1、重要性 ： 优秀土木工程师赖以生存的 专业工具 。特点： 各章知识联系紧密，一环套一环。不但要理解、还要熟练运用。学习方法： 课堂及时跟进，课后迅速回顾，掌握基本原理，勘透力学本质。总之 ，两个字：勤、思结构力学的特点及学习方法结构力学 是研究 结构 的 力学 行为的科学behavior结构力学structural mechanics力学 结构mechanics structure1.1 结构力学的内容结构 就是建筑物的 骨架 skeleton其作用是承受或传递 荷载 load例： 房屋： 板 梁 柱 基础plate beam column base 桥梁： 梁 索 塔 基础beam cabl
2、e tower base1.1 结构力学的内容1.1 结构力学的内容1.1 结构力学的内容结构的分类 （按 构件 的几何特点）classification member杆系结构 （长 宽 高）bar system length width height板壳结构 （长 宽 厚）plate & shell thickness实体结构 （ 长 宽 高）massive structure1.1 结构力学的内容杆件结构 （ 杆系结构 ）由若干杆件组成 ， 杆件的横截面尺寸要比长度小得多 。 梁 、 拱 、 刚架 、 桁架属于杆件结构 。1.1 结构力学的内容板壳结构（薄壁结构）： 它的厚度要比长度和宽度
3、小得多。如：楼板、壳体屋盖。实体结构： 它的长、宽、厚三个几何尺寸属于同一个数量级。1.1 结构力学的内容1.1 结构力学的内容结构力学与其他力学课程的分工 理论力学 质点（系）、刚体（系）theoretical mechanics 材料力学 单杆strength of material 结构力学 杆系 弹性力学 板壳、块体theory of elasticity1.1 结构力学的内容结构力学的研究内容（任务） 强度 Strength 刚度 Stiffness 稳定性 Stability 组成规律 / 合理形式 各类结构的受力特点1.1 结构力学的内容为什么要计算简图 ?实际结构一般 很复杂完
4、全按实际情况分析 很困难 ， 甚至 不可能什么是计算简图 ?对实际结构加以简化而建立的抽象“模型”例： 理论力学： 物体 质点 和 刚体mass point rigid body材料力学： 梁 线段（轴线）1.2 结构的计算 简图computing model计算简图的基本要求： 不离谱 能反映结构及其所受外部作用的 主要特征 好计算简化内容 （例：图 1.1）杆件 的简化杆件 轴线bar axis直杆 直线段阶梯型变截面柱 粗细线段图 1 .11.2 结构的计算 简图结点的简化joint， node杆件连接区域 结点 （轴线的交点）铰结点 杆件不能相对移动 ， 但可以相对转动刚结点 杆件不能
5、相对移动 ， 也不能相对转动组合结点 杆件连接方式既有铰接 ， 又有刚接（ 至少 3 根杆件 ）1.2 结构的计算 简图a. 铰结点被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可以相对转动。可以传递力，但不能传递力矩。1.2 结构的计算 简图b. 刚结点被连接的杆件在连接处不能相对移动，又不能相对转动。可以传递力，也可以传递力矩。1.2 结构的计算 简图c. 组合结点特征是汇交于结点的各杆均不能移动，但其中一部分杆件为刚性联结，各杆端不允许相对转动，其余杆件为铰接，允许绕结点转动。1.2 结构的计算 简图支座的简化support支座 结构与地基的连接点 作用：约束 restriction 限制位移 d
6、isplacement反力 reaction 提供反力或反力矩 moment支座对结构的约束情况 （图 1.2、表 1.1 ）1.2 结构的计算 简图F RyF RyF Rx(a) (b)FRyMFRyFRxM(c) (d)图 1.21.2 结构的计算 简图规律 ： 约束位移与反力一一对应支座类型 自由 位移 反 力和反力矩x y FRx FRy M可动铰 固定铰 定向支座 固定支座 表 1.1 不同支座的约束情况1.2 结构的计算 简图荷载的简化 集中荷载 concentrated 分布荷载 distributed材料性质 / 结构体系的简化材料性质的简化 （ 假定 ） ： 连续 conti
