哈工大 结构力学
哈工大结构力学教材
哈工大结构力学教材
哈尔滨工业大学的结构力学教材有多个版本，包括：
1. 《结构力学教程》（上册、下册），由哈尔滨工业大学工程力学系编写组编写，高等教育出版社出版，1981年8月第一版，1990年6月第二版。
2. 《结构力学》（上册、下册），由戴鸿哲、盛兴、朱耀臻、李建中、王焕定等编写，哈尔滨工业大学出版社出版，2000年12月第一版。
3. 《结构力学》（上册、下册），由王焕定、祁皑主编，高等教育出版社和哈尔滨工业大学出版社出版，2007年5月第一版。
4. 《结构力学》（上册、下册），由唐锦春主编，高等教育出版社出版，2010年2月第二版。
这些教材在哈尔滨工业大学结构力学课程中被广泛使用。
如需了解更多版本，建议登陆学校官网或相关论坛查询。
哈工大《结构力学》结构力学8力法
2 . 超静定结构在几何组成上的特征
是几何不变且具有“多余”联系（外部或内部）。
A
B PC
X1
此超静定结构有一个多余联 系，既有一个多余未知力。
❖
X1 ↙ X2 ↙
↗↗
P
此超静定结构有二个多余联 系，既有二个多余未知力。
多余联这系些：联系仅就保持结构的几何不变 性来说，是不必要的。
多余未多知余力联：系中产生的力称为多余未
返8回
§4—3 力法的基本概念
首先以一个简单的例子，说明力法的思路和基本概
念。讨论如何在计算静定结构的基础上，进一步寻求计
算超静定结构的方法。
q
1判断超静定次数： n=1
2. 确定(选择)基本结构。
3写出变形(位移)条件:
1 0
(a)
根据叠加原理，式（a）
可写成
A EI
原结构
A 基本结构
〓
〓
L
q
以多余未知力代替)。
（3）写出力法典型方程。
（4）作基本结构的各单位内力图和荷载内力
图，据此计算典型方程中的系数和自由项。
（5）解算典型方程，求出各多余未知力。
（6）按叠加法作内力图。
2021/7/22
返18回
例 4—1 用力法分析两端固定的梁，绘弯矩图。EI=常数。
a P b
A
B
L
解：n=3
选取简支梁为基本结构 典型方程为
（2）系数及其物理意义：
下标相同的系数 i i 称为主系数(主位移)，它是单位 多余未知力 X单i 独 1作用时所引起的沿其自身方向上
的位移，其值恒为正。
系数 i j(i≠j)称为副系数(副位移)，它是单位多余未知力
哈工大结构力学题库七章
第七章影响线一判断题1. 图示梁AB与A0B0,其截面C与C0弯矩影响线与剪力影响线完全相同。
(X)题1图题2图2. 图示结构QE影响线得AC段纵标不为零。
(X)3. 图示梁K截面得MK影响线、QK影响线形状如图a、b所示。
4. 图示梁得MC影响线、QC影响线形状如图a、b所示。
5. 图示梁得MC影响线、MB影响线形状如图a、b所示。
6. 图示结构MB影响线得AB段纵标为零。
7、图示梁跨中C截面弯矩影响线得物理意义就是荷载P=1作用在截面C得弯矩图形。
(X)8、用静力法作静定结构某量值得影响线与用机动法作该结构同一量值得影响线就是不等价得。
(X)9、求某量值影响线方程得方法,与恒载作用下计算该量值得方法在原理上就是相同得。
(√)10、影响线就是用于解决活载作用下结构得计算问题,它不能用于恒载作用下得计算。
(X)11. 移动荷载就是指大小,指向不变,作用位置不断变化得荷载,所以不就是静力荷载。
(X)12. 用静力法作影响线,影响线方程中得变量x代表截面位置得横坐标。
(X)13. 表示单位移动荷载作用下某指定截面得内力变化规律得图形称为内力影响线。
(√)14. 简支梁跨中截面弯矩得影响线与跨中有集中力P时得M图相同。
(X)15. 简支梁跨中C截面剪力影响线在C截面处有突变。
(√)16. 绝对最大弯矩就是移动荷载下梁得各截面上最大得弯矩。
(√)17、静定结构及超静定结构得内力影响线都就是由直线组成。
(X)18、图示结构Q C影响线得CD段为斜直线。
19、图示结构K断面得剪力影响线如图b所示。
(√)题19图20、用机动法作得图a所示Q B左结构影响线如图b。
