結(jié)構(gòu)力學(xué)課件

1結(jié)構(gòu)力學(xué)

StructuralMechanics清華大學(xué)土木工程系結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室1結(jié)構(gòu)力學(xué)StructuralMechanic2電子版教材編者張玉良辛克貴須寅2電子版教材編者張玉良辛克貴須寅3目錄結(jié)構(gòu)力學(xué)(I)第一章緒論第二章平面體系的幾何構(gòu)造分析第三章靜定結(jié)構(gòu)的受力分析第五章影響線第六章靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算第七章力法第八章位移法第九章漸近法3目錄結(jié)構(gòu)力學(xué)(I)第一章緒論第二章平面體系的幾4結(jié)構(gòu)力學(xué)(II)第十章矩陣位移法第十三章結(jié)構(gòu)的動力計(jì)算第十五章結(jié)構(gòu)的塑性分析與極限荷載目錄結(jié)構(gòu)力學(xué)教程(I)、(II)龍馭球包世華主編龍馭球包世華匡文起袁駟編著高等教育出版社4結(jié)構(gòu)力學(xué)(II)第十章矩陣位移法第十三章5第一章緒論§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖§1-1

結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法5第一章緒論§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖§1-6§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法一、結(jié)構(gòu)

建筑物或構(gòu)筑物中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為結(jié)構(gòu)。如：房屋中的框架結(jié)構(gòu)、橋梁、大壩等。

6§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法一、結(jié)構(gòu)建筑物7萬里長城7萬里長城8天安門城樓8天安門城樓9國家大劇院

9國家大劇院10三峽大壩10三峽大壩11印度泰姬陵11印度泰姬陵12意大利比薩斜塔12意大利比薩斜塔13凱旋門13凱旋門14埃菲爾鐵塔14埃菲爾鐵塔15吉隆坡石油雙塔15吉隆坡石油雙塔16

橋梁16橋梁17趙州橋17趙州橋18青馬大橋18青馬大橋19舊金山大橋19舊金山大橋20二、結(jié)構(gòu)分類1.桿系結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)梁、柱——桿件長度l遠(yuǎn)大于橫截面尺寸b、h。20二、結(jié)構(gòu)分類1.桿系結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)梁、柱——桿件長度l遠(yuǎn)大21埃菲爾鐵塔21埃菲爾鐵塔222.

板殼結(jié)構(gòu)悉尼歌劇院——厚度遠(yuǎn)小于其長度與寬度的結(jié)構(gòu)222.板殼結(jié)構(gòu)悉尼歌劇院——厚度遠(yuǎn)小于其長度與寬度的結(jié)構(gòu)23清華大禮堂23清華大禮堂243.實(shí)體結(jié)構(gòu)——長、寬、高三個(gè)尺寸相近的結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對象和內(nèi)容1.研究對象2.研究內(nèi)容如：梁、桁架、剛架、拱及組合結(jié)構(gòu)等。由細(xì)長桿件構(gòu)成的體系—平面桿系結(jié)構(gòu)。平面桿件體系的幾何構(gòu)造分析；

討論結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、動力反應(yīng)以及結(jié)構(gòu)極限荷載的計(jì)算原理和計(jì)算方法等。243.實(shí)體結(jié)構(gòu)——長、寬、高三個(gè)尺寸相近的結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)力25

強(qiáng)度計(jì)算在于保證結(jié)構(gòu)物使用中的安全性，并符合經(jīng)濟(jì)要求。

剛度計(jì)算在于保證結(jié)構(gòu)物不會產(chǎn)生過大的變形從而影響使用。

穩(wěn)定性驗(yàn)算在于保證結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。

幾何構(gòu)造分析主要是討論幾何不變體系的組成規(guī)律，因?yàn)橹挥袔缀尾蛔凅w系才能作為結(jié)構(gòu)來使用。25強(qiáng)度計(jì)算在于保證結(jié)構(gòu)物使用中的安全性，并符合經(jīng)濟(jì)26

動力分析是研究結(jié)構(gòu)的動力特性以及在動荷載作用下的動力反應(yīng)結(jié)構(gòu)受到的地震力、位移、速度、加速度及動內(nèi)力等。