7、nuous 均匀 homogeneous 各向同性 isotropic 理想弹性或弹塑性 elastic-plastic结构体系的简化空间结构 平面结构 （ 杆件 及 荷载 共面 ）space structure plane structure1.2 结构的计算 简图空间结构简化为平面结构1.2 结构的计算 简图按构件轴线形式、连接方式和受力特点划分：梁 beam（ 图 1.3a） 主要承受 横向 transverse（ 轴线 ） 荷载 构件主要 受弯 bending 直梁 straight 曲梁 curved 或折梁 broken 单跨梁 single-span 多跨梁 multi-span
8、刚架 （ 图 1.3b） rigid frame 多根不全共线的直杆 ， 含 刚结点 杆件一般同时发生 弯 、 剪 shearing和 轴向 axial 变形 deformation(a)(c)(e)(b)(d)(f)图1.3(a)(c)(e)(b)(d)(f)图1.31.3 杆系结构的分类拱 （图 1.3c） arch通常：曲杆主要力学特征 ： 在竖直 vertically向下的荷载下，支座产生 水平 horizontal推力拱式结构： 拱式刚架（图 1.3b）、 拱式桁架 桁架 （图 1.3d） truss直杆 、 铰结点主要力学特征 ： 结点荷载 下 ，杆件均为 二力杆 ， 只有 轴力(
9、a)(c)(e)(b)(d)(f)图1.3(a)(c)(e)(b)(d)(f)图1.31.3 杆系结构的分类组合结构 （图 1.3e、 f） 含 组合结点 梁式 杆 二力杆索 式结构 （图 1.3f） 主要 力学特征 ：在竖直向下的荷载下 ，支座产生 水平拉力按内力计算时所需考虑的求解条件划分： 静定结构 statically determinate 超静定结构 statically indeterminate(a)(c)(e)(b)(d)(f)图1.3(a)(c)(e)(b)(d)(f)图1.31.3 杆系结构的分类 广义 generalized 荷载 使结构产生内力或变形的因素 主动作用的
10、外力 （ 狭义荷载） 温度变化 支座移动 材料收缩 制造误差1.4 荷载的分类 狭义荷载的分类 按作用区域 ： 集中荷载 分布荷载 按作用时间 ： 恒载（永久） dead 活载（临时） living 按移动与否 ： 移动荷载 moving 固定荷载 fixed 按动力效应 ： 静力荷载 static 动力荷载 dynamic1.4 荷载的分类强调： 是否动力荷载，不仅与荷载本身有关，而且与作用对象即结构有关 几何 组成分析几何构造分析机动分析geometrical composition analysis 目的 和意义体系 system目的 ： 研究杆件形成结构的规律判断体系是机构还是结构意义
11、 ： a 同上b 为结构受力分析提示合理途径c 确定结构的超静定次数(a)(b) (c)2.1 引 言）、（不变，图结构）（可变，图机构cb1.2s t r u c t u r e a1.2m e c h a n i s m 2.2.1 几何不变体系和几何可变体系 几何不变体系 geometrically determinate假定体系由刚体组成 ， 则体系的几何形状不变（ 外因和内部条件确定 形状变化确定 ） 几何可变体系 geometrically indeterminate假定体系由刚体组成 ， 体系的几何形状仍可变2.2 几何组成分析的基本概念2.2.2 自由度和约束自由度 degree of freedom， D.O.F体系 独立 independent运动 方式 的 个数 体系定位所需 独立参数 或 坐标 的个数parameter coordinate 几何不变体系： D.O.F 0 几何可变体系： D.O.F 0 平面内一个质点： D.O.F 2（图 2.2a） 平面内一个刚片： D.O.F 3（图 2.2b）rigid sheet 图 2 - 2O xyxy(a )O xyxy(b )AB2.2 几何组成分析的基本概念
