清华大学结构力学第一章

2) 组合结构则是由梁式杆和链杆组成，其中 梁式杆以受弯为主，内力不仅有轴力，还有 弯矩、剪力。
三、 荷载
1. 按荷载作用时间长短可分为： 恒载——永久作用在结构上的荷载。如自重等。 活载——荷载有时作用在结构上，有时又不作 用在结构Байду номын сангаас。如：楼面活荷载，雪荷载。
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2. 按荷载作用位置可分为： 固定荷载——作用位置不变的荷载，如自重等。 移动荷载——荷载作用在结构上的位置是移动 的，如吊车荷载、桥梁上的汽车和火车荷载。
FyA
特点： 1) 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移； 2) 反力沿链杆方向作用，大小未知。
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4. 滑动支座（定向支座） A A 实际构造 特点：
MA
A
MA
Fy A
Fy A
1）杆端A无转角，不能产生沿链杆方向的线 位移，可以产生垂直于链杆方向的线位移；
2）杆端存在反力矩以及沿链杆方向的反力。
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实际形状
工程实例
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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。
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2. 固定铰支座
FxA
A
FyA
FxA
A
FyA
实际形状
特点： 1) 结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动；
2) x、y方向的反力通过铰A的中心。
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3. 辊轴支座 A A
2. 研究内容
平面杆件体系的几何构造分析； 讨论结构的强度、刚度、稳定性、动力反应 以及结构极限荷载的计算原理和计算方法等。
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几何构造分析主要是讨论几何不变体系的组成 规律，因为只有几何不变体系才能作为结构来使 用。 强度计算在于保证结构物使用中的安全性，并 符合经济要求。 刚度计算在于保证结构物不会产生过大的变形 从而影响使用。 稳定性验算在于保证结构不会产生失稳破坏。
一、结构
建筑物或构筑物中 承受、传递荷载而起 骨架作用的部分称为 结构。如：房屋中的 框架结构、桥梁、大 坝等。
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万里长城
7
天安门城楼
8
国家大剧院
9
三峡大坝
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印度泰姬陵
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意大利比萨斜塔
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凯旋门
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埃菲尔铁塔
14
吉隆坡石油双塔
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桥梁
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赵州桥
17
青马大桥
18
旧金山大桥
3. 按荷载作用的性质可分为：
静荷载——荷载的大小、方向、位置不随 时间变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静 荷载。 动荷载 ——荷载的大小、方向随时间迅 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。
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四、线性变形体系
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3. 拱
FP
三铰拱
FH
FH
FV
拉杆
FV
拉杆拱
拱的特点：
无铰拱
1) 拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下支座有 水平推力 FH （见图)； 2) 水平推力大大改变了拱的受力特性。
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4. 桁架和组合结构
静定桁架
超静定桁架 组合结构
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特点： 1) 桁架由直杆组成，所有结点都是铰结点，当 荷载作用于结点时，各杆只受轴力；
若体系产生符合约束条件的微小连续变形， 材料服从虎克定理，则该体系称为线性变形体 系，可以用叠加原理求结构的内力和变形。
1.微小连续变形
变形与杆件尺寸相比很小，结构变形后几何 尺寸无变化，荷载位置及作用线不变，变形符 合支座约束条件。
2.材料服从虎克定律
即应力应变满足关系式：
E 。
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二、结构分类
1. 杆系结构
——杆件长度l远大于横截面尺寸b、h。
钢结构梁、柱
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埃菲尔铁塔
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2. 板壳结构 ——厚度远小于其长度与宽度的结构
悉尼歌剧院
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清华大礼堂
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3. 实体结构 ——长、宽、高三个尺寸相近的结构
三、结构力学研究的对象和内容
1. 研究对象 由细长杆件构成的体系—平面杆系结构。 如：梁、桁架、刚架、拱及组合结构等。
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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 结构力学教程(I)、(II) 龙驭球 包世华 主编 龙驭球 包世华 匡文起 袁驷 编著
高等教育出版社
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第一章 绪
论
§1-1 结构力学的内容和学习方法 §1-2 结构计算简图
5
§1-1 结构力学的内容和学习方法
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动力分析是研究结构的动力特性以及在动荷载 作用下的动力反应 结构受到的地震力、位 移、速度、加速度及动内力等。
极限荷载的求解是为了充分发挥结构的承载能 力，由讨论结构的弹性计算转变为塑性计算。
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§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
结构力学
Structural Mechanics
清华大学土木工程系 结构力学教研室
1
电子版教材编者
张玉良 辛克贵
须寅
2
目录
结构力学(I) 第一章 第二章 第三章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 绪论 平面体系的几何构造分析 静定结构的受力分析 影响线 静定结构的位移计算 力法 位移法 渐近法
二、几种杆系结构
1. 梁 1）单跨梁
静定梁 超静定梁
2）多跨梁
静定多跨梁 连续梁
梁的特点： 梁的轴线通常为直线，水平梁在竖向荷载 作用下，截面存在弯矩和剪力。
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2. 刚架
静定刚架
超静定刚架
刚架的特点： 1）刚架通常由梁和柱等直杆组成，杆件间的结 点多为刚结点； 2）荷载作用下杆件截面存在弯矩、剪力和轴力。