結(jié)構(gòu)力學(xué)課件_第1章

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)第一章第一章研究對(duì)象研究對(duì)象由建筑材料按合理方式組由建筑材料按合理方式組成的建筑物和工程建設(shè)中成的建筑物和工程建設(shè)中承受、傳遞荷載起骨架作承受、傳遞荷載起骨架作用的工程體系。用的工程體系。(structure)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)將工程項(xiàng)目從論證到設(shè)計(jì)將工程項(xiàng)目從論證到設(shè)計(jì)從施工到使用期內(nèi)維護(hù)的從施工到使用期內(nèi)維護(hù)的整個(gè)過(guò)程作為大系統(tǒng)，研整個(gè)過(guò)程作為大系統(tǒng)，研究大系統(tǒng)中的各種力學(xué)問(wèn)究大系統(tǒng)中的各種力學(xué)問(wèn)題題狹義結(jié)構(gòu)力學(xué)狹義結(jié)構(gòu)力學(xué)由桿系組成的體系（由桿系組成的體系（*）廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)可變形的物體系可變形的物體系桿桿板板塊塊結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容包括控制控

2、制通過(guò)控制理論和控制技術(shù)，智能化通過(guò)控制理論和控制技術(shù)，智能化地抵御外界作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)。地抵御外界作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)。分析分析結(jié)構(gòu)在外因作用下的反應(yīng)。通過(guò)分結(jié)構(gòu)在外因作用下的反應(yīng)。通過(guò)分析使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)合理，又安析使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)合理，又安全可靠。全可靠。識(shí)別識(shí)別通過(guò)系統(tǒng)的反饋信息，確定體系內(nèi)通過(guò)系統(tǒng)的反饋信息，確定體系內(nèi)在實(shí)質(zhì)（系統(tǒng)識(shí)別）或外界作用在實(shí)質(zhì)（系統(tǒng)識(shí)別）或外界作用（荷載識(shí)別）。（荷載識(shí)別）。結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析主要研究結(jié)構(gòu)動(dòng)特性及在動(dòng)主要研究結(jié)構(gòu)動(dòng)特性及在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)反應(yīng)分析。荷載作用下的動(dòng)反應(yīng)分析。結(jié)構(gòu)靜力分析結(jié)構(gòu)靜力分析研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律、外界研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律

3、、外界因素作用下結(jié)構(gòu)受力變形及穩(wěn)定的因素作用下結(jié)構(gòu)受力變形及穩(wěn)定的計(jì)算原理和計(jì)算方法，移動(dòng)荷載作計(jì)算原理和計(jì)算方法，移動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方法。用下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方法。結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)分析結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)分析簡(jiǎn)單介紹應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)簡(jiǎn)單介紹應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的基本原理和方法。構(gòu)分析的基本原理和方法。本課以分析為主要工作本課以分析為主要工作本課與其它課程的關(guān)系本課與其它課程的關(guān)系高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué) 作為分析工具作為分析工具理論力學(xué)理論力學(xué) 著重討論物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)著重討論物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)材料力學(xué)材料力學(xué) 以單桿作為對(duì)象，討論應(yīng)力以單桿作為對(duì)象，討論應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系彈性力學(xué)彈性力學(xué) 以實(shí)體和板殼結(jié)構(gòu)

4、為研究對(duì)象以實(shí)體和板殼結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué) 重點(diǎn)研究桿系結(jié)構(gòu)，它為鋼混結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)研究桿系結(jié)構(gòu)，它為鋼混結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)，水工結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)課提供力鋼木結(jié)構(gòu)，水工結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)課提供力學(xué)基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)依據(jù)。學(xué)基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)依據(jù)。高層建筑高層建筑水利工程水利工程橋梁工程橋梁工程大跨結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)核電建筑核電建筑體育建筑體育建筑力學(xué)建模力學(xué)建模 分析實(shí)際結(jié)構(gòu)，需要利用力學(xué)分析實(shí)際結(jié)構(gòu)，需要利用力學(xué)知識(shí)、結(jié)構(gòu)知識(shí)和工程實(shí)踐經(jīng)知識(shí)、結(jié)構(gòu)知識(shí)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)科學(xué)的抽象，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)科學(xué)的抽象，并根據(jù)實(shí)際受力、變形規(guī)律等主要因素，際受力、變形規(guī)律等主要因素，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。

