第1章結(jié)構(gòu)力學(xué)緒論課件分解

結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)

Structuralmechanics

第1章緒論§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)要求

一、結(jié)構(gòu)的概念與分類1.概念：由基本構(gòu)件按一定方式聯(lián)結(jié)而成的承受荷載并傳遞荷載的骨架稱為結(jié)構(gòu)。2.分類

（1）按幾何特征分：（2）按桿件系統(tǒng)的軸線是否在同一平面內(nèi)分：（3）按內(nèi)力是否靜定分：二、課程的主要研究對象

理論力學(xué)——研究物體機械運動的基本規(guī)律，靜力學(xué):研究的是剛體的平衡問題材料力學(xué)——以研究單個桿件為主結(jié)構(gòu)力學(xué)——研究平面桿件結(jié)構(gòu)彈塑性力學(xué)——研究板、殼、及實體結(jié)構(gòu)

三、學(xué)習(xí)任務(wù)

1.研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律，以保證在荷載作用下結(jié)構(gòu)各部分不致發(fā)生相對運動。探討結(jié)構(gòu)的合理形式，以便能有效地利用材料，充分發(fā)揮其性能。2.計算由荷載、溫度變化、支座沉陷等因素在結(jié)構(gòu)各部分所產(chǎn)生的內(nèi)力，為結(jié)構(gòu)的強度計算提供依據(jù)，以保證結(jié)構(gòu)滿足安全和經(jīng)濟的要求。3.

計算由上述各因素所引起的變形和位移，為結(jié)構(gòu)的剛度計算提供依據(jù)，以保證結(jié)構(gòu)在使用過程中不致發(fā)生過大變形。4.分析動力荷載作用下的特性及反應(yīng)。四、能力培養(yǎng)

分析能力——選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖的能力、對結(jié)構(gòu)受力進行平衡分析、對結(jié)構(gòu)變形和位移進行幾何分析、選擇計算方法的能力。

計算能力——計算、校核、判斷，需要作大量的習(xí)題。

自學(xué)能力——消化已學(xué)的知識，提取新的知識，以理解為主。

表達能力——作業(yè)要整潔、清晰、步驟分明，思路清楚?！?-2結(jié)構(gòu)的計算簡圖一、計算簡圖的概念和簡化原則1.概念：將實際結(jié)構(gòu)進行抽象和簡化，使之既能反映實際工程的主要受力和變形特征，同時又能使計算大大簡化。這種經(jīng)合理簡化，用來代替實際結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型叫做結(jié)構(gòu)的計算簡圖。2.簡化原則（1）計算簡圖要盡可能反映實際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形特點，使計算結(jié)果安全可靠；

（2）略去次要因素，便于分析和計算。二、簡化要點1．結(jié)構(gòu)體系的簡化：由空間向平面簡化2．桿件的簡化：以桿件的軸線代替桿件3．結(jié)點的簡化：桿件之間的連接由理想結(jié)點來代替（1）鉸結(jié)點：鉸結(jié)點所連各桿端可獨自繞鉸心自由轉(zhuǎn)動，不存在結(jié)點對桿的轉(zhuǎn)動約束，不會傳遞力矩，只能傳遞軸力和剪力，一般用小圓圈表示。如圖1所示。

（2）剛結(jié)點：結(jié)點對桿端的轉(zhuǎn)動有約束作用，轉(zhuǎn)動時各桿間的夾角保持不變。桿端除產(chǎn)生軸力和剪力外，還產(chǎn)生彎矩。如圖2所示。（3）組合結(jié)點（半鉸）：剛結(jié)點與鉸結(jié)點的組合體。圖1鉸結(jié)點圖2剛結(jié)點

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．支座的簡化（1）

固定鉸支座（簡稱鉸支座）

如圖3所示的結(jié)構(gòu)，預(yù)制柱插入杯形基礎(chǔ)，四周用瀝青麻絲填實。(2)

