結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為結(jié)構(gòu)。從幾何角度來看，結(jié)構(gòu)可分為三類，分別為：桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)、實(shí)體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學(xué)中所有的計(jì)算方法都應(yīng)考慮以下三方面條件：=1\*GB3①力系的平衡條件或運(yùn)動(dòng)條件。=2\*GB3②變形的幾何連續(xù)條件。=3\*GB3③應(yīng)力與變形間的物理?xiàng)l件（或稱為本構(gòu)方程）。結(jié)點(diǎn)分為：鉸結(jié)點(diǎn)、剛結(jié)點(diǎn)。鉸結(jié)點(diǎn)：可以傳遞力，但不能傳遞力矩。剛結(jié)點(diǎn)：既可以傳遞力，也可以傳遞力矩。支座按其受力特質(zhì)分為：滾軸支座、鉸支座、定向支座、固定支座。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化，對(duì)組成各桿件的材料一般都假設(shè)為：連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。荷載是主動(dòng)作用于結(jié)構(gòu)的外力。狹義荷載：結(jié)構(gòu)的自重、加于結(jié)構(gòu)的水壓力和土壓力。廣義荷載：溫度變化、基礎(chǔ)沉降、材料收縮。根據(jù)荷載作用時(shí)間的久暫，可以分為：恒載、活載。根據(jù)荷載作用的性質(zhì)，可以分為：靜力荷載、動(dòng)力荷載。結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造分析在幾何構(gòu)造分析中，不考慮這種由于材料的應(yīng)變所產(chǎn)生的變形。桿件體系可分為兩類：幾何不變體系------在不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀是不能改變的。幾何可變體系------在不考慮材料應(yīng)變的條件下，體系的位置和形狀是可以改變的。自由度：一個(gè)體系自由度的個(gè)數(shù)，等于這個(gè)體系運(yùn)動(dòng)時(shí)可以獨(dú)立改變的坐標(biāo)的個(gè)數(shù)。一點(diǎn)在平面內(nèi)有兩個(gè)自由度（橫縱坐標(biāo)）。一個(gè)剛片在平面內(nèi)有三個(gè)自由度（橫縱坐標(biāo)及轉(zhuǎn)角）。凡是自由度的個(gè)數(shù)大于零的體系都是幾何可變體系。一個(gè)支桿（鏈桿）相當(dāng)于一個(gè)約束?？梢詼p少一個(gè)自由度。一個(gè)單鉸（只連接兩個(gè)剛片的鉸）相當(dāng)于兩個(gè)約束?？梢詼p少兩個(gè)自由度。一個(gè)單剛結(jié)（剛性結(jié)合）相當(dāng)于三個(gè)約束，可以減少三個(gè)自由度。如果在一個(gè)體系中增加一個(gè)約束，而體系的自由度并不因而減少，則此約束稱為多余約束。增加了約束，計(jì)算自由度會(huì)減少。因?yàn)閣=s-n.瞬變體系：本來是幾何可變、經(jīng)微小位移后又成為幾何不變的體系稱為瞬變體系。實(shí)鉸：兩個(gè)剛片（地基也算一個(gè)剛片），如果用兩根鏈桿給鏈接上，并且兩根鏈桿能在其中一個(gè)剛片上交于一點(diǎn)，所構(gòu)成的鉸就叫實(shí)鉸。瞬鉸：兩個(gè)剛片（地基也算一個(gè)剛片），如果用兩根鏈桿給鏈接上，兩根鏈桿在兩剛片間沒有交于一點(diǎn)，而是在兩根鏈桿的延長(zhǎng)線上交于一點(diǎn)，從瞬時(shí)微小運(yùn)動(dòng)來看，這就是瞬鉸了。兩根鏈桿所起的約束作用等效于在鏈桿交點(diǎn)處上面放了一個(gè)單鉸的約束作用。通常所起作用為轉(zhuǎn)動(dòng)。截面上應(yīng)力沿桿軸切線方向的合力，稱為軸力。軸力以拉力為正。截面上應(yīng)力沿桿軸法線方向的合力稱為剪力。剪力以繞微段隔離體順時(shí)針轉(zhuǎn)者為正。截面上應(yīng)力對(duì)截面形心的力矩稱為彎矩。在水平桿件中，當(dāng)彎矩使桿件下部受拉時(shí)，彎矩為正。作軸力圖和剪力圖要注明正負(fù)號(hào)。作彎矩圖時(shí)，規(guī)定彎矩圖的縱坐標(biāo)應(yīng)畫在受拉纖維一邊，不注明正負(fù)號(hào)。通常在桁架的內(nèi)力計(jì)算中，采用下列假定：=1\*GB3①桁架的結(jié)點(diǎn)都是光滑的鉸結(jié)點(diǎn)；=2\*GB3②各桿的軸線都是直線并通過鉸的中心；=3\*GB3③荷載和支座反力都作用在結(jié)點(diǎn)上。