题20图题21图21. 图示结构a杆得内力影响线如图b所示22. 荷载处于某一最不利位置时,按梁内各截面得弯矩值竖标画出得图形,称为简支梁得弯矩包络图。
(X)23. 单位力P=1沿图a所示桁架上移动,杆K内力影响线如图b、24. 图为图所示结构QC右得影响线。
哈工大结构力学精品课件
结构力学张金生绪论§1 . 结构力学的内容和任务一.对象结构分为:杆系结构,板壳结构,实体结构三.内容 结构组成;内力,位移,临界力计算.二.任务 研究结构的刚度,强度,稳定性的 计算原理和计算方法结构：承受并传递荷载的骨架部分确定计算简图的原则： 1.能反映实际结构的主要力学特性;2.分析计算尽可能简便§2 . 杆件结构的计算简图计算简图:在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)简化内容:1.杆件的简化: 杆件 杆件的轴线2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)半铰结点铰结点刚结点确定计算简图的原则：1.能反映实际结构的主要力学特性;2.分析计算尽可能简便§2 . 杆件结构的计算简图计算简图:在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)简化内容: 1.杆件的简化: 杆件 杆件的轴线2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)3.支座的简化: 固定铰支座 可动较支座 固定端支座 滑动支座(定向支座)确定计算简图的原则：1.能反映实际结构的主要力学特性;2.分析计算尽可能简便§2 . 杆件结构的计算简图计算简图:在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)简化内容: 1.杆件的简化: 杆件 杆件的轴线2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)3.支座的简化: 固定铰支座 可动较支座 固定端支座 滑动支座(定向支座)4.体系的简化: 空间结构 平面结构确定计算简图的原则：1.能反映实际结构的主要力学特性;2.分析计算尽可能简便§2 . 杆件结构的计算简图计算简图:在结构分析当中用来代替实际结构的计算模型(图形)简化内容: 1.杆件的简化: 杆件 杆件的轴线2.结点的简化: 刚结点 铰结点 半铰结点(组合结点)3.支座的简化: 固定铰支座 可动较支座 固定端支座 滑动支座(定向支座)4.体系的简化: 空间结构 平面结构5.荷载的简化: 集中力、集中力偶、分布荷载§3 . 杆件结构的类型1.梁2.拱3.桁架4.刚架5.组合结构第一章杆件体系的几何组成分析(Geometric construction analysis)§1. 几何组成分析本章假定:所有杆件均为刚体§1-1 基本概念一. 几何不变体系几何可变体系几何可变体系不能作为建筑结构结构必须是几何不变体系本章目的:判定一个体系是否能作为结构结构是如何构造的几何形状不能变化的平面物体几何不变体系的自由度一定等于零几何可变体系的自由度一定大于零§1. 几何组成分析§1-1 基本概念一. 几何不变体系几何可变体系二. 刚片几何形状不能变化的平面物体三. 自由度确定体系位置所需的独立坐标数四. 约束(联系) 能减少自由度的装置1. 链杆2. 单铰§1. 几何组成分析§1-1 基本概念一. 几何不变体系 几何可变体系二. 刚片 几何形状不能变化的平面物体 三. 自由度 确定体系位置所需的独立坐标数四. 约束(联系) 能减少自由度的装置1. 链杆 2. 单铰 3. 链杆与单铰的关系4. 虚铰3. 链杆与单铰的关系4. 虚铰§1. 几何组成分析2. 单铰 5. 复铰1. 链杆连接N 个刚片的复铰相当于N-1个单铰§1. 几何组成分析§1-1 基本概念一. 几何不变体系 几何可变体系二. 刚片 几何形状不能变化的平面物体 三. 自由度 确定体系位置所需的独立坐标数四. 