可動鉸支座（又稱活動鉸、輥軸、鏈桿支座）在單層多跨并有縱向變形縫的廠房中，當(dāng)中柱為單柱時，搭在中柱柱頂?shù)钠渲幸婚菁軐⒅苯訑R置于鋼滾軸上，而鋼滾軸擱置于柱頂或牛腿頂面上。如圖4(a)所示。(3)

固定支座

在實際工程中，有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件既不能發(fā)生任何方向的移動，也不能發(fā)生任何角度的轉(zhuǎn)動。如圖5(a)所示。(4)

定向支座（滑動支座）

在實際工程中，為了簡化計算而利用對稱性時，常會用到定向支座。這種支座能夠限制結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動和一個方向上的移動，但允許在另一個方向上的滑動。如圖6所示。5

．荷載的簡化荷載的簡化是指將實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件上所受到的各種荷載簡化為作用在構(gòu)件縱軸上的線荷載、集中荷載或力偶。在簡化時應(yīng)注意力的作用點、方向和大小。6

．材料性質(zhì)的簡化在力學(xué)計算中一般都把各構(gòu)件材料假設(shè)為均勻、連續(xù)、各向同性、完全彈性或彈塑性的，但對于混凝土、鋼筋混凝土、磚、石等材料有一定程度的近似性。三、計算簡圖示例例1．如圖7(a)所示為某排架結(jié)構(gòu)單層廠房的剖面圖，圖7(b)為其平面布置圖，屋面板為大型預(yù)應(yīng)力屋面板，基礎(chǔ)為獨立杯形基礎(chǔ)，并用細石混凝土灌縫，試確定該排架結(jié)構(gòu)的計算簡圖。解：（1）

結(jié)構(gòu)的簡化

①結(jié)構(gòu)體系的簡化將該空間結(jié)構(gòu)簡化為一平面體系的結(jié)構(gòu)，即取一平面排架作為研究對象，而不考慮相鄰排架對它的影響。

②結(jié)構(gòu)構(gòu)件的簡化

柱用其軸線表示，屋架因其平面內(nèi)剛度很大，故也可用一直桿表示。

（2）

結(jié)點的簡化

在該平面排架內(nèi)的結(jié)點只有屋架與柱的連接結(jié)點，一般該結(jié)點均為螺栓連接或焊接，結(jié)點對屋架轉(zhuǎn)動的約束較弱，故可簡化為鉸結(jié)點。

（3）

支座的簡化由于柱插入基礎(chǔ)后，用細石混凝土灌縫嵌固，限制了柱在豎直方向和水平方向的移動及轉(zhuǎn)動，因此柱下按固定支座考慮。（4）

荷載的簡化該平面排架結(jié)構(gòu)的計算簡圖如圖8所示。

例2．現(xiàn)澆整體式框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系的簡化。

如圖9(a)所示的框架結(jié)構(gòu)是由橫向框架和縱向框架組成的空間結(jié)構(gòu)，要精確計算其內(nèi)力是十分困難的。為了簡化計算通常忽略它們之間的空間聯(lián)系，而將空間結(jié)構(gòu)體系簡化為橫向和縱向平面框架計算，并取出具有代表性的一榀或幾榀框架作為計算單元。

一般可取縱向邊框架、縱向中框架、橫向邊框架和橫向中框架共四榀作為計算單元。

由于現(xiàn)澆整體式框架結(jié)構(gòu)的梁柱結(jié)點是現(xiàn)澆成整體的，縱梁和橫梁的梁端彎矩可通過該結(jié)點進行傳遞和分配，所以該結(jié)點一般認為是剛結(jié)點。柱下端一般與基礎(chǔ)整體澆注在一起，可簡化為固定支座，見圖9(b）、(c)。圖9§1-3平面桿件結(jié)構(gòu)和荷載的分類一、平面桿件結(jié)構(gòu)的分類

1.梁梁是一種受彎構(gòu)件，軸線常為一直線，可以是單跨梁，也可以是多跨連續(xù)梁，其支座可以是鉸支座、可動鉸支座，也可以是固定支座。如圖10(a)為單跨梁，圖10(b)為多跨連續(xù)梁。2.拱拱的軸線為曲線，在豎向力作用下，支座不僅有豎向支座反力，而且還存在水平支座反力，拱內(nèi)不僅存在剪力、彎矩，而且還存在軸力。圖10(c)所示為一兩鉸拱。

