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1、第一章 绪 论,1. 教学内容,结构力学的基本概念和基本学习方法,2. 学习目标,了解结构力学的基本研究对象、方法和学科内容;,明确结构计算简图的概念及几种简化方法，进一 步理解结构体系、结点、支座的形式和内涵。,理解荷载和结构的分类形式。,3. 本章目录,1.1 结构力学的学科内容和任务,1.2 结构的计算简图及简化要点,1.3 结构杆件的分类,1.4 荷载的分类,1.1 结构力学的学科内容和任务,结构力学（Structural mechanics） 土木工程类各专业重要的专业基础课。,讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图 的合理选择。,主要研究任务：,讨论结构内力和变形的计算方法
2、，进行结构的强度和 刚度的验算；,讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应；,使学生掌握系统的结构力学知识；提高结构计算能力，能熟练地分析计算土木工程结构的力学性能；培养学生的分析能力和科学作风；为学习有关专业课程（钢筋混凝土结构、钢结构、地基基础等）、为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好扎实的理论基础。,培养目标:,1.1.1 结构,常见的工程结构：,建筑结构,建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起 骨架作用的部分。,桥梁结构,隧道结构,地下结构,a 实景图,b 骨架图,c 受荷图,建筑结构,桥梁结构,武汉长江二桥位厂武汉长江大桥下游6.8公里处，全桥长4678米，其中正桥1877米
3、，设六车道；双塔双索面预应力砼斜拉桥，主跨400米，桥梁宽29.4米。,隧道结构,武汉长江隧道工程全长3609米，其中越江沉管段 1380米，江北岸坡隧道880米，江北引道段183米， 江南岸坡隧道1010米，江南引道段156米。横断面总 宽34.9米，总高9.2米，净高4.5米。,地下结构,水工结构,三峡大坝鸟瞰图,三峡大坝的闸门,三峡工程由大坝、水电站、通航建筑物等三大部分组成，坝轴线全长2309.47米，坝顶海拔高度185米。,其他,板壳,塔架,刚架,桁架,结构分类:,（1）按几何的角度,（2） 按建筑材料,混凝土结构 素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土,钢结构,钢混凝土组合结构 钢混凝
4、土梁板结构、钢骨混凝土结构 和钢管混凝土结构,砌体结构,木结构,（3） 按结构体系,墙体结构体系 砌体墙、钢筋混凝土剪力墙和钢骨混凝土剪力墙,框架结构体系,排架结构,框架剪力墙结构体系,筒体结构,（4） 按结构层数,单层、多层、高层,（5） 按空间作用,壳体结构、网架结构、悬索结构,收集身边的结构（图片），并加以分析。,课外作业,1.1.2 结构力学的研究内容和任务,（1）结构力学与相关力学课程的关系,理论力学： 研究物体机械运动的基本规律。 如物体静力平衡条件等。,材料力学： 研究杆件的强度、刚度和稳定性。 如杆件受拉（压）、弯曲、扭转时的应力计算； 材料强度条件；梁的变形计算；压杆稳定等。
5、,结构力学： 以杆件结构为主要研究对象，根据力学原理 研究在外力因素作用下结构的内力和变形，结构 的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的 几何组成规律。,（理解强度、刚度、稳定性、动力反应 及结构的几何组成规律的概念）,弹塑性力学、振动力学、计算力学、水力学、断裂力学,(2) 研究任务,对实际结构的受力分析结合钢筋混凝土、 地基基础等课程，能够解决实际问题。,讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构 计算简图的合理选择； 讨论结构内力和变形的计算方法，进行结构 的强度和刚度的验算； 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的 结构反应。,1.1.3 学习方法,注重力学概念； 活学活用，理论联系实
6、际； 多练，多想，提高计算能力； 培养自学能力,1.2 结构的计算简图及简化要点,结构的计算简图： 在结构计算中，用以代替实际结构，并反应 实际结构主要受力和变形特点的简化图形。,1.2.1 简化原则,反映结构主要受力特点，便于计算。,1.2.2 简化要点,（1）结构体系的简化,空间结构平面结构,当空间结构在某一平面内的杆系结构承担该平面内的荷载时,（2） 杆件的简化,用杆轴线代替杆件；用杆轴线构成的几何轮廓 代替原结构的几何尺寸。,a 平面图,c 计算简图,b 剖面图,（3） 杆件间连接的简化,结点：结构中杆件相互连接的部分。,刚结点：相互连接的杆件在连接处不能相对移动和 相对转动，即可传递
7、力，又能传递力矩。,铰结点：相互连接的杆件在连接处不能相对移动， 但可相对转动，即可传递力，但不能传递力矩。,厂房中的杯口基础与预制柱的连接： 细石混凝土现浇为刚性，采用柔性材料为铰接。,组合结点：节点F（其中D为铰节点，E为刚结点）,（4） 支座的简化,支座：结构与基础的连接区； 广义而言支承结构或构件的各种装置。,（a）滚轴支座（活动铰支座）支杆,（b）固定铰支座（铰支座）铰,（c） 定向支座滑动支座,（d） 固定端支座固端,以上均为刚性支座。,引伸：,弹性支座： 荷载作用下结构本身产生弹性变形。 有伸缩弹性支座和旋转弹性支座。,假设：连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性 或弹塑性的。,（
8、5） 材料性质的简化,建筑材料通常为钢、混凝土、砖、石、木料等。,（6） 荷载的简化,体积力面积力分布力集中力,木料为各向异性材料（横纹与顺纹不同）,1.3 杆件结构的分类,结构的分类实际上是计算简图的分类,1.3.1 梁,受弯构件，其轴线通常为直线。有单跨和多跨。,实例：砌体结构的梁。框架结构中的次梁。,连续梁,简支梁,1.3.2 拱,杆轴为曲线，在竖向力作用下产生水平反力的结构。,三铰拱,实例：拱桥,无铰拱,1.3.3 桁架,由若干直杆组成，所有结点为铰结点，杆只受轴力。,实例：塔架,1.3.4 刚架,刚架由直杆组成，其结点通常为刚结点。,1.3.5 组合结构,桁架和梁或刚架组合在一起的结
9、构。 桁架受轴力；梁或刚架主要受弯。,1.4 荷载的分类,荷载：主动作用于结构的外力， 如结构自重、水压力和土压力等。,恒载：长期作用于结构上的不变荷载。 特征：大小、方向、作用位置是不变的。 实例：结构的自重、安装在结构上的设备重量等。 活载：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载 实例：吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。,(1) 按作用时间的久暂,集中荷载：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。 分布荷载：分布作用在一定面积或长度上的荷载， 如风、雪、自重等荷载。,（2） 按荷载的作用范围,固定荷载：作用位置固定不变的荷载。 如风、雪、结构自重等。,（3） 按荷载位置的变化,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,静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化 极其缓慢，不使结构产生显著的加速度。 如结构自重、楼面活载等； 动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作 用或消失，使结构产生显著的加速度。,车辆荷载、风荷载和地震荷载通常在设计中简化 为静力荷载，但在特殊情况下要按动力荷载考虑。,（3） 按荷载作用的性质,国家规范 GB50009-2001 建筑结构荷载规范,课外读物,