约束(联系) 能减少自由度的装置五. 计算自由度0632=−×=W 02936=×−×=W 032333=−×−×=W§1. 几何组成分析五. 计算自由度0632=−×=W 08936=×−×=W 032333=−×−×=W 链杆数单铰数刚片数链杆数结点数−×−×=−×=232W W 计算自由度大于零一定可变;若等于零则一定不变吗§1. 几何组成分析五. 计算自由度链杆数单铰数刚片数链杆数结点数−×−×=−×=232W W 计算自由度大于零一定可变;若等于零则一定不变吗六. 多余约束 必要约束计算自由度小于零一定不变吗计算自由度小于零一定有多余约束§1. 几何组成分析§1-1 基本概念一. 几何不变体系几何可变体系二. 刚片三. 自由度四. 约束(联系) 链杆单铰复铰虚铰实铰五. 计算自由度六. 多余约束必要约束P N=构成无多余约束的几何不变体系构成无多余约束的几何不变体系.§1. 几何组成分析§1-2 无多余约束的几何不变体系的组成规则一. 三刚片规则二元体:在一个体系上用两个不共线的链杆连接一个新结点的装置.二. 两刚片规则在一个体系上加减二元体不影响原体系的机动性质.三. 二元体规则§1. 几何组成分析§1-1 基本概念§1-2 无多余约束的几何不变体系的组成规则§1-3 几何组成分析举例例1: 对图示体系作几何组成分析解: 三刚片三铰相连,三铰不共线,所以该体系为无多余约束的几何不变体系.§1. 几何组成分析§1-3 几何组成分析举例例2: 对图示体系作几何组成分析解:该体系为无多余约束的几何不变体系.方法1: 若基础与其它部分三杆相连,去掉基础只分析其它部分例3: 对图示体系作几何组成分析解: 该体系为无多余约束的几何不变体系.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.例4: 对图示体系作几何组成分析解: 该体系为瞬变体系.方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.例5:对图示体系作几何组成分析解: 该体系为常变体系.方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.方法4: 去掉二元体.例6:对图示体系作几何组成分析解: 该体系为无多余约束几何不变体系.方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.方法4: 去掉二元体.例7: 对图示体系作几何组成分析方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.方法4: 去掉二元体.解: 该体系为有一个多余约束几何不变体系.练习: 对图示体系作几何组成分析方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.方法4: 去掉二元体.练习: 对图示体系作几何组成分析方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.方法4: 去掉二元体.方法1: 若基础与其它部分三杆相连,去掉基础只分析其它部分练习: 对图示体系作几何组成分析方法3: 将只有两个铰与其它部分相连的刚片看成链杆.方法2: 利用规则将小刚片变成大刚片.方法5: 从基础部分(几何不变部分)依次添加.方法4: 去掉二元体.几何组成思考题§几何组成分析的假定和目的是什麽？§何谓自由度？系统自由度与几何可变性有何联系？§不变体系有多余联系时，使其变成无多余联系几何不变体系是否唯一？§瞬变体系有何特点？可变体系时如何区分瞬变还是常变？§瞬铰和实际铰有何异同？§无多余联系几何不变体系组成规则各有什麽限制条件？不满足条件时可变性如何？§按组成规则建立结构有哪些组装格式？组装格式和受力分析有无联系？§如何确定计算自由度？§对体系进行组成分析的步骤如何？几何组成作业题§1-1 b c§1-2 a d g h i j k l §交作业时间:本周 5§1. 