極限荷載的求解是為了充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載能力，由討論結(jié)構(gòu)的彈性計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄杂?jì)算。26動力分析是研究結(jié)構(gòu)的動力特性以及在動荷載作用下的動27§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖一、支座和支座反力1.固定支座AB實(shí)際形狀工程實(shí)例支座定義：把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)起來的裝置。

27§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖一、支座和支座反力1.固定28簡圖：特點(diǎn)：1)

結(jié)構(gòu)在支座截面不產(chǎn)生線位移和轉(zhuǎn)角；2)

支座截面有反力矩以及x、y方向的反力。28簡圖：特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)在支座截面不產(chǎn)生線位移和轉(zhuǎn)角；2292.固定鉸支座特點(diǎn)：1)

結(jié)構(gòu)在支座截面可以繞圓柱鉸A轉(zhuǎn)動；2)

x、y方向的反力通過鉸A的中心。實(shí)際形狀A(yù)A292.固定鉸支座特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)在支座截面可以繞圓柱鉸303.輥軸支座特點(diǎn)：1)

桿端A產(chǎn)生垂直于鏈桿方向的線位移；2)

反力沿鏈桿方向作用，大小未知。AA303.輥軸支座特點(diǎn)：1)桿端A產(chǎn)生垂直于鏈桿方向的線314.滑動支座（定向支座）特點(diǎn)：1）桿端A無轉(zhuǎn)角，不能產(chǎn)生沿鏈桿方向的線位移，可以產(chǎn)生垂直于鏈桿方向的線位移；2）桿端存在反力矩以及沿鏈桿方向的反力。實(shí)際構(gòu)造AAA314.滑動支座（定向支座）特點(diǎn)：1）桿端A無轉(zhuǎn)角，不能產(chǎn)32二、幾種桿系結(jié)構(gòu)1.梁1）單跨梁超靜定梁靜定梁2）多跨梁靜定多跨梁連續(xù)梁梁的特點(diǎn)：

梁的軸線通常為直線，水平梁在豎向荷載作用下，截面存在彎矩和剪力。32二、幾種桿系結(jié)構(gòu)1.梁1）單跨梁超靜定梁靜定梁2）多332.剛架靜定剛架超靜定剛架剛架的特點(diǎn)：1）剛架通常由梁和柱等直桿組成，桿件間的結(jié)點(diǎn)多為剛結(jié)點(diǎn)；2）荷載作用下桿件截面存在彎矩、剪力和軸力。332.剛架靜定剛架超靜定剛架剛架的特點(diǎn)：1）剛架通常由梁343.拱拉桿拱拉桿無鉸拱三鉸拱拱的特點(diǎn)：2)

水平推力大大改變了拱的受力特性。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)；343.拱拉桿拱拉桿無鉸拱三鉸拱拱的特點(diǎn)：2)水平推力大354.桁架和組合結(jié)構(gòu)靜定桁架超靜定桁架組合結(jié)構(gòu)354.桁架和組合結(jié)構(gòu)靜定桁架超靜定桁架組合結(jié)構(gòu)36特點(diǎn)：1)

桁架由直桿組成，所有結(jié)點(diǎn)都是鉸結(jié)點(diǎn)，當(dāng)荷載作用于結(jié)點(diǎn)時(shí)，各桿只受軸力；2)

組合結(jié)構(gòu)則是由梁式桿和鏈桿組成，其中梁式桿以受彎為主，內(nèi)力不僅有軸力，還有彎矩、剪力。三、荷載

按荷載作用時(shí)間長短可分為：恒載——永久作用在結(jié)構(gòu)上的荷載。如自重等?；钶d——荷載有時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上，有時(shí)又不作用在結(jié)構(gòu)上。如：樓面活荷載，雪荷載。36特點(diǎn)：1)桁架由直桿組成，所有結(jié)點(diǎn)都是鉸結(jié)點(diǎn)，當(dāng)荷載作372.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(jié)構(gòu)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(zhì)可分為：

