结构力学 Structural mechai 主讲:惠宽堂
结构力学 主讲：惠宽堂
世界上最早的石拱桥,建于公元605年 全长5082米,净跨3702米,拱高 有1400多年,仍完好无损
统称为工程结构，简称为结构。 第一章 结构力学总论 §1.1 结构力学的研究对象和任务 一、结构力学的研究对象—结构 1、 结构—建筑物或构筑物中支承荷载而起骨架作用的部分。 房屋建筑—建筑结构 桥 梁—桥梁结构 水利工程—水工结构 … … 结构举例：教学大楼、长江大桥、水坝、水塔…… 2、结构的分类 （1）按结构构件的几何特征：杆件结构、薄壁结构、实体结构。 （2）按建造结构的材料：钢结构、钢筋混凝土结构、木结构等。 （3）按结构和荷载的空间特征：空间结构、平面结构。 研究结构的力学性能的学科称为结构力学，但通常所说的结 构力学以杆件结构为研究对象，也称杆件结构力学。 三峡大坝 南 京 长 江 大 桥 世界上最早的石拱桥，建于公元605年 前后，全长50.82米，净跨37.02米，拱高 7.23米，距今已有1400多年，仍完好无损！
世界建筑 TOP 1OH 玻璃人行天桥” 从 大峡谷南端 的 飞鹰峰 延伸出来 约21米 距离谷底1219米
世界建筑 TOP 10+1 No.1 台北101大厦 508米高 101 层 中国 台北 世界建筑 TOP 10+1 No. 2 双子塔 452米高 88 层 吉隆坡 世界建筑 TOP 10+1 No. 3 西尔斯大厦 442米高 110 层 芝加哥 世界建筑 TOP 10+1 No. 4 金贸大厦 421米高 88 层 上海 世界建筑 TOP 10+1 No. 5 国际金融中心 （二期） 420米高 90 层 香港 世界建筑 TOP 10+1 No. 6 中信广场 391米高 80 层 广州 世界建筑 TOP 10+1 No. 7 地王大厦 384米高 69 层 深圳 世界建筑 TOP 10+1 No. 8 帝国大厦 381米高 102 层 纽约 世界建筑 TOP 10+1 No. 9 中环广场 374米高 78 层 香港 世界建筑 TOP 10+1 No. 10 中银大厦 367米高 72 层 香港 世界建筑 TOP 10+1 “玻璃人行天桥” 从 大峡谷南端 的 飞鹰峰 延伸出来 约21米 距离谷底1219 米
§1-1结构力学的研究对象和任务 二、结构力学课程的任务 研究杄件结构的组成规律,以及结构在外因作用下的强度、刚度和稳 定性的计算原理和计算方法。一般包括4个方面: 1、研究组成规律与合理形式保证结构组成合理,餘够承担荷载并保持平衡; 2、研究结构内力与变形的计算原理和计算方法强度和刚度本课重要内容 3、研究结构的整体稳定和动力荷载作用下的计算原理和计算方法; 4、了解各类结构的受力性能和特点,选取合理的结构类型,以利结构设计。 从解决工程实际问题的角度看结构力学的内容 1、将实际结构抽象为计算简图 2、各种计算简图的计算方法; 3、将计算结果运用于设计和施工
二、结构力学课程的任务 ——研究杆件结构的组成规律，以及结构在外因作用下的强度、刚度和稳 定性的计算原理和计算方法。一般包括4个方面： 1、研究组成规律与合理形式,保证结构组成合理，能够承担荷载并保持平衡； 2、研究结构内力与变形的计算原理和计算方法—强度和刚度,本课重要内容； 3、研究结构的整体稳定和动力荷载作用下的计算原理和计算方法； 4、了解各类结构的受力性能和特点，选取合理的结构类型，以利结构设计。 从解决工程实际问题的角度看结构力学的内容 1、将实际结构抽象为计算简图； 2、各种计算简图的计算方法； 3、将计算结果运用于设计和施工。 §1-1 结构力学的研究对象和任务
§1-1结构力学的研究对象和任务 三、结构力学与其它课程的关系 理论力学研究物体机械动的般规律,即力学中最普遍、最基本 的规律。 材料力学一以单个杆件为主要对象 任务:强度、刚度和稳 弹单性力学一以板、壳和实体结构为主要对象定性的计算原理和计算 方法。 塑性力学—以板、壳和实体结构为主要对象 四、结构力学在专业培养中的作用 土木工程专业重要的专业基础课 先行课:数学、理论力学、材料力学; 后续课:弹性力学、塑性力学以及专业课。 能力培养:分析能力、计算能力、自学能力、表达能力、解决工程实际 问题的能力 本课特点:实践性强、灵活性大、理论与实践并重
