结构力学《第一章绪论》龙奴球
结构力学-龙驭球
第一章绪论一、教学内容结构力学的基本概念和基本学习方法。
二、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。
在认真学习方法论——学习方法的基础上，对学习结构力学有一个正确的认识，逐步形成一个行之有效的学习方法，提高学习效率和效果。
三、本章目录§1-1 结构力学的学科内容和教学要求§1-2 结构的计算简图及简化要点§1-3 杆件结构的分类§1-4 荷载的分类§1-5 方法论(1)——学习方法(1)§1-6 方法论(1)——学习方法(2)§1-7 方法论(1)——学习方法(3)§1-1 结构力学的学科内容和教学要求1. 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称为工程结构,简称结构。
例如房屋中的梁柱体系，水工建筑物中的闸门和水坝，公路和铁路上的桥梁和隧洞等。
从几何的角度，结构分为如表1.1.1所示的三类:表1.1.1 结构的分类2. 结构力学的研究内容和方法结构力学与理论力学、材料力学、弹塑性力学有着密切的关系。
理论力学着重讨论物体机械运动的基本规律，而其他三门力学着重讨论结构及其构件的强度、刚度、稳定性和动力反应等问题。
其中材料力学以单个杆件为主要研究对象，结构力学以杆件结构为主要研究对象，弹塑性力学以实体结构和板壳结构为主要研究对象。
学习好理论力学和材料力学是学习结构力学的基础和前提。
结构力学的任务是根据力学原理研究外力和其他外界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。
包括以下三方面内容：(1) 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；(2) 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；(3) 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。
龙驭球《结构力学》笔记和课后习题(含真题)详解(绪 论)【圣才出品】
第1章绪论1.1 复习笔记一、结构力学的学科内容和教学要求1．结构建筑物、工程设施中承受和传递荷载而起骨架作用的部分。
从几何尺寸上可分为：杆件结构、板壳结构、实体结构三类。
2．结构力学研究内容（1）结构力学的研究对象，主要是杆件结构。
（2）结构力学的研究任务，是根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律。
（3）结构力学的研究方法，包含理论分析、实验研究和数值计算三个方面。
3．能力培养包括分析能力、计算能力、自学能力、表达能力。
二、结构的计算简图和简化要点1．结构的计算简图计算中需要寻求一个简化的图形来代替实际结构，这个图就称为结构的计算简图。
它的确定原则：（1）从实际出发反应结构的主要受力特征；（反映实际）（2）分清主次，略去细节，以便于计算。
（简化计算）2．简化要点（1）结构体系，常略去次要空间约束，简化为平面结构计算。
（2）杆件用轴线简化，杆件间的连接区用结点表示，杆长用结点间距离表示，荷载作用点也转移到轴线上。
（3）杆件间的连接区，根据实际情况简化为铰接点或刚结点。
（4）结构和基础连接，一般简化为滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座。
（5）材料性质，一般简化为连续、均匀、各向同性、完全弹性或弹塑性的材料。
（6）荷载，均简化为作用在杆件轴线上，分为集中荷载和均布荷载。
三、杆件、杆件结构、荷载的分类1．杆件通常分为梁、拱、桁架、刚架、组合结构。
2．杆件结构根据空间特性，分为平面结构和空间结构；根据计算特性，分为静定结构、超静定结构。
3．荷载根据作用时间，分为恒载和活载；根据作用性质，分为静力荷载和动力荷载。
1.2 名校考研真题详解本章暂未编辑名校考研真题，若有最新真题会及时更新。
结构力学讲义PPT课件
载移作用下的动力反应
结构受到的地震力
、
速
度
、
加
速
度
及
动
26
§1-2 结构计算简图
一、支座和支座反力
支座定义：把结构与基础联结起来的装置。 1. 固定支座
B
A
实际形状
工程实例
27
简图：
FxA A MA
FyA
特点： 1) 结构在支座截面不产生线位移和转角； 2) 支座截面有反力矩以及x、y方向的反力。
有 用在结构上。如：楼面活荷载，雪荷载。
结
36
2
.