靜荷載——荷載的大小、方向、位置不隨時(shí)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(shí)間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量承受的加速度及慣性力不能忽略?；秃吮ǖ臎_擊波荷載、地震荷載等都是動力荷載。372.按荷載作用位置可分為：固定荷載——作用位置不變的荷38四、線性變形體系

若體系產(chǎn)生符合約束條件的微小連續(xù)變形，材料服從虎克定理，則該體系稱為線性變形體系，可以用疊加原理求結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。1.微小連續(xù)變形2.材料服從虎克定律

變形與桿件尺寸相比很小，結(jié)構(gòu)變形后幾何尺寸無變化，荷載位置及作用線不變，變形符合支座約束條件。即應(yīng)力應(yīng)變滿足關(guān)系式：。38四、線性變形體系若體系產(chǎn)生符合約束條件的微小連續(xù)39結(jié)構(gòu)力學(xué)

StructuralMechanics清華大學(xué)土木工程系結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室1結(jié)構(gòu)力學(xué)StructuralMechanic40電子版教材編者張玉良辛克貴須寅2電子版教材編者張玉良辛克貴須寅41目錄結(jié)構(gòu)力學(xué)(I)第一章緒論第二章平面體系的幾何構(gòu)造分析第三章靜定結(jié)構(gòu)的受力分析第五章影響線第六章靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算第七章力法第八章位移法第九章漸近法3目錄結(jié)構(gòu)力學(xué)(I)第一章緒論第二章平面體系的幾42結(jié)構(gòu)力學(xué)(II)第十章矩陣位移法第十三章結(jié)構(gòu)的動力計(jì)算第十五章結(jié)構(gòu)的塑性分析與極限荷載目錄結(jié)構(gòu)力學(xué)教程(I)、(II)龍馭球包世華主編龍馭球包世華匡文起袁駟編著高等教育出版社4結(jié)構(gòu)力學(xué)(II)第十章矩陣位移法第十三章43第一章緒論§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖§1-1

結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法5第一章緒論§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖§1-44§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法一、結(jié)構(gòu)

建筑物或構(gòu)筑物中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為結(jié)構(gòu)。如：房屋中的框架結(jié)構(gòu)、橋梁、大壩等。

6§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法一、結(jié)構(gòu)建筑物45萬里長城7萬里長城46天安門城樓8天安門城樓47國家大劇院

9國家大劇院48三峽大壩10三峽大壩49印度泰姬陵11印度泰姬陵50意大利比薩斜塔12意大利比薩斜塔51凱旋門13凱旋門52埃菲爾鐵塔14埃菲爾鐵塔53吉隆坡石油雙塔15吉隆坡石油雙塔54

橋梁16橋梁55趙州橋17趙州橋56青馬大橋18青馬大橋57舊金山大橋19舊金山大橋58二、結(jié)構(gòu)分類1.桿系結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)梁、柱——桿件長度l遠(yuǎn)大于橫截面尺寸b、h。20二、結(jié)構(gòu)分類1.桿系結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)梁、柱——桿件長度l遠(yuǎn)大59埃菲爾鐵塔21埃菲爾鐵塔602.

板殼結(jié)構(gòu)悉尼歌劇院——厚度遠(yuǎn)小于其長度與寬度的結(jié)構(gòu)222.板殼結(jié)構(gòu)悉尼歌劇院——厚度遠(yuǎn)小于其長度與寬度的結(jié)構(gòu)61清華大禮堂23清華大禮堂623.實(shí)體結(jié)構(gòu)——長、寬、高三個(gè)尺寸相近的結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對象和內(nèi)容1.研究對象2.研究內(nèi)容如：梁、桁架、剛架、拱及組合結(jié)構(gòu)等。由細(xì)長桿件構(gòu)成的體系—平面桿系結(jié)構(gòu)。平面桿件體系的幾何構(gòu)造分析；

討論結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、動力反應(yīng)以及結(jié)構(gòu)極限荷載的計(jì)算原理和計(jì)算方法等。243.實(shí)體結(jié)構(gòu)——長、寬、高三個(gè)尺寸相近的結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)力63

