結(jié)構(gòu)力學(xué)緒論課件

結(jié)構(gòu)力學(xué)緒論教學(xué)目標(biāo)：了解結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)以及與其它課程的關(guān)系；荷載的分類。正確理解結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的概念、簡(jiǎn)化要點(diǎn)和條件。教學(xué)內(nèi)容：1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)1.2桿件結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖1.3平面桿件結(jié)構(gòu)的分類緒論1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)了解結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)。理解結(jié)構(gòu)的概念和分類。教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)內(nèi)容：結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)。結(jié)構(gòu)的概念和分類。1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)理論力學(xué)：材料力學(xué)：主要研究桿件結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律，

強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和動(dòng)力反應(yīng)。研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律。研究桿件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。1.1.1結(jié)構(gòu)的定義與分類

結(jié)構(gòu)的定義建筑物實(shí)景圖建筑物結(jié)構(gòu)圖去掉建筑圍護(hù)及裝飾部分等在土木工程中，如房屋、橋梁、隧道、水壩等，用以支承荷載而起骨架作用的部分。

結(jié)構(gòu)的定義板、梁柱結(jié)構(gòu)由構(gòu)件組成。建筑工程中的構(gòu)件：一般有板、梁、柱、墻和基礎(chǔ)等。

結(jié)構(gòu)的定義桿件結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)由桿件組成，桿件的幾何特征是

橫截面尺寸要比長(zhǎng)度小得多。按幾何角度分：薄壁結(jié)構(gòu)：也稱板殼結(jié)構(gòu)

厚度比長(zhǎng)度和寬度小得多。實(shí)體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)尺度大小相仿。

結(jié)構(gòu)的分類桿件結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)由桿件組成，桿件的幾何特征是橫截面尺寸要比長(zhǎng)度小得多。

結(jié)構(gòu)的分類板殼結(jié)構(gòu)：也稱薄壁結(jié)構(gòu)，厚度比長(zhǎng)度和寬度小得多。

結(jié)構(gòu)的分類實(shí)體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)尺度大小相仿。

結(jié)構(gòu)的分類剛度問(wèn)題，即研究結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。強(qiáng)度問(wèn)題，即研究結(jié)構(gòu)抵抗破壞的能力。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題。研究體系的幾何組成規(guī)律。

結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)。1.1.2結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)幾何不變幾何可變幾何組成yx強(qiáng)度問(wèn)題上海蓮花13層倒樓剛度問(wèn)題塔科馬大橋風(fēng)振破壞穩(wěn)定問(wèn)題輸線塔整體失穩(wěn)動(dòng)力反應(yīng)地震作用下鐵路破壞1.1.3三個(gè)基本條件和一個(gè)基本原理力系的平衡條件變形的幾何條件力與變形的物理?xiàng)l件，也稱本構(gòu)關(guān)系三個(gè)基本條件一個(gè)基本原理疊加原理：多個(gè)荷載共同作用等于各個(gè)荷載單獨(dú)作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的代數(shù)和

應(yīng)用條件：小變形、線彈性調(diào)研：建筑物的結(jié)構(gòu)形式4.小結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)的概念與分類三個(gè)基本條件和一個(gè)基本原理5.作業(yè)1.2桿件結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)內(nèi)容：結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化桿件的簡(jiǎn)化

桿件間連接的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化荷載的簡(jiǎn)化材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化了解簡(jiǎn)化原則。理解桿件、結(jié)點(diǎn)、支座、荷載等的簡(jiǎn)化方法。1.2桿件結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖正確反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力和變形狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果滿足工程精度的要求忽略次要因素，使計(jì)算簡(jiǎn)圖便于工程計(jì)算選取計(jì)算簡(jiǎn)圖的原則：結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的定義：用一個(gè)簡(jiǎn)化的圖形來(lái)代替實(shí)際結(jié)構(gòu)1.2.1簡(jiǎn)化原則桿件的簡(jiǎn)化結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化計(jì)算簡(jiǎn)圖2.簡(jiǎn)化步驟支座的簡(jiǎn)化荷載的簡(jiǎn)化材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化桿件的簡(jiǎn)化桿件——用軸線表示；桿件連接區(qū)——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。計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化桿件間連接區(qū)簡(jiǎn)化為結(jié)點(diǎn)。剛結(jié)點(diǎn)(Rigidjoint)被連接的桿件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，又不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算簡(jiǎn)圖剛結(jié)點(diǎn)工程實(shí)例：焊縫連接高強(qiáng)螺栓連接鉸結(jié)點(diǎn)(Hingejoint)：