根據(jù)幾何構(gòu)造的特點(diǎn)，靜定平面桁架可分為三類：簡(jiǎn)單桁架，聯(lián)合桁架，復(fù)雜桁架。在單桿的前提下，當(dāng)結(jié)點(diǎn)無荷載作用時(shí)，單桿的內(nèi)力必為零。此單桿稱為零桿。由鏈桿和梁式桿組成的結(jié)構(gòu)，稱為組合結(jié)構(gòu)。鏈桿只受軸力作用；梁式桿除受軸力作用外，還受彎矩和剪力作用。三鉸拱受力特點(diǎn)：=1\*GB3①在豎向荷載作用下，梁沒有水平反力，而拱則有推力。=2\*GB3②由于推力的存在，三鉸拱截面上的彎矩比簡(jiǎn)支梁的彎矩小。彎矩的降低，使拱能更充分地發(fā)揮材料的作用。=3\*GB3③在豎向荷載作用下，梁的截面內(nèi)沒有軸力，而拱的截面內(nèi)軸力較大，且一般為壓力。合理拱軸線：在固定荷載作用下使拱處于無彎矩、無剪力、而只有軸力作用的軸線。合理軸線：通常指具有不同高跨比的一組拋物線。影響線內(nèi)力影響線：表示單位移動(dòng)荷載作用下內(nèi)力變化規(guī)律的圖形。無論在剪力、彎矩、支座反力的影響線圖中都需要標(biāo)上正負(fù)號(hào)。影響線是研究移動(dòng)荷載最不利位置和計(jì)算內(nèi)力最大值（或最小值）的基本工具。荷載：特定單位移動(dòng)荷載P=1固定、任意荷載最不利位置：如果荷載移動(dòng)到某個(gè)位置，使某量Z達(dá)到最大值，則此荷載位置稱為最不利位置。影響線的一個(gè)重要作用，就是用來確定荷載的最不利位置。定出荷載最不利位置判斷的一般原則是：應(yīng)當(dāng)把數(shù)量大、排列密的荷載放在影響線豎距較大的部位。計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移目的有兩個(gè)：=1\*GB3①一個(gè)目的是驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的剛度，即驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的位移是否超過允許的位移限值。=2\*GB3②另一個(gè)目的是為超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析打下基礎(chǔ)。產(chǎn)生位移的原因主要有下列三種：=1\*GB3①荷載作用=2\*GB3②溫度變化和材料脹縮=3\*GB3③支座沉降和制造誤差一組力可以用一個(gè)符號(hào)P表示，相應(yīng)的位移也可用一個(gè)符號(hào)Δ表示，這種夸大了的力和位移分別稱為廣義力和廣義位移。圖乘法的應(yīng)用條件：=1\*GB3①桿段應(yīng)是等截面直桿段。=2\*GB3②兩個(gè)圖形中至少應(yīng)有一個(gè)是直線，標(biāo)距y0應(yīng)取自直線圖中。互等定理包括四個(gè)普遍定理：=1\*GB3①功的互等定理=2\*GB3②位移互等定理=3\*GB3③反力互等定理=4\*GB3④位移反力互等定理。3、對(duì)稱結(jié)構(gòu)就是指：=1\*GB3①結(jié)構(gòu)的幾何形式和支承情況對(duì)某軸對(duì)稱。=2\*GB3②桿件截面和材料性質(zhì)也對(duì)此軸對(duì)稱。（因而桿件的截面剛度EI對(duì)此軸對(duì)稱）4、對(duì)稱荷載：對(duì)稱荷載繞對(duì)稱軸對(duì)折后，左右兩部分的荷載彼此重合（作用點(diǎn)相對(duì)應(yīng)、數(shù)值相等、方向相同）反對(duì)稱荷載：反對(duì)稱荷載繞對(duì)稱軸對(duì)折后，左右兩部分的荷載正好相反（作用點(diǎn)相對(duì)應(yīng)、數(shù)值相等、方向相反）超靜定結(jié)構(gòu)有一個(gè)重要特點(diǎn)，就是無荷載作用時(shí)，由于其他因素（如：支座移動(dòng)、溫度改變、材料收縮、制造誤差）的作用也可以產(chǎn)生內(nèi)力。超靜定結(jié)構(gòu)：由于其他因素（如：支座移動(dòng)、溫度改變、材料收縮、制造誤差）的作用可以產(chǎn)生位移也可以產(chǎn)生內(nèi)力。靜定結(jié)構(gòu)：由于其他因素（如：支座移動(dòng)、溫度改變、材料收縮、制造誤差）的作用可以產(chǎn)生位移但不能產(chǎn)生內(nèi)力。力法：多余未知力靜定結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)（位移相等）位移法：結(jié)構(gòu)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)位移（角、線位移）超靜定單桿（是用位移表示的）平衡方程2、系數(shù)EAi/Li是使桿端產(chǎn)生單位位移時(shí)所需施加的桿端力，稱為桿件的剛度系數(shù)。