強(qiáng)度計(jì)算在于保證結(jié)構(gòu)物使用中的安全性，并符合經(jīng)濟(jì)要求。

剛度計(jì)算在于保證結(jié)構(gòu)物不會產(chǎn)生過大的變形從而影響使用。

穩(wěn)定性驗(yàn)算在于保證結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。

幾何構(gòu)造分析主要是討論幾何不變體系的組成規(guī)律，因?yàn)橹挥袔缀尾蛔凅w系才能作為結(jié)構(gòu)來使用。25強(qiáng)度計(jì)算在于保證結(jié)構(gòu)物使用中的安全性，并符合經(jīng)濟(jì)64

動力分析是研究結(jié)構(gòu)的動力特性以及在動荷載作用下的動力反應(yīng)結(jié)構(gòu)受到的地震力、位移、速度、加速度及動內(nèi)力等。

極限荷載的求解是為了充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載能力，由討論結(jié)構(gòu)的彈性計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄杂?jì)算。26動力分析是研究結(jié)構(gòu)的動力特性以及在動荷載作用下的動65§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖一、支座和支座反力1.固定支座AB實(shí)際形狀工程實(shí)例支座定義：把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)起來的裝置。

27§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖一、支座和支座反力1.固定66簡圖：特點(diǎn)：1)

結(jié)構(gòu)在支座截面不產(chǎn)生線位移和轉(zhuǎn)角；2)

支座截面有反力矩以及x、y方向的反力。28簡圖：特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)在支座截面不產(chǎn)生線位移和轉(zhuǎn)角；2672.固定鉸支座特點(diǎn)：1)

結(jié)構(gòu)在支座截面可以繞圓柱鉸A轉(zhuǎn)動；2)

x、y方向的反力通過鉸A的中心。實(shí)際形狀A(yù)A292.固定鉸支座特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)在支座截面可以繞圓柱鉸683.輥軸支座特點(diǎn)：1)

桿端A產(chǎn)生垂直于鏈桿方向的線位移；2)

反力沿鏈桿方向作用，大小未知。AA303.輥軸支座特點(diǎn)：1)桿端A產(chǎn)生垂直于鏈桿方向的線694.滑動支座（定向支座）特點(diǎn)：1）桿端A無轉(zhuǎn)角，不能產(chǎn)生沿鏈桿方向的線位移，可以產(chǎn)生垂直于鏈桿方向的線位移；2）桿端存在反力矩以及沿鏈桿方向的反力。實(shí)際構(gòu)造AAA314.滑動支座（定向支座）特點(diǎn)：1）桿端A無轉(zhuǎn)角，不能產(chǎn)70二、幾種桿系結(jié)構(gòu)1.梁1）單跨梁超靜定梁靜定梁2）多跨梁靜定多跨梁連續(xù)梁梁的特點(diǎn)：

梁的軸線通常為直線，水平梁在豎向荷載作用下，截面存在彎矩和剪力。32二、幾種桿系結(jié)構(gòu)1.梁1）單跨梁超靜定梁靜定梁2）多712.剛架靜定剛架超靜定剛架剛架的特點(diǎn)：1）剛架通常由梁和柱等直桿組成，桿件間的結(jié)點(diǎn)多為剛結(jié)點(diǎn)；2）荷載作用下桿件截面存在彎矩、剪力和軸力。332.剛架靜定剛架超靜定剛架剛架的特點(diǎn)：1）剛架通常由梁723.拱拉桿拱拉桿無鉸拱三鉸拱拱的特點(diǎn)：2)

水平推力大大改變了拱的受力特性。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)；343.拱拉桿拱拉桿無鉸拱三鉸拱拱的特點(diǎn)：2)水平推力大734.桁架和組合結(jié)構(gòu)靜定桁架超靜定桁架組合結(jié)構(gòu)354.桁架和組合結(jié)構(gòu)靜定桁架超靜定桁架組合結(jié)構(gòu)74特點(diǎn)：1)

桁架由直桿組成，所有結(jié)點(diǎn)都是鉸結(jié)點(diǎn)，當(dāng)荷載作用于結(jié)點(diǎn)時(shí)，各桿只受軸力；2)

組合結(jié)構(gòu)則是