几何组成分析作业:1-1 (1-1 (b)b)试计算图示体系的计算自由度 解:由结果不能判定其是否能作为结构1321138−=−×−×=W 110222531−=−×−×+×=W 或:§1. 几何组成分析作业:1-1 (c)试计算图示体系的计算自由度解:由结果可判定其不能作为结构131216=−×=W 13240328=−×−×=W 或:§1. 几何组成分析作业:1-2 (a)试分析图示体系的几何组成从上到下依次去掉二元体或从基础开始依次加二元体.几何不变无多余约束§1. 几何组成分析作业:1-2 (d)试分析图示体系的几何组成依次去掉二元体.几何常变体系§1. 几何组成分析作业:1-2 (f)试分析图示体系的几何组成有一个多余约束的几何不变体系§1. 几何组成分析作业:1-2 (h)( i)试分析图示体系的几何组成瞬变体系几何不变无多余约束作业:试分析图示体系的几何组成有一个无穷远铰:四杆不平行不变平行且各自等长常变平行不等长瞬变§1. 几何组成分析作业:1-2 (j)试分析图示体系的几何组成瞬变体系§1. 几何组成分析L)试分析图示体系的几何组成1-2 (L)作业:1-2 (几何不变无多余约束§1. 几何组成分析例:试分析图示体系的几何组成瞬变体系§1. 几何组成分析练习:试分析图示体系的几何组成几何不变无多余约束一个单刚结点相当于三个约束.单刚结点与其它约束的关系:复刚结点:刚片复刚结点相当于练习:试分析图示体系的几何组成无多余约束几何不变体系有两个多余约束的几何不变体系练习:试分析图示体系的几何组成无多余约束几何不变体系无多余约束的几何不变体系。
(完整版)哈工大结构力学题库一章.docx
第一章平面体系的几何组成分析一判断题1.图示体系是几何不变体系。
（×）题1图题2图题3图题4图2.图示体系为几何可变体系。
（×）3.图示体系是几何不变体系。
（×）4.图示体系是几何不变体系。
（√）5.图示体系是几何不变体系。
（×）题5图题6图题19图题20图6.图示体系为几何不变有多余约束。
（×）7.几何瞬变体系产生的运动非常微小并很快就转变成几何不变体系，因而可以用作工程结构。
（×）8.两刚片或三刚片组成几何不变体系的规则中，不仅指明了必需的约束数目，而且指明了这些约束必需满足的条件。
（√）9.在任意荷载下，仅用静力平衡方程即可确定全不反力和内力的体系是几何不变体系。
（√）10.计算自由度 W小于等于零是体系几何不变的充要条件。
( × )11.几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。
( × )12.三个刚片由三个铰相联的体系一定是静定结构。
( × )13.有多余约束的体系一定是超静定结构。
( ×)14.有些体系为几何可变体系但却有多余约束存在。
（√）15.平面几何不变体系的三个基本组成规则是可以相互沟通的。
（√）16.三刚片由三个单铰或任意六根链杆两两相联，体系必为几何不变。
（×）17.两刚片用汇交于一点的三根链杆相联，可组成几何不变体系。
（×）18.若体系计算自由度 W<0，则它一定是几何可变体系。
（×）19.在图示体系中，去掉其中任意两根支座链杆后，所余下都是几何不变的。
（×）20.图示体系按三刚片法则分析，三铰共线，故为几何瞬变体系。
（×）21.有多余约束的体系一定是几何不变体系。
（×）22.几何不变体系的计算自由度一定等于零。
（×）23.几何瞬变体系的计算自由度一定等于零。
（×）24.图中链杆 1 和 2 的交点 O可视为虚铰。
哈工大结构力学课程5.WjFp
因为分配系数小于1 传递系数也小于1(因为定 因为分配系数小于1，传递系数也小于1(因为定 向支座处不分配) 因此一轮分配、传递后， 向支座处不分配)，因此一轮分配、传递后，新 的不平衡力矩一定比原来的小， 的不平衡力矩一定比原来的小，理论上经过无 限次分配、传递结构一定达到平衡， 限次分配、传递结构一定达到平衡，也即可以 获得问题的精确解。 获得问题的精确解。 由弯矩分配法思路可知，对多结点问题它是一 由弯矩分配法思路可知， 种逐渐逼近精确解的近似方法。 种逐渐逼近精确解的近似方法。 实际应用时，一般只进行二、 实际应用时，一般只进行二、三轮的分配和传 考试只进行二轮即可) 递(考试只进行二轮即可)。 分配和传递可从任意一点开始， 分配和传递可从任意一点开始，前述从不平衡 力矩最大点开始，经验证明这样可加速收敛。 力矩最大点开始，经验证明这样可加速收敛。