按 固定荷载——作用位置不变的荷载，如自重等。
荷 移动荷载——荷载作用在结构上的位置是移动
载 的，如吊车荷载、桥梁上的汽车和火车荷载。
作 用
3. 按荷载作用的性质可分为：
位 静荷载——荷载的大小、方向、位置不随 时间
置 变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静 荷载。
结构力学
Structural Mechanics
1
目录
结构力学(I)
第一章 绪论 第二章 平面体系的几何构造分 析 第三章 静定结构的受力分析 第五章 影响线 第六章 静定结构的位移计算 第 七章 力法 第八章 位移法 第九章 渐近法
3
目录
结构力学(II) 第十 章 矩阵位移法 第十三章 结构的动力计算 第十五章 结构的塑性分析与极限荷载
可 动荷载 ——荷载的大小、方向随时间迅
分
为 速变化，使结构产生显著振动，结构的质量
： 承受的加速度及惯性力不能忽略。化爆和核
爆炸的冲击波荷载、地震荷载等都是动力荷
载。
37
四、线性变形体系
《结构力学》龙驭球第1章_绪论
1、静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极 其缓慢。 2、动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
§1.5 方法论（1）——学习方法
（a） 立志(精神因素)
人活着，要争气，要志存高远。
-------怎样思考，就有怎样的人生（心想才能事成）
读书三要
盖士人读书，第一要有志，第二要有识，第三要有恒。 有志则断不甘为下流（落后）；有识则知学问无尽，不敢 以一得自足；有恒则断无不成之事。 选自曾国藩《与弟书》
2015-4-12
5
<2> 板壳结构: 也称为薄壁结构， 几何特征：厚度 t <<长度和宽度 <3> 实体结构: 结构的长、宽、高(a、b、h)在同一量级。
构件：结构中的各个组成部分称为构件。
2015-4-12
6
板
壳体结构
实体结构
计算简图
2.结构力学的研究对象
结构力学与材料力学、理论力学、弹塑性力学均有密切的关系
4、支座的简化 （1）滚轴支座：约束杆端不能竖向移动，但可水平移动 和转动。只有竖向反力。 （2）定向支座：允许杆端沿一定方向自由移动，而沿其 它方向不能移动，也不能转动。 （3）固定端：约束杆端不能移动也不能转动，有三个反 力分量。 （4）铰支座：约束杆端不能移动，但可以转动。有两个 互相垂直的反力，或合成为一个合力。 5、材料性质的简化 对组成结构的建筑材料，一般都假定为均匀连续、各向 同性、完全弹性(或弹塑性)。 6、荷载的简化 体力和面力均简化为作用在轴线上的分布荷载和集中 荷载。
进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安 全和经济的要求。 计算刚度的目的，在于保证结构不至于发生过大的变 形，以至于影响正常使用。
结构力学 龙奴球版本说课讲解74页PPT
结构力学 龙奴球版本说课讲解
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
结构力学课件 第1章 绪论
一、荷载与作用 ➢荷载：主动作用在结构上的外力，如自重荷载、风荷载等； ➢广义荷载：外力、温度改变、支座沉降、制造误差、材料的收缩及松 驰、地震作用等； ➢作用：广义荷载，引起结构受力或变形的外因(外力、温度变化、支 座沉降、制造误差、材料收缩以及松弛、徐变等)
二、荷载(作用)的确定
➢荷载(作用)的确定是结构设计中极为重要的工作；
➢《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 ➢《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）
三、荷载的分类 ➢1、根据荷载作用时间的久暂划分
恒载 （永久荷载）
Permanent load 活载
（可变荷载) Variable load
永久作用在结构上的不变 荷载，如构件自重、设备
荷载等
暂时作用在结构上的可变荷载， 列车荷载、风载、地震作用等
三、荷载的分类
➢2、按作用 位置变化情况
固定荷载 移动荷载
作用在结构上的位置 是不变的，如恒载、 某些活载（风载、雪
载等）
能在结构上移动的荷载，如 列车荷载、吊车荷载
三、荷载的分类
静力荷载 动力荷载
➢3、根据荷载对结构产生的动力效应划 分 指大小、方向和位置不随时间 变化或变化很缓慢的荷载，