體系的自由度指的是確定物體位置所需要的最少坐標(biāo)數(shù)目。拱的基本特點(diǎn)是在豎向荷載作用下會(huì)產(chǎn)生水平支座反力。.靜定結(jié)構(gòu)的特性：（1）靜定結(jié)構(gòu)的全部約束反力與內(nèi)力都可以用靜力平衡方程求得。（2）溫度變化、支座位移不引起靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。3)當(dāng)一個(gè)平衡力系作用在靜定結(jié)構(gòu)的某一自身幾何不變的桿上時(shí)，靜定結(jié)構(gòu)只在該力系作用的桿段內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。(4).作用在靜定結(jié)構(gòu)的某一自身為幾何不變的桿段上的某一荷載，若用在該段上的一個(gè)等效力系來代替，則結(jié)構(gòu)僅在該段上的內(nèi)力發(fā)生變化，其余部分內(nèi)力不變。1.平面桿件結(jié)構(gòu)分類梁、剛架、拱、桁架、組合結(jié)構(gòu)。2.請(qǐng)簡(jiǎn)述幾何不變體系的倆剛片規(guī)則。兩剛片用一個(gè)鉸和一根不通過該鉸鏈中心的鏈桿或不全交于一點(diǎn)也不全平行的三根鏈桿相聯(lián)，則組成的體系是幾何不變的，并且沒有多余約束。3.請(qǐng)簡(jiǎn)述幾何不變體系的三剛片規(guī)則。三剛片用不共線的三個(gè)鉸兩兩相聯(lián)或六根鏈桿兩兩相聯(lián)，則組成的體系是幾何不變體系，且沒有多余約束。4.從幾何組成分析上來看什么是靜定結(jié)構(gòu)，什么是超靜定結(jié)構(gòu)(幾何特征)無多余約束的幾何不變體系是靜定結(jié)構(gòu)，有多余約束的幾何不變體系是超靜定結(jié)構(gòu)，有幾個(gè)多余約束，即為幾次超靜定。5.靜定學(xué)角度分析說明什么是靜定結(jié)構(gòu)，什么是超靜定結(jié)構(gòu)只需要利用靜力平衡條件就能計(jì)算出結(jié)構(gòu)全部支座反力和構(gòu)件內(nèi)力的結(jié)構(gòu)稱為靜定結(jié)構(gòu)；全部支座反力和構(gòu)件內(nèi)力不能只用靜力平衡條件確定的結(jié)構(gòu)稱為超靜定結(jié)構(gòu)。6.如何區(qū)別拱和曲梁桿軸為曲線且在豎向荷載作用下能產(chǎn)生水平推力的結(jié)構(gòu)，稱為拱；桿軸為曲線，但在豎向荷載作用下無水平推力產(chǎn)生，稱為曲梁。7.合理拱軸的條件在已知荷載作用下，如所選擇的三鉸拱軸線能使所有截面上的彎矩均等于零，則此拱軸線為合理拱軸線。8.從實(shí)際結(jié)構(gòu)出發(fā)，能否將零力桿從結(jié)構(gòu)中去掉，為什么不去掉零力桿的理由是保持結(jié)構(gòu)體系幾何不變，滿足多種荷載工況。(雖為零力桿，但需要維持穩(wěn)定性；零力桿在其他情況下不一定為零力桿，不可去掉。)9.彎矩影響線與彎矩土有什么區(qū)別①?gòu)澗赜绊懢€的每一個(gè)豎標(biāo)均表示同一個(gè)截面上彎矩的大小，不同的豎標(biāo)只是反映單位荷載位置的不同而已。②彎矩圖的豎標(biāo)則表示對(duì)應(yīng)截面彎矩的大小，不同的豎標(biāo)表示不同的截面上彎矩的大小。③影響線對(duì)應(yīng)的是單位行動(dòng)荷載，而彎矩圖對(duì)應(yīng)的是某一固定荷載。10.歸納出位移法解題的基本思路：⑴依據(jù)幾何條件（支、變形），確定某些結(jié)點(diǎn)位移為基本未知數(shù)。⑵視各桿為單跨超靜定梁，建立內(nèi)力和位移的關(guān)系。⑶由基本方程（平衡方程）求位移⑷求結(jié)構(gòu)內(nèi)力。幾何不變體系組成原則：三剛片規(guī)則（三個(gè)剛片用不在同一直線上的三個(gè)單鉸兩兩相連，所組成的平面體系幾何不變。）、二元體規(guī)則在剛片上增加一個(gè)二元體，是幾何不變體系。）兩剛片規(guī)則(兩個(gè)剛片用一個(gè)鉸和一個(gè)不通過該鉸的鏈桿連接，組成幾何不變體系。)11.剛體系的虛位移原理：剛體系處于平衡的充要條件是：對(duì)于任何虛位移，外力作的總虛功等于零。虛位移：指約束條件所允許的任意微小的位移，不一定與對(duì)應(yīng)的力有必然的聯(lián)系。理想約束指其約束反力在虛位移上所作的功恒等于零的約束12.力法解題過程：（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)組成分析，正確判斷多余約束個(gè)數(shù)——超靜定次數(shù)。（2）解除多余約束，轉(zhuǎn)化為靜定的基本結(jié)構(gòu)。多余約束代以多余未知力——基本未知力。（3）分析基本結(jié)構(gòu)在單位基本未知力和外界因素作用下的位移，建立位移協(xié)調(diào)條件——力法典型方程。（4）從典