的組成規律，因為只有幾何不變體系才能作為結構來使用。25 動力分析是研究結構的動力特性以及在動荷載作用下的動力反應 結構受到的地震力、結構的位移、速度、加速度及動內力等。 極限荷載的求解是為了充分發揮結構的承載能力，由討論結構的彈性計算

4、轉變為塑性計算。26四、結構力學的發展 我國的木架建筑在新石器時代晚期就初具規模。 隋代建造的趙州橋，它那造型藝術與結構功能的巧妙統一，結構形式與材料性能的巧妙結合，堪稱一絕。 秦代時期的都江堰，設計精巧，規模宏偉，至今仍發揮著灌溉作用。 十九世紀前半期，形成了結構力學理論的初步基礎，并從古典力學中劃分出來，成為一門獨立的學科。 十九世紀后半期，建立了關于結構變形和超靜定結構的一般理論。 二十世紀初期，產生了位移法及其派生的各種漸進法和近似法。 隨著生產力的不斷發展，塑性理論、結構穩定和結構動力學的計算理論也有了迅速的發展。 二十世紀中期，計算機用于結構力學，使結構力學為生產建設服務的能力有了

5、量級上的變化。這種強有力的計算手段，使空間結構、 特殊結構、 結構抗震、 結構的彈塑性分析以及結構優化設計的理論與方法得到了迅速的發展和應用。！27理論力學理論力學28材料力學材料力學趙州橋趙州橋悉尼鋼鐵拱橋悉尼鋼鐵拱橋小麥倒伏問題小麥倒伏問題吊車吊車測力平臺測力平臺291-2 結構計算簡圖一、選取結構的計算簡圖必要性、重要性： 將實際結構作適當地簡化，忽略次要因素，顯示其基本的特點。這種代替實際結構的簡化圖形，稱為結構的計算簡圖。合理地選取結構的計算簡圖是結構計算中的一項極其重要而又必須首先解決的問題。二、選取結構的計算簡圖的原則：1、能反映結構的實際受力特點，使計算結果接近實際情況。2、忽

6、略次要因素，便于分析計算。三、影響計算簡圖選取的主要因素：1、結構的重要性 ：重要結構精；次要結構粗；2、設計階段：初步設計粗；技術設計精；3、計算問題的性質：靜力計算精； 動力計算粗；4、計算工具：先進精； 簡陋粗。30四、結構簡化的幾個主要方面1、結構體系的簡化一般結構實際上都是空間結構，各部相連成為一空間整體，以承受各方向可能出現的荷載。在多數情況下，常忽略一些次要的空間約束，而將實際結構分解為平面結構。2、桿件的簡化桿件用其軸線表示，桿件之間的連接區用結點表示，桿長用結點間距表示，荷載作用于軸線上。3、結點的簡化桿件間的連接區通常簡化成為三種理想情況：（1）鉸結點：約束各桿端不能相對移

7、動，但可相對轉動；可以傳遞力，不能傳遞力矩。（2）剛結點：連接各桿端既不能相對移動，又不能相對轉動；既可以傳遞力，又可傳遞力矩。（3）組合結點：是一些桿端為剛結，另一些桿端為鉸結。！31321-2 結構計算簡圖一、支座和支座反力1. 固定支座AB模型工程實例把結構與基礎聯結起來的裝置稱為支座。 33簡圖：特點：1) 桿端截面A不產生線位移和角位移；2) 桿端截面A有反力矩以及沿x、y方向的反力。xAFyAFAMAA342. 固定鉸支座特點：1) 桿端截面A無線位移，可以自由轉動；2) 桿端截面A產生沿x、y方向的反力。模型AxAFyAFxAFyAFA353. 輥軸支座特點：1) 桿端A產生垂直

8、于鏈桿方向的線位移；2) 桿端A產生的支座反力沿鏈桿方向作用。AyAFA364. 滑動支座（定向支座）特點：1）桿端A無轉角，不能產生沿鏈桿方向的線位移，可以產生垂直于鏈桿方向的線位移；2）桿端A存在反力矩以及沿鏈桿方向的反力。模型AyAFAMAyAFAMA37二、幾種桿系結構1. 梁1）單跨梁超靜定梁 靜定梁2）多跨梁靜定多跨梁連續梁梁的特點： 梁的軸線通常為直線，在豎向荷載作用下，截面存在彎矩、剪力和軸力。382. 剛架靜定剛架超靜定剛架剛架的特點：1）剛架通常由梁和柱等直桿組成，桿件與桿件連結的結點多為剛結點；2）荷載作用下桿件截面存在彎矩、剪力和軸力。393. 拱拉桿拱拉桿無鉸拱三鉸拱

9、HFHFPFVFVF拱的特點：2) 拱軸截面的軸力較大，彎距和剪力較小。1) 拱的軸線為曲線，在豎向荷載作用下支座有水平推力 （見圖)；HF404. 桁架和組合結構靜定桁架超靜定桁架組合結構41特點：1) 桁架由直桿組成，所有結點都是鉸結點，荷載作用于結點上，各桿只受軸力；2) 組合結構則是由梁式桿和鏈桿組成，其中梁式桿以受彎為主，內力不僅有軸力，還有彎矩和剪力。三、 荷載1. 按荷載作用時間長短可分為：恒載永久作用在結構上的荷載。如自重等?；钶d荷載有時作用在結構上，有時又不作用在結構上。如：樓面活荷載，雪荷載。422. 按荷載作用位置可分為：固定荷載作用位置不變的荷載，如自重等。移動荷載荷載作用在結構上的位置是移動的，如吊車荷載、橋梁上的汽車和火車荷載。3. 按荷載作用的性質可分為： 靜荷載荷載的大小、方向、位置不隨時間變化或變化很緩慢的荷載。恒載都是靜荷載。 動荷載 荷載的大小、方向隨時間迅速變化，使結構產生顯著振動，結構的質量承受的加速度及慣性力不能忽略?；秃吮ǖ臎_擊波荷載、地震荷載和風荷載等都是動力荷載。