第一章 绪 论（Introduction )
中国矿业大学 鲁彩凤
§1-1 结构力学的研究对象和任务 §1-2 荷载的分类 §1-3 结构的计算简图 §1-4 杆件结构的分类
§1-1 结构力学的研究对象和任务
(Research object and task of Structural Mechanics )
本节主要内容： 一、工程结构及分类 二、结构力学的研究对象 三、结构力学的任务
结构力学-龙驭球复习
第一章绪论一、教学内容结构力学的基本概念和基本学习方法。
二、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。
在认真学习方法论——学习方法的基础上，对学习结构力学有一个正确的认识，逐步形成一个行之有效的学习方法，提高学习效率和效果。
三、本章目录§1-1 结构力学的学科内容和教学要求§1-2 结构的计算简图及简化要点§1-3 杆件结构的分类§1-4 荷载的分类§1-5 方法论(1)——学习方法(1)§1-6 方法论(1)——学习方法(2)§1-7 方法论(1)——学习方法(3)§1-1 结构力学的学科内容和教学要求1. 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称为工程结构,简称结构。
例如房屋中的梁柱体系，水工建筑物中的闸门和水坝，公路和铁路上的桥梁和隧洞等。
从几何的角度，结构分为如表1.1.1所示的三类:表1.1.1 结构的分类2. 结构力学的研究内容和方法结构力学与理论力学、材料力学、弹塑性力学有着密切的关系。
理论力学着重讨论物体机械运动的基本规律，而其他三门力学着重讨论结构及其构件的强度、刚度、稳定性和动力反应等问题。
其中材料力学以单个杆件为主要研究对象，结构力学以杆件结构为主要研究对象，弹塑性力学以实体结构和板壳结构为主要研究对象。
学习好理论力学和材料力学是学习结构力学的基础和前提。
结构力学的任务是根据力学原理研究外力和其他外界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。
包括以下三方面内容：(1) 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；(2) 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；(3) 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。
结构力学第一章
表示方法：
2
结构的计算简图
例如：图示木屋架的结点
▲ 刚结点 几何特征：各杆不能绕结点作相对转动。 受力状况：由于结点能阻止杆件之间发生相对转
角，因此杆端有弯矩、剪力 和轴力。
2
结构的计算简图
表示方法：
例如：图示现浇钢筋混凝土框架的结点
2
结构的计算简图
3）支座的简化
对平面结构一般可以简化成以下三种形式：
▲ 可动铰支座
只能约束竖向运动的支座称为：可动铰支座
表示方法：
例如：把梁放在柱顶上，不作任何处理，其支座就 可简化成可动铰支座。
2
结构的计算简图
▲ 固定铰支座
能约束竖向和水平运动的支座称为：固定铰支座 表示方法：
例如：把屋架放在柱顶上，并与柱顶的预埋件连 接，这样的支座可简化成固定铰支座。
2
结构的计算简图
绪 论
1
结构力学的任务
力：物体之间的相互作用。 结构：土木工程中，承受和传递载荷并起骨架 作用的部分称为结构。 构件：结构的组成部分统称为构件。如图中的 柱子、基础、屋架等。
结构的特点： 1 .几何不变 2. 有足
（1）什么是结构力学
够的承载力。
1
结构力学的任务
（2）结构力学的研究对象 理论力学 研究刚体，研究力与运动的关系。 材料力学 研究变形体，研究力与变形的关系。
主要研究对象---杆件。
结构力学：研究变形体，研究力与变形的关系。
主要研究对象---杆系——杆状结构体系。
材料力学和结构力学 研究的变形体是弹性变形
体。
1
结构力学的任务
最大的斜拉桥-杨浦大桥
1
结构力学的任务
1
结构力学的任务
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第一章
绪论
恒载
第一章
绪论
恒载
第一章
绪论
活载
第一章
绪论
活载
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
二、按荷载的作用范围