M
弯矩分配法基本思想
位移法求解如图所示， 位移法求解如图所示， FP1 FP 2 相当的C点集中力偶M 相当的C点集中力偶M为 A F F B M = ( M CA + M CB ) i1 = EI1 / l1 C i2 = EI 2 / l 2 l2 叠加得最终杆端弯矩为 l1 F M CA = M × CA + M CA Z1 = 1 F A 4i1 B M CB = M × CB + M CB i1 3i2 C i2 F 2i M AC = M × CA × C CA + M AC 1 F r11 M BC = M × CB × C CB + M BC R1P 3i2 F F 为进一步推广， 为进一步推广，先引进 4i1 C M CA C M CB 一些基本名词的定义。 一些基本名词的定义。
基本名词定义
哈工大结构力学PPT课件(2024版)
2021
9
七、图示桁架C杆的内力是 F
c
a
F
a
a
a aa
2021
10
八、图示结构A端的弯矩（以下边受拉为正） MAC为：
A: -Fl B: Fl C: -2Fl D: 2Fl
F
Fl
Fl
A
C
l
l
2021
(D)
11
九、图示结构中，N F E _ 4F_ , N F D _ 0_ .
A B
F CE
习题讨论
2021
1
一、对图示体系进行几何组成分析。 几无 何多 不余 变约 体束 系的
2021
2
几 何 可 变 体 系
2021
3
二、图示结构跨中截面的弯矩 （下侧受拉为正）是：
A: ql2 8cos, B: ql2 8cos
C: ql2 8cos2 , D: ql2 8cos2
q
B
A
C
l/2
m
m
(A)
(B)
2021(C)
(D)6
五、图示结构AB杆A端的剪力FQAB为 -M/a
。
F/2 F
F/2 A
a/4
a/4
a/4 M
a/4 B
a
2021
7
六、改正图示结构的M图。
m/2
m/4
m
m/2 2a
a
a
2021
8
Fa
F
0.5 Pa
1.5 Fa
1.5 FPa
1.5a
2.5a
1.5a
2F
1a 1a
4F
10.5F
2F b a
哈工大·结构力学(32学时) 课件 3.2-三铰拱
例 ：试求图示抛物线 y 4 fx(l x) / l 2 三铰拱距左支座5m的截面内力
解：一、先求支座反力 1、取整体为分离体
m (F ) 0
B
FAy 20m 200kN.m 20 10 15kN.m 0
整理可得
FAy 160kN
2、取AC为分离体
m (F ) 0
0
合理拱轴线
合理拱轴线：拱在给定荷载作用下只产生
轴力的拱轴线被称为 与该荷载对应的合理 拱轴线，当拱轴线为合理拱轴线时,拱截面 上只受压力（弯矩和剪力均为零）
作业：
3-7;3-9
小结：
以结点作为平衡对象，结点承受汇交力系 作用。
按与“组成顺序相反”的原则，逐次建立 各结点的平衡方程，则桁架各结点未知内 力数目一定不超过独立平衡方程数。
由结点平衡方程可求得桁架各杆内力。
在用结点法进行计算时，注意以下三点，可 使计算过程得到简化。
1. 对称性的利用 如果结构的杆件轴线对某轴（空间桁架为某 面）对称，结构的支座也对同一条轴对称的静 定结构，则该结构称为对称结构 （symmetrical structure）。 对称结构在对称或反对称的荷载作用下，结 构的内力和变形（也称为反应）必然对称或反 对称，这称为对称性（symmetry）。
n m 1 3 A 2.5FP FP 4 n2m FP FP B FP FP 6m
6 5m
2.5FP
截面单杆
FN1 =-3.75FP FN2 =3.33FP FN4=0.65FP
