龍馭球結(jié)構(gòu)力學(xué)課件第一章緒論

龍馭球結(jié)構(gòu)力學(xué)課件第一章緒論第一頁，共43頁。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是土木工程專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課程。其主要任務(wù)是掌握桿件結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理和計(jì)算方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能，為學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打好基礎(chǔ)，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算等方面的能力。2第二頁，共43頁。結(jié)構(gòu)力學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)定方法1、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”為考試課程。期末考試成績(jī)占70﹪，平時(shí)成績(jī)占30﹪。

2、平時(shí)成績(jī)由以下四部分組成：（1）作業(yè)及平時(shí)測(cè)驗(yàn)占15﹪；（2）課堂筆記占5﹪；（3）回答問題占5﹪；（4）出勤、著裝及遵守課堂記律等占5﹪。3第三頁，共43頁。第一章緒論§1-1

結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法§1-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖4第四頁，共43頁?！?-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：房屋中的梁柱體系、橋梁、水壩等等都是工程結(jié)構(gòu)的例子。

5第五頁，共43頁。萬里長(zhǎng)城6第六頁，共43頁。天安門城樓7第七頁，共43頁。國家大劇院

8第八頁，共43頁。三峽大壩9第九頁，共43頁。印度泰姬陵10第十頁，共43頁。意大利比薩斜塔11第十一頁，共43頁。凱旋門12第十二頁，共43頁。埃菲爾鐵塔13第十三頁，共43頁。吉隆坡石油雙塔14第十四頁，共43頁。

橋梁15第十五頁，共43頁。趙州橋16第十六頁，共43頁。青馬大橋17第十七頁，共43頁。舊金山大橋18第十八頁，共43頁。二、結(jié)構(gòu)分類1.桿系結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)梁、柱——由桿件長(zhǎng)度l遠(yuǎn)大于橫截面尺寸b、h的細(xì)長(zhǎng)桿組成的結(jié)構(gòu)。19第十九頁，共43頁。埃菲爾鐵塔20第二十頁，共43頁。2.

板殼結(jié)構(gòu)悉尼歌劇院——厚度遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度和寬度的結(jié)構(gòu)。21第二十一頁，共43頁。清華大禮堂22第二十二頁，共43頁。3.實(shí)體結(jié)構(gòu)——長(zhǎng)、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(duì)象和內(nèi)容1.研究對(duì)象2.研究?jī)?nèi)容

結(jié)構(gòu)力學(xué)研究由細(xì)長(zhǎng)桿件組成的平面桿系結(jié)構(gòu)，如：梁、桁架、剛架、拱及組合結(jié)構(gòu)等。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(dòng)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。23第二十三頁，共43頁。

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(huì)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(huì)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。24第二十四頁，共43頁。

動(dòng)力分析是研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性以及在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)結(jié)構(gòu)受到的地震力、結(jié)構(gòu)的位移、速度、加速度及動(dòng)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。25第二十五頁，共43頁。四、結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展

我國的木架建筑在新石器時(shí)代晚期就初具規(guī)模。隋代建造的趙州橋，它那造型藝術(shù)與結(jié)構(gòu)功能的巧妙統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)形式與材料性能的巧妙結(jié)合，堪稱一絕。秦代時(shí)期的都江堰，設(shè)計(jì)精巧，規(guī)模宏偉，至今仍發(fā)揮著灌溉作用。十九世紀(jì)前半期，形成了結(jié)構(gòu)力學(xué)理論的初步基礎(chǔ)，并從古典力學(xué)中劃分出來，成為一門獨(dú)立的學(xué)科。十九世紀(jì)后半期，建立了關(guān)于結(jié)構(gòu)變形和超靜定結(jié)構(gòu)的一般理論。二十世紀(jì)初期，產(chǎn)生了位移法及其派生的各種漸進(jìn)法和近似法。隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，塑性理論、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的計(jì)算理論也有了迅速的發(fā)展。二十世紀(jì)中期，計(jì)算機(jī)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)，使結(jié)構(gòu)力學(xué)為生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)的能力有了量級(jí)上的變化。這種強(qiáng)有力的計(jì)算手段，使空間結(jié)構(gòu)、特殊結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)抗震、結(jié)構(gòu)的彈塑性分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論與方法得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。?。?6第二十六頁，共43頁。理論力學(xué)27第二十七頁，共43頁。材料力學(xué)趙州橋悉尼鋼鐵拱橋小麥倒伏問題吊車測(cè)力平臺(tái)28第二十八頁，共43頁?！?-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖一、選取結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖必要性、重要性：