荷载可分为集中荷载和分布荷载。 荷载的作用面积相对于总面积是微小的， 作用在这个面积上的荷载，可以简化为集中
荷载。
分布作用在一定面积或长度上的荷载，可
简化为分布荷载，如风、雪、自重等荷载。
如果结构的各杆轴线及外力（包括荷载和 反力）均在同一平面内，则称为平面结构，否 则便是空间结构。
实际工程中的结构都是空间结构，不过在 很多情况下可以简化为平面结构或近似分解为 几个平面结构来计算。当然，有些必须作为空 间结构来计算。
第一章
绪论
二、简化内容
1. 结构体系的简化
空间结构 平面结构
第一章
第一章
绪论
三、结构力学的任务
• 结构力学的任务是根据力学原理研究外力和其他外界 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。包括 以下几方面内容： • (1) 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； • (2) 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； • (3)讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反 应 • (4)创造新的结构形式，研究建立新的计算理论与方法。
Fx
Fy
第一章
绪论
(3)固定支座
约束杆端 不能移动也不 能转动，有三 个反力分量。 Fx Fy
Fx
Fy
第一章
绪论
第一章
绪论
(4)定向支座
允许杆端沿一定方向自由移动，而沿 其它方向不能移动，也不能转动 F伸缩弹性支座
在承受荷 载的同时，它 本身将产生一 定的弹性变形。
第一章
第一章
基本要求：
绪 论
了解结构力学的基本研究对象、
方法和学科内容。
掌握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。
第一章
绪论
第一章
绪 论
§1-1 结构力学的研究对象与任务
§1-2 结构计算简图 §1-3 杆件结构的形式与分类 §1-4 荷载的性质与分类
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
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第一章
绪论
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第一章
绪论
• 结构力学作为力学学科的一个分支，其研究对 象涉及较广，根据所涉及范围，通常将结构力 学分为“狭义结构力学”、“广义结构力学” 和“现代结构力学”。 • 狭义结构力学 其研究对象为由杆件所组成的 体系（即结构 structure）。这种体系能承担 外界荷载作用，并起传力骨架作用。又称为经 典结构力学。 • 广义结构力学 其所研究的对象为可变形的物 体。除可变形杆件组成的体系外，还包括可变 形的连续体(平板、块体、壳体等)。
绪论
国家大剧院
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
§1-2 结构计算简图
计算简图: 在结构分析当中用来代替实际结构的计 算模型(图形) 一、简化原则：
1）从实际出发——计算简图要反映实际结构的主
要性能。
2）分清主次，略去细节——计算简图要便于计算。
第一章
绪论
二、简化内容
1. 结构体系的简化
按照杆轴线和外力的空间位置，结构可分 为平面结构和空间结构。
第一章
绪论
§1-4 . 荷载的性质与分类
荷载：主动作用于结构的外力 一、按作用时间的久暂
荷载可分为恒载和活载。
恒载是长期作用于结构上的不变荷载，如结构
的自重、安装在结构上的设备重量等，这种荷载的
大小、方向、作用位置是不变的。
活载是建筑物在施工和使用期间可能存在的可 变荷载，如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷 载。
绪论
三峡大坝
第一章
绪论
印度泰姬陵
第一章
绪论
意大利比萨斜塔
第一章
绪论
法国凯旋门
第一章
绪论
吉隆坡石油双塔
第一章
绪论
桥梁
第一章
绪论
赵州桥
第一章
绪论
青马大桥(主跨1377米）
第一章
绪论
旧金山大桥
第一章
绪论
杨 浦 大 桥
第一章
绪论
南浦大桥
第一章
绪论
北京朝阳门体育馆
第一章
绪论
大跨结构
第一章
弹性力学
板壳、实体结构
第一章
绪论