截面法取出的隔离体，不管其 上有几个轴力，如果某杆的轴力可以通过列一 个平衡方程求得，则此杆称为截面单杆。可能 的截面单杆通常有相交型和平行型两种形式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单层工业厂房
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
取一榀计算，并化为平面体系。
杆件(Bar)简化：由杆的特征，截面应力可根据截面
内力确定，而内力只沿杆长方向变化，因此杆的简图可用 轴线代替。杆件连接点用结点表示；杆长用结点间的距离 表示；荷载作用点移到轴线上。
FP1 FP2
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
连接(Joints)简化：杆件间的连接区按约束程度简化成
材料(Materials)简化:
将结构材料视为连续、均匀、各向同性、线弹性 或理想弹塑性、小变形。
§0-4 杆系结构的类型
实际是对计算简图进行分类，按结构的受力特性 和连接特征划分。
1.梁(beam)
q
FP
受弯构件。承受横向荷载
2.拱(arch)
轴线为曲线，力学特 征是在竖向荷载作用 下支座产生水平推力
载，包括:结构的自重和土压力；
活载（Living loading）：建筑物施工和使用期间可能
存在的荷载，包括：风载、雪载、吊车荷载、 屋面荷载
•按空间位置的变异分为
固定荷载（Fixed load） 位置上固定分布，或作用
位置不变的荷载,包括:结构自重、固定设备 等
可动荷载（Moving load） 位置上一定范围内可以
任意分布，或作用位置可以移动的荷载， 包括：人群荷载、吊车荷载等
•按作用性质分为
静力荷载（Static loading） 略去惯性力的影响，
大小方向作用点不随时间变化或变化极为 缓慢，无加速度。
动力荷载（Dynamic loading） 使结构产生不容忽
视的加速度，冲击、振动。
•按荷载规范分为
主要荷载：指结构在正常使用条件下经常作用着的荷
组成规律：保证结构各部分之间不能发生相对 运动，以承担预定的荷载；
合理形式：为了充分发挥结构的性能，更有效 地利用材料，以达到安全、经济的 目的；
计算简图：将实际结构变成理论模型（Structural idealization) ，便于研究和讨论。
2. 讨论结构内力和变形的计算原理和计算方法
研究结构在外界因素(如荷载、温度变化及支座 移动)的影响下，结构的反力、内力和位移的计 算原理和方法。为结构设计提供理论依据。
• 1、将杆件用其轴线取代 • 2、将杆件与杆件的连接点用结点符号取代 • 3、将结构与地基之间的联系用支座取代 • 4、荷载简化
杆可转动。
支座(Supports)简化:结构与基础相联结的部分称支座，
结构所受荷载通过支座传递到基础和地基。
Fy
可动铰支座
(Roller support)
Fx Fy
固定铰支座 (hinge support)
M
Fy
滑动支座(定向支座) (guide support)
细石混凝土填充
Fx M
Fy
固定端支座 (fixed support)
弹性力学 以实体和板壳结构为研究对象
结构力学 重点研究杆系结构，它为钢混结构、 钢木结构，水工结构和桥梁结构等专 业课提供力学基础和设计依据。
基本要求：
(1).注意与理论力学和材料力学的联系 (2).注意理论联系实际 (3).注意分析方法和计算能力的培养 (4).注意多练，认真做好作业，不盲目 (5).注意自学能力的培养
内力计算是为了保证结构强度和稳定性，使结 构安全经济；
变形计算是为了保证结构不发生过大位移，满 足使用要求
3. 讨论结构的稳定性及在动荷载作用下的结构反 应规律，利用控制理论寻找恰当的控制方法。
研究手段
1. 理论分析 2. 实验研究 3. 数值计算
首先把实际结构简化为计算 简图，再对计算简图进行理 论分析。
§0-1 结构的分类
结构的受力特性和承载能力 与结构的几何特征密切相关
