结构力学结构力学长沙理工大学长沙理工大学 土木建筑学院土木建筑学院 力学系力学系材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系结结构构力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系第1章 绪论结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.3 荷载的分类荷载的分类材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务工程工程结构（构（结构）：构）：由建筑材料按照一定方式由建筑材料按照一定方式组成并能承受荷成并能承受荷载作用的物体或体系。作用的物体或体系。高高层建筑建筑水利工程水利工程结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论桥梁工程梁工程1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论大跨大跨结构构材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论高高耸结构构材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务核核电建筑建筑结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务结构按几何特征可分构按几何特征可分为三种三种类型：型：杆件杆件结构构薄壁薄壁结构构块体体结构构结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务理论力学：理论力学： 讨论刚体的静力学、运动学和动力学问题材料力学：材料力学： 研究单根杆件的强度、刚度和稳定性问题弹性力学：弹性力学： 实体结构和板壳结构为主要研究对象结构力学的研究构力学的研究对象：象：杆系结构杆系结构结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.1 结构力学的研究对象和任务结构力学的研究对象和任务结构力学的研究任构力学的研究任务：（1）研究杆系结构的组成规律及其合理的组成形式，以及结构计算简图的合理选择；（2）研究杆系结构在荷载、温度变化和支座沉陷等因素作用下，结构各部分的内力计算和位移计算，以保证结构由足够的强度和刚度；（3）研究杆系结构在动力荷载作用下的结构动力响应。结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.1 结构的构的计算算简图确定确定计算算简图的原的原则：（1）保）保证设计上的足上的足够精度；精度；（2）使）使计算尽可能算尽可能简化。化。 实际结构是很复构是很复杂的，完全按照的，完全按照结构的构的实际情况情况进行力学分析，既不可能，也无必要。行力学分析，既不可能，也无必要。结构的构的计算算简图是力学是力学计算的基算的基础，极，极为重要。重要。在在结构构计算中，算中，经过科学抽象加以科学抽象加以简化，用以化，用以代替代替实际结构的构的计算算图形，称形，称为结构的构的计算算简图。结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系结结构构力力学学 第第二二章章 几几何何组组成成分分析析1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化结构的构的简化通常包括：化通常包括：（1）结构杆件的简化；（2）支座和结点的简化；（3）荷载的简化。1）结构杆件的构杆件的简化化略去杆件的具体形状，以一根轴线来表示略去杆件的具体形状，以一根轴线来表示材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化2）支座的）支座的简化化支座：支座：把把结构和基构和基础联系起来，以固定系起来，以固定结构位置的装置构位置的装置（1）活）活动铰支座支座支座反力支座反力限制限制限制限制X X向位移向位移向位移向位移限制限制限制限制Y Y向位移向位移向位移向位移结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化2）支座的）支座的简化化（2）固定）固定铰支座支座固定固定铰支座支座固定固定铰支座反力支座反力限制限制限制限制X X、Y Y向位移向位移向位移向位移结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化2）支座的）支座的简化化（3）固定支座）固定支座固定支座反力固定支座反力固定支座反力固定支座反力限制限制限制限制X X、Y Y向向向向位移及位移及位移及位移及转动转动结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化2）支座的）支座的简化化（4）定向支座（滑）定向支座（滑动支座）支座）支座反力支座反力支座反力支座反力限制限制Y Y位移位移及及转动转动限制限制X X位移位移及及转动转动结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化3）结点的点的简化化（1）铰结点点单铰结单铰结点点点点复复复复铰结铰结点点点点特征：特征：所联结的各杆件都可以绕结点自由转动。由于各杆端没有转动约束，相应地无杆端弯矩。结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化3）结点的点的简化化（2）刚结点点单刚结单刚结点点点点复复复复刚结刚结点点点点特征：特征：所联结的各杆件不能绕结点自由转动，即在结点处各杆端之间的夹角始终保持不变。结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化3）结点的点的简化化（3）组合合结点点特征：特征：在同一结点上，某些杆件间相互刚结，而另一些杆间互相铰接，又称半铰结点。结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.2 结构的构的简化化4）荷）荷载的的简化：化：线荷荷载、集中荷、集中荷载、力偶荷、力偶荷载荷荷载体体积力力表面力表面力集中荷集中荷载：作用面作用面积不大不大分布荷分布荷载：作用在作用在较大面大面积其他物体通其他物体通过接触面传过接触面传给结构的作给结构的作用力用力结构的自重或惯性力结构的自重或惯性力例如：汽车荷载例：人群、自重和风力结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.3 结构的分构的分类平面杆系平面杆系结构，根据其构，根据其组成特征和受力特点分成特征和受力特点分为：梁、拱、桁架、梁、拱、桁架、刚架、架、组合合结构。构。 （1）梁：）梁：由水平（或斜向）放置杆件构成。梁构件主要承受弯曲变形，是受弯构件。连续连续梁（直梁（直梁（直梁（直线线）多跨静定梁（直多跨静定梁（直多跨静定梁（直多跨静定梁（直线线）曲梁（曲曲梁（曲曲梁（曲曲梁（曲线线）结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.3 结构的分构的分类（2） 拱：拱：一般由曲杆构成。在竖向荷载作用下有水平支座反力。 不等高三不等高三不等高三不等高三铰铰拱拱拱拱等高两等高两等高两等高两铰铰拱拱拱拱结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.3 结构的分构的分类（3） 桁架：桁架：由若干直杆在两端用铰结点连接构成。桁架杆件主要承受轴向变形，是拉压构件。 平面桁架平面桁架平面桁架平面桁架结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.3 结构的分构的分类（4） 刚架：架：不同方向的杆件用结点（一般都有刚结点）连接构成。刚架杆件以受弯为主，所以又叫梁式构件。 结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.2 结构的计算简图和分类结构的计算简图和分类1.2.3 结构的分构的分类（5） 组合合结构：构：由梁式构件和拉压构件构成。 梁式杆梁式杆梁式杆梁式杆桁架杆桁架杆桁架杆桁架杆排架排架一种工一种工一种工一种工业业厂房用厂房用厂房用厂房用的特殊的特殊的特殊的特殊组组合合合合结结构构构构柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱屋架屋架屋架屋架屋架屋架屋架屋架结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.3 荷载的分类荷载的分类（1）按荷）按荷载作用作用时间分分恒载恒载活载活载作用在结构上可变的荷载如：楼面荷载、风荷载、吊车荷载作用在结构上不变的荷载如：结构自重或土压力（2）按荷）按荷载作用性作用性质分分动荷载动荷载荷载（大小、方向、作用线）随时间迅速变化，并使结构发生不容忽视的惯性力。荷载由零加至最后值，且在加载过程中结构始终保持静力平衡，即可忽略惯性力的影响。静荷载静荷载结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系1.3 荷载的分类荷载的分类（3）按荷）按荷载作用范作用范围分分集中荷载集中荷载分布荷载分布荷载分布作用在一定面积或长度上的荷载，如：风、雪、自重。荷载的作用面积相对于总面积是微小的，作用上这个面积上的荷载为集中荷载。（4）按荷）按荷载位置的位置的变化分化分移动荷载移动荷载可以在结构上自由移动的荷载。如：吊车梁上的吊车荷载、公路桥梁上的汽车荷载。作用位置固定不变的荷载。如：风、雪、结构自重等。固定荷载固定荷载结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论材材料料力力学学 长长沙沙理理工工大大学学 力力学学系系结结构构力力学学 第第一一章章 绪绪论论