將實(shí)際結(jié)構(gòu)作適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化，忽略次要因素，顯示其基本的特點(diǎn)。這種代替實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖形，稱為結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖。合理地選取結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖是結(jié)構(gòu)計(jì)算中的一項(xiàng)極其重要而又必須首先解決的問題。二、選取結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖的原則：1、能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力特點(diǎn)，使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際情況。2、忽略次要因素，便于分析計(jì)算。三、影響計(jì)算簡(jiǎn)圖選取的主要因素：1、結(jié)構(gòu)的重要性：重要結(jié)構(gòu)——精；次要結(jié)構(gòu)——粗；2、設(shè)計(jì)階段：初步設(shè)計(jì)——粗；技術(shù)設(shè)計(jì)——精；3、計(jì)算問題的性質(zhì)：靜力計(jì)算——精；動(dòng)力計(jì)算——粗；4、計(jì)算工具：先進(jìn)——精；簡(jiǎn)陋——粗。29第二十九頁，共43頁。四、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的幾個(gè)主要方面1、結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化一般結(jié)構(gòu)實(shí)際上都是空間結(jié)構(gòu)，各部相連成為一空間整體，以承受各方向可能出現(xiàn)的荷載。在多數(shù)情況下，常忽略一些次要的空間約束，而將實(shí)際結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。2、桿件的簡(jiǎn)化桿件用其軸線表示，桿件之間的連接區(qū)用結(jié)點(diǎn)表示，桿長(zhǎng)用結(jié)點(diǎn)間距表示，荷載作用于軸線上。3、結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化桿件間的連接區(qū)通常簡(jiǎn)化成為三種理想情況：（1）鉸結(jié)點(diǎn)：約束各桿端不能相對(duì)移動(dòng)，但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；可以傳遞力，不能傳遞力矩。（2）剛結(jié)點(diǎn)：連接各桿端既不能相對(duì)移動(dòng)，又不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；既可以傳遞力，又可傳遞力矩。（3）組合結(jié)點(diǎn)：是一些桿端為剛結(jié)，另一些桿端為鉸結(jié)。??！30第三十頁，共43頁。31第三十一頁，共43頁?！?-2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖一、支座和支座反力1.固定支座AB模型工程實(shí)例把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)起來的裝置稱為支座。

32第三十二頁，共43頁。簡(jiǎn)圖：特點(diǎn)：1)

桿端截面A不產(chǎn)生線位移和角位移；2)

桿端截面A有反力矩以及沿x、y方向的反力。AA33第三十三頁，共43頁。2.固定鉸支座特點(diǎn)：1)

桿端截面A無線位移，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；2)

桿端截面A產(chǎn)生沿x、y方向的反力。模型AA34第三十四頁，共43頁。3.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)桿端A產(chǎn)生的支座反力沿鏈桿方向作用。AA35第三十五頁，共43頁。4.滑動(dòng)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A存在反力矩以及沿鏈桿方向的反力。模型AAA36第三十六頁，共43頁。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，在豎向荷載作用下，截面存在彎矩、剪力和軸力。37第三十七頁，共43頁。2.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，桿件與桿件連結(jié)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。38第三十八頁，共43頁。3.拱拉桿拱拉桿無鉸拱三鉸拱拱的特點(diǎn)：2)拱軸截面的軸力較大，彎距和剪力較小。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)；39第三十九頁，共43頁。4.桁架和組合結(jié)構(gòu)靜定桁架超靜定桁架組合結(jié)構(gòu)40第四十頁，共43頁。特點(diǎn)：1)

桁架由直桿組成，所有結(jié)點(diǎn)都是鉸結(jié)點(diǎn)，荷載作用于結(jié)點(diǎn)上，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，還有彎矩和剪力。三、荷載

按荷載作用時(shí)間長(zhǎng)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。41第四十一頁，共43頁。2.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(dòng)荷載——荷載作用在結(jié)構(gòu)上的位置是移動(dòng)的，如吊車荷載、橋梁上的汽車和火車荷