3.剛架剛架由梁、柱組成，梁、柱結(jié)點多為剛結(jié)點，柱下支座常為固定支座，在荷載作用下，各桿件的軸力、剪力、彎矩往往同時存在，但以彎矩為主。如圖10(d)所示。4.桁架由若干桿件通過鉸結(jié)點連接起來的結(jié)構(gòu)，各桿軸線為直線，支座常為固定鉸支座或可動鉸支座，當(dāng)荷載只作用于桁架結(jié)點上時，各桿只產(chǎn)生軸力，如圖10(e)所示。5.組合結(jié)構(gòu)即結(jié)構(gòu)中部分是鏈桿，部分是梁或剛架，在荷載作用下，鏈桿中往往只產(chǎn)生軸力，而梁或剛架部分則同時還存在彎矩與剪力，如圖10(f)所示。圖10梁(Beam)拱(Arch)

剛架(Frame)

剛架(Frame)

桁架(Truss)

桁架(Truss)

二、荷載的分類

荷載是主動作用在結(jié)構(gòu)上的外力，如結(jié)構(gòu)自重、人的重量、水壓力、風(fēng)壓力等。根據(jù)特征的不同，荷載可有下列的分類：

1.根據(jù)荷載作用時間的久暫，荷載可分為恒荷載和活荷載（也叫可變荷載）。

恒荷載是長期作用在結(jié)構(gòu)上的大小和方向不變的荷載，如結(jié)構(gòu)的自重等，活荷載是隨著時間的推移，其大小、方向或作用位置發(fā)生變化的荷載，如雪荷載、風(fēng)荷載、人的重量等。

2.根據(jù)荷載的分布范圍，荷載可分為集中荷載和分布荷載。

集中荷載是指分布面積遠小于結(jié)構(gòu)尺寸的荷載，如吊車的輪壓，由于這種荷載的分布面積較集中，因此在計算簡圖上可把這種荷載作用于結(jié)構(gòu)上的某一點處。

分布荷載是指連續(xù)分布在結(jié)構(gòu)上的荷載，當(dāng)連續(xù)分布在結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點上時叫體分布荷載，當(dāng)連續(xù)分布在結(jié)構(gòu)表面上時叫面分布荷載，當(dāng)沿著某條線連續(xù)分布時叫線分布荷載，當(dāng)為均勻分布時叫均布荷載。3.根據(jù)荷載位置的變化情況，荷載可分為固定荷載和移動荷載。

固定荷載是指荷載的作用位置固定不變的荷載，如所有恒載、風(fēng)載、雪載等；

移動荷載是指在荷載作用期間，其位置不斷變化的荷載，如吊車梁上的吊車荷載、鋼軌上的火車荷載等。4.根據(jù)荷載的作用性質(zhì)，荷載可分為靜力荷載和動力荷載。

靜力荷載的數(shù)量、方向和位置不隨時間變化或變化極為緩慢，因而不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的運動，例如結(jié)構(gòu)的自重和其它恒載；

動力荷載是隨時間迅速變化的荷載，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的運動，例如錘頭沖擊鍛坯時的沖擊荷載、地震作用等?！?-4結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)方法一、課程定位結(jié)構(gòu)力學(xué)是土建工程專業(yè)一門必修的主要技術(shù)基礎(chǔ)課，在專業(yè)學(xué)習(xí)中有承上啟下的作用。前續(xù)課程：《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》等后續(xù)課程：《混凝土結(jié)構(gòu)》、《鋼結(jié)構(gòu)》、《砌體結(jié)構(gòu)》、《抗震設(shè)計》等二、學(xué)習(xí)方法1．注意理論聯(lián)系實際，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)2．注意掌握分析方法與解題思路3．注意對基本概念和原理的理解，多做習(xí)題1、字體安裝與設(shè)置如果您對PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項卡中，點擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”。（如下圖）在圖“替換”下拉列表中選擇要更改字體。（