• 但是，结构力学与理论力学和材料力学不同 的是，结构力学与工程联系更为紧密，其基 本概念、基本理论和基本方法将作为钢筋混 凝土结构、钢结构、地基基础和结构抗震设 计、桥梁、隧道等工程结构课程的基础；结 构力学的分析结果又是各类结构的设计依据。 当前的计算机辅助设计软件，其核心计算部 分的基本理论和方法也都以结构力学作为基 础。
第一章
绪论
荷载的确定，常常是比较复杂的，荷载
规范总结了设计经验和科学研究的成果，供
设计时应用。但在不少情况下，设计者要深
入现场，结合实际情况进行调查研究，才能
对荷载作出合理的确定。
第一章
绪论
三、按荷载作用的性质
荷载可分为静力荷载和动力荷载。 静力荷载的数量、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，因而 可以忽略惯性力的影响。
动力荷载是随时间迅速变化或在短暂时间内突
然作用或消失的荷载，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。
第一章
绪论
四、按荷载位置的变化
荷载可分为固定荷载和移动荷载。 作用位置固定不变的荷载为固定荷载。如风、 雪、结构自重等。
可以在结构上自由移动的荷载称为移动荷载。
如吊车梁上的吊车荷载、公路桥梁上的汽车荷载就
是移动荷载。
非荷载因素作用
第一章
绪论
• 非荷载因素作用也可以使超静定结构 产生内力或位移。 • 非荷载因素作用： • 温度变化 • 支座移动 • 制造误差 • 材料的收缩、混凝土的徐变
第一章
绪论
• 现代结构力学 将工程项目从论证到设计，从 施工到使用期内维护的整个过程作为大系统， 研究大系统中的各种各样力学问题。显然其 研究对象范围更广。 • 根据本课程的特点，本书将以狭义结构力学 为主，适当涉及广义结构力学。
第一章
绪论
二、各力学课程的比较
学科 理论力学 材料力学 结构力学 研究对象 质点、刚体 单根杆件 杆件结构 变形体的强度、刚度 和稳定性 研究任务 物体机械运动的一般 规律
绪论
3.结点的简化
杆件间的连接区通常简化成为三种理想 情况：刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)
（1）铰结点：约束各杆端不能相对移动，但可相 对转动；可以传递力，不能传递力矩。 （2）刚结点：连接各杆端既不能相对移动，又不 能相对转动；既可以传递力，又可传递力矩。 （3）组合结点：是一些杆端为刚结，另一些杆端 为铰结。
绪论
第一章
绪论
2. 支座的简化
支座是支承结构物的装置，它的作用 是限制结构沿某一个或几个方向的运动，并 因此产生相应的约束力（反作用力）
(1)可动铰支座
约束杆端 不能竖向移 动，但可水 平移动和转 动。只有竖 向反力。
Fy
第一章
绪论
(2)固定铰支座
约束杆端不能移动，但可以转动。有两 个互相垂直的反力，或合成为一个合力。
结构力学
-1-
参考书目
• 李廉锟主编, 《结构力学》，上、下册，高等 教育出版社。 • 黄小清、曾庆敦主编，《工程结构力学》，北 京，高等教育出版社，2001 • 龙驭球等编， 《结构力学》上、下册，高等教 育出版社。 • 王焕定主编， 《结构力学》上、下册，高等教 育出版社，2000年
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
第一章
绪论
单铰结点
复铰结点
单刚结点
复刚结点
组合结点
第一章
绪论
4.杆件的简化
杆件用其轴线表示，杆件之间的连接 区用结点表示，杆长用结点间距表示，荷 载作用于轴线上。杆件 杆件的轴线
5.荷载的简化
l
第一章
绪论
例2：
第一章 例3： 单层工业厂房
绪论
取一榀计算，并化为平面体系。
第一章
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ ↓↓↓↓↓
绪论
细石混凝土填充
第一章
绪论
§1-3 杆件结构的形式与分类
实际上是指结构计算简图的分类 一、按计算特点划分 1. 静定结构 2.超静定结构
FAx
FAy
FAx FAy FBy
第一章
绪论
二、按结构形式分 1.梁（一种受弯杆件，其轴线通常 为直线）
第一章
绪论
2.拱（轴线为曲线且在竖向荷载作用 下会产生水平反力）
第一章
绪论
3.桁架（由直杆组成，所有结点均 为铰接点）
第一章
绪论
4.刚架（由直杆组成并具有刚接点）
第一章
绪论
第一章
绪论
5.组合结构（由桁架和梁或刚架组合 在一起的结构，其中含有组合结点）