被連接的桿件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸結(jié)點(diǎn)工程實(shí)例：榫頭連接普通螺栓連接組合結(jié)點(diǎn)(Combinationjoint)：同一結(jié)點(diǎn)上的某些桿件之間的連接為剛結(jié)點(diǎn)，另外一些桿件之間的結(jié)點(diǎn)為鉸結(jié)點(diǎn)。課堂討論：結(jié)點(diǎn)的形式計(jì)算簡(jiǎn)圖支座的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接區(qū)簡(jiǎn)化為支座?；顒?dòng)鉸支座（支桿）固定鉸支座（鉸）固定支座（固端）定向支座（滑動(dòng)支座）剛性支座：伸縮彈性支座旋轉(zhuǎn)彈性支座彈性支座：活動(dòng)鉸支座（支桿,Livinghingesupport）梁磚墻被支承的部分可以轉(zhuǎn)動(dòng)和水平移動(dòng)，但不能豎向移動(dòng)。計(jì)算簡(jiǎn)圖：用一根支桿表示。剛性支座磚墻固定鉸支座（鉸，F(xiàn)ixedhingesupport）梁被支承的部分可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能移動(dòng)。計(jì)算簡(jiǎn)圖：用兩根相交的支桿表示。剛性支座固定支座（固端，F(xiàn)ixedsupport）被支承的部分完全被固定。計(jì)算簡(jiǎn)圖：按圖表示。剛性支座定向支座（滑動(dòng)支座，Directionalsupport）被支承的部分不能轉(zhuǎn)動(dòng),但可以沿一個(gè)方向平行滑動(dòng)。計(jì)算簡(jiǎn)圖：用兩根平行支桿表示。剛性支座剛性支座課堂討論：支座的形式細(xì)石混凝土瀝青麻絲伸縮彈性支座限制沿彈簧方向的移動(dòng)計(jì)算簡(jiǎn)圖：垂直于支撐面的鏈桿彈性支座旋轉(zhuǎn)彈性支座限制沿彈簧方向的轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算簡(jiǎn)圖：垂直于支撐面的兩根平行鏈桿

荷載的簡(jiǎn)化計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)上的力主動(dòng)力：約束反力(支座反力)約束力：荷載《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2019）

按作用時(shí)間的久暫永久荷載（恒載）：長(zhǎng)期作用于結(jié)構(gòu)上的不變荷載。特征：大小、方向、作用位置是不變的。實(shí)例：結(jié)構(gòu)自重、水壓力、安裝在結(jié)構(gòu)上的固定設(shè)備等可變荷載（活載）：在施工和使用期間可能存在的可變荷載實(shí)例：吊車荷載、樓面活荷載、風(fēng)、雪等荷載的分類偶然荷載：偶然條件下產(chǎn)生實(shí)例：爆炸、撞擊力等集中荷載：荷載的作用面積相對(duì)于總面積是微小的。實(shí)例：固定設(shè)備，屋頂水箱等分布荷載：分布作用在一定面積或長(zhǎng)度上的荷載實(shí)例：風(fēng)、雪、自重等荷載。按荷載的作用范圍荷載的分類靜力荷載：大小、方向和位置不隨時(shí)間變化或變化極其緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度。實(shí)例：結(jié)構(gòu)自重、樓面活載等；動(dòng)力荷載：隨時(shí)間迅速變化或在短暫時(shí)間內(nèi)突然作用或消失的荷載，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度。實(shí)例：地震、爆炸力、動(dòng)力機(jī)械產(chǎn)生的荷載等；按荷載作用的性質(zhì)荷載的分類靜力荷載：大小、方向和位置不隨時(shí)間變化或變化極其緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度。實(shí)例：結(jié)構(gòu)自重、樓面活載等；動(dòng)力荷載：隨時(shí)間迅速變化或在短暫時(shí)間內(nèi)突然作用或消失的荷載，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的加速度。實(shí)例：地震、爆炸力、動(dòng)力機(jī)械產(chǎn)生的荷載等；按荷載作用的性質(zhì)荷載的分類容重（kN/m3）木材：4～8；鋼：78.5；鋼筋混凝土：25；普通磚：18面載（kN/m2）硬木地板：0.2線載（kN/m）高3m的240墻（水泥粉刷），梁上的線荷載集中力（kN）400*400*3000鋼筋混凝土柱荷載規(guī)范活荷載的規(guī)定（面載）（kN/m2）住宅、教學(xué)樓等：陽(yáng)臺(tái)：2.5(人群可能密集取3.5)風(fēng)荷載：0.35（武漢）雪荷載：0.5（武漢）屋面：0.5（不上人）；2.0（上人）

3.0（屋頂花園）樓面活荷載0.2220?荷載規(guī)范課堂討論問(wèn)題：如何估算一層樓面的重量？4.8m3.6m混凝土板h20mm水泥砂漿15mm混合砂漿吊頂面層（拓展：房屋重量）

材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化建筑材料通常為

鋼、混凝土、磚、石等。注意：木料為各向異性材料

（橫紋與順紋不同）假設(shè)：連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。計(jì)算簡(jiǎn)圖調(diào)研：建筑物的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖3.小結(jié)4.作業(yè)桿件的簡(jiǎn)化結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化支座的簡(jiǎn)化荷載的簡(jiǎn)化材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化1.3平面桿件結(jié)構(gòu)的分類教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)內(nèi)容：桿件的幾何特征桿件結(jié)構(gòu)的分類掌握桿件結(jié)構(gòu)的分類。1.3平面桿件結(jié)構(gòu)的分類橫截面：垂直長(zhǎng)度方向的截面軸線：橫截面形心的連線1.桿件的幾何特性（1）梁beam：軸線常為直線，是受彎構(gòu)件簡(jiǎn)支梁懸臂梁伸臂梁多跨梁2.桿件結(jié)構(gòu)的分類梁（2）剛架rigidframe：由直桿組成，結(jié)點(diǎn)大多數(shù)剛性結(jié)點(diǎn)懸臂簡(jiǎn)支三鉸三層兩跨剛架剛架（2）桁架truss：由直桿組成，結(jié)點(diǎn)為鉸結(jié)點(diǎn)三角形梯形桁架桁架（3）拱ar