三、结构力学与其它课程的关系 理论力学—研究物体机械运动的一般规律，即力学中最普遍、最基本 的规律。 材料力学—以单个杆件为主要对象 弹性力学—以板、壳和实体结构为主要对象 塑性力学—以板、壳和实体结构为主要对象 任务：强度、刚度和稳 定性的计算原理和计算 方法。 §1-1 结构力学的研究对象和任务 四、结构力学在专业培养中的作用 —土木工程专业重要的专业基础课。 先行课：数学、理论力学、材料力学； 后续课：弹性力学、塑性力学以及专业课。 能力培养：分析能力、计算能力、自学能力、表达能力、解决工程实际 问题的能力 本课特点：实践性强、灵活性大、理论与实践并重
§1-2结构的计算简图 计算简图概念 1、计算简图:分析计算结构时用于代替实际结构的计算模型。 2、选取计算简图的必要性和可能性(举例说明) 必要性:不简化常使分析计算不可能; 可能性:使分析计算简单而结果又能反映实际。 3、选取计算简图的原则 计算简单—略去次要因素; 反映实际_保留主要因素,能反映结构的主要力学性能。 须要考虑的其他因素(举例说明) (1)结构的重要性一重要、一般、临时建筑 (2)不同设计阶段的要求初步设计、施工图设计 (3)问题的性质和难易程度一静力、动力,复杂结构 4)计算手段和工具手算:计算尺、计算器;电算:计算机(…) ※计算简图的选取不仅需要力学知识还需要有丰富的实际经验和工程结 构知识
§1-2 结构的计算简图 一、计算简图概念 1、计算简图：分析计算结构时用于代替实际结构的计算模型。 2、选取计算简图的必要性和可能性（举例说明） 必要性：不简化常使分析计算不可能； 可能性：使分析计算简单而结果又能反映实际。 3、选取计算简图的原则 计算简单—略去次要因素； 反映实际—保留主要因素，能反映结构的主要力学性能。 须要考虑的其他因素（举例说明） （1）结构的重要性—重要、一般、临时建筑 （2）不同设计阶段的要求—初步设计、施工图设计 （3）问题的性质和难易程度—静力、动力，复杂结构 （4）计算手段和工具—手算：计算尺、计算器；电算：计算机（…） ※ ——计算简图的选取不仅需要力学知识,还需要有丰富的实际经验和工程结 构知识
§1-2结构的计算简图 平面杆件结构的计算简图 1、结构体系的简化 空间平面? T 2、杆件的简化 以杆件的轴线代表杆件:直杆和曲杆
§1-2 结构的计算简图 二、平面杆件结构的计算简图 1、结构体系的简化 空间 平面 ？ 2、杆件的简化 以杆件的轴线代表杆件：直杆和曲杆
3结点的简化 (1)铰结点 (2)刚结点 (3)组合结点
(1) 铰结点 (2) 刚结点 3.结点的简化 (3) 组合结点
4支座的简化 (1)铰支座 (2)滚轴支座 X Y Y (3)固定支座 (4)定向支座 (5)弹性支座 ) M Y
4.支座的简化 (1) 铰支座 (2) 滚轴支座 (3) 固定支座 Y X Y Y X M （4）定向支座 M Y （5）弹性支座
5材料性质的简化 将结构材料视为连续、均匀、各向同性,理想的线形弹性体。 6.荷载的简化 荷载—作用在结构上的主动外力。自重、水压力、风力等。 广义荷载—温度变化、支座移动、材料收缩、制造误差等。 分类 (1)按荷载分布特征:集中荷载与分布荷载:9 (2)按荷载作用时间长短:恒载与活载 3)按荷载作用的性质:静力荷载与动力荷载
5.材料性质的简化 将结构材料视为连续、均匀、各向同性，理想的线形弹性体。 6.荷载的简化 荷载—作用在结构上的主动外力。自重、水压力、风力等。 广义荷载—温度变化、支座移动、材料收缩、制造误差等。 分类： （1）按荷载分布特征：集中荷载与分布荷载； （2）按荷载作用时间长短：恒载与活载； （3）按荷载作用的性质：静力荷载与动力荷载