5、簡(jiǎn)化原則簡(jiǎn)化原則 ：盡可能符合實(shí)際；盡可能簡(jiǎn)單：盡可能符合實(shí)際；盡可能簡(jiǎn)單簡(jiǎn)化內(nèi)容簡(jiǎn)化內(nèi)容 ：體系、構(gòu)件、連接及荷載：體系、構(gòu)件、連接及荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖1.1.結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化2.2.桿件的簡(jiǎn)化桿件的簡(jiǎn)化桿件簡(jiǎn)化： 由桿的特征，截面應(yīng)力可根據(jù)截面內(nèi)力確由桿的特征，截面應(yīng)力可根據(jù)截面內(nèi)力確定，而內(nèi)力只沿桿長(zhǎng)方向變化，因此桿的簡(jiǎn)圖定，而內(nèi)力只沿桿長(zhǎng)方向變化，因此桿的簡(jiǎn)圖可用軸線代替。桿件連接點(diǎn)用結(jié)點(diǎn)表示；桿長(zhǎng)可用軸線代替。桿件連接點(diǎn)用結(jié)點(diǎn)表示；桿長(zhǎng)用結(jié)點(diǎn)間的距離表示；荷載作用點(diǎn)移到軸線上用結(jié)點(diǎn)間的距離表示；荷載作用點(diǎn)移到軸線上FP2FP1(1) (1) 鉸結(jié)點(diǎn)鉸結(jié)點(diǎn)(2) (2)

6、剛結(jié)點(diǎn)剛結(jié)點(diǎn)3.3.桿件間連接的簡(jiǎn)化桿件間連接的簡(jiǎn)化(3) (3) 定向結(jié)點(diǎn)定向結(jié)點(diǎn)連接簡(jiǎn)化：l鉸鉸 結(jié)結(jié) 點(diǎn)點(diǎn) 被連接的桿件在連接處不能被連接的桿件在連接處不能移動(dòng)但可轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)但可轉(zhuǎn)動(dòng)鉸結(jié)點(diǎn)鉸結(jié)點(diǎn)l組合結(jié)點(diǎn)組合結(jié)點(diǎn) 被連接的桿件在連接處不能移動(dòng)被連接的桿件在連接處不能移動(dòng)但部分桿可轉(zhuǎn)動(dòng)但部分桿可轉(zhuǎn)動(dòng)l剛剛 結(jié)結(jié) 點(diǎn)點(diǎn) 被連接的桿件在連接處不能移動(dòng)被連接的桿件在連接處不能移動(dòng)亦不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)亦不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)剛結(jié)點(diǎn)剛結(jié)點(diǎn)單鉸結(jié)點(diǎn)單鉸結(jié)點(diǎn)復(fù)鉸結(jié)點(diǎn)復(fù)鉸結(jié)點(diǎn)單剛結(jié)點(diǎn)單剛結(jié)點(diǎn)復(fù)剛結(jié)點(diǎn)復(fù)剛結(jié)點(diǎn)組合結(jié)點(diǎn)組合結(jié)點(diǎn)4.4.結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化: : 支座支座支承結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的各種裝置支承結(jié)構(gòu)或

7、構(gòu)件的各種裝置(Fy()FyFx()()FyMFyMFx材料簡(jiǎn)化連續(xù)、均勻、各向同性、彈性連續(xù)、均勻、各向同性、彈性荷載簡(jiǎn)化面力、體力均作用于軸線；集中荷面力、體力均作用于軸線；集中荷載、分布荷載載、分布荷載固定鉸支座固定鉸支座固定鉸支座反力固定鉸支座反力限制限制X、Y向位移向位移各種支座的受力情況各種支座的受力情況固定鉸支座反力固定鉸支座反力固定鉸支座固定鉸支座限制限制X、Y、Z向位移向位移可動(dòng)鉸支座可動(dòng)鉸支座可動(dòng)鉸支座反力可動(dòng)鉸支座反力限制限制X向位移向位移限制限制Y向位移向位移固定支座固定支座固定支座反力固定支座反力限制限制X、Y向向位移及轉(zhuǎn)動(dòng)位移及轉(zhuǎn)動(dòng)固定支座反力固定支座反力固定支座固

8、定支座限制三方向限制三方向位移及轉(zhuǎn)動(dòng)位移及轉(zhuǎn)動(dòng)定向支座定向支座定向支座反力定向支座反力限限制制X位位移移及及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)限限制制Y位位移移及及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)按結(jié)構(gòu)的按結(jié)構(gòu)的受力特性受力特性和和連接特征連接特征劃分劃分受彎構(gòu)件。承受彎構(gòu)件。承受橫向荷載受橫向荷載qFPM軸線為曲線，力學(xué)軸線為曲線，力學(xué)特征是在豎向荷載特征是在豎向荷載作用下支座產(chǎn)生水作用下支座產(chǎn)生水平推力平推力由若干兩端為理想由若干兩端為理想鉸的直桿連接而成鉸的直桿連接而成體系體系由梁柱組成，具有由梁柱組成，具有剛結(jié)點(diǎn)，主要受彎剛結(jié)點(diǎn)，主要受彎兼有剛架和桁架的兼有剛架和桁架的組合體組合體超靜定結(jié)構(gòu)超靜定結(jié)構(gòu)(statically indeterminated structure) : 由平衡和變形條件共同確定由平衡和變形條件共同確定靜靜 定定 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)(statically determinated structure) : 由平衡條件唯一確定由平衡條件唯一確定按按計(jì)算特性計(jì)算特性劃分劃分比較：桿件結(jié)構(gòu)的分類(lèi)比較：桿件結(jié)構(gòu)的分類(lèi)1.梁梁2.桁架桁架3.拱拱4