杆系结构(structure of bar system) ： 构件的横截面尺寸<<长度尺寸；
板壳结构(plate and shell structure) ： 构件的厚度<<表面尺寸 ；
实体结构(massive structure) ： 结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。
广义荷载：外力、温度改变、支座沉降、制造误 差、材料的收缩及松驰等
进行结构计算前，确定荷载大小很关键：若估计 过大，消耗材料，增加造价；若估计过小，无法 保证结构的安全。要做到既经济又安全，同时满 足刚度、强度和稳定性的要求。
•按作用时间久暂分为
恒载（Dead loading）：长期作用于结构的不变荷
3.桁架(truss)
由若干两端为理想 铰的直杆连接而成 体系。
4.刚架(rigid frame)
由梁柱组成，具有 刚结点，主要受弯
5.组合结构(composite structure)
兼有刚架和桁架的 组合体
§0-4 荷载分类
能使结构产生内力或变形的因素，统称荷载(loads)
狭义荷载：主动作用在结构上的外力。自重、风、 地震
实际工程中，支承部 分有一定的弹性。在 外荷载作用下支座产 生变形，从而影响结 构的内力和变形，其 反力与结构支承端相 应的位移成正比
弹性支座(elastic support)
荷载(Loads)简化:
荷载简化为作用在杆件轴线上。 作用面积不大：按集中荷载考虑； 作用面积较大：按分布荷载考虑； 相联作用给予的反作用力：力偶荷载； 最后化成三大作用：线荷载、集中荷载及力偶荷载
§0-2 结构力学的任务
分析——结构在外因作用下的反应。通过分 析使设计的结构既经济合理，又安 全可靠。
识别——通过系统的反馈信息，确定体系内 在实质（系统识别）或外界作用 （荷载识别）。
控制——通过控制理论和控制技术，智能化 地抵御外界作用下的结构反应。
基本任务
1. 研究结构的组成规律和合理形式以及计算简图 的合理选择；
研究结构合理形式及在 外界条件作用下反应的 规律性的学科。
由古
远古人的穴居陋室
人类为了生存和发展 建造了大量各式各样
的构筑物
现代太空站
至今
人类活动的各个领域都有形形色色的结构
静止的结构
商业大厦内景
公路大桥雄姿
天上飞的结构
洲际客机
直升机
陆地跑的结构
军车集锦
机车集锦
水上游的结构
航空母舰
巡洋舰
娱乐设施的结构
选取结构的计算简图的原则：
能反映结构的实际受力特点，保证计算精度和可靠性。 忽略次要因素，使计算切实可行。
计算简图要它能反映工程结构物的如下特征：
1．受力特性（荷载的大小、方向、作用位置） 2．几何特性（构件的轴线、形状、长度） 3．支承特性（支座的约束反力性质、杆件连接形式）
影响计算简图选取的主要因素：
结构性质 ： 次要结构——粗；重要结构——精；
设计阶段： 初步设计——粗；技术设计——精；
计算性质： 动力计算——粗；静力计算——精；
计算工具： 简陋——粗； 先进——精。
结构简化的几个主要方面
结构(Structure)简化：一般结构实际上都是空间结
构，各部相连成为一空间整体，以承受各方向可能出 现的荷载。在多数情况下，常忽略一些次要的空间约 束，而将实际结构分解为平面结构。
理想模型
l铰 结 点— 被连接的杆件在连接处不能移动但可转
动。即可以传递力，但不能传递力矩 (桁架结构示意)
铰结点(Hinge Joints)
l刚 结 点— 被连接的杆件在连接区不能移动亦不可相
对转动。即可以传递力，也可以传递力矩。
刚结点(Rigid joints)
l组合结点— 被连接的杆件在连接处不能移动但部分
旋转车
过山车
结构无所不在
物体的存在并不是为了受力，而是为了发挥某种 “功能”（Function）。
飞机要在蓝天翱翔
为了防汽车止要在结大地构奔失驰 效，保证其
安全性轮船就要在要海洋研游究弋 结构力学！
为了发挥它的功能，它们必须经受外力和内力， 因此它们又必须是“结构”。
结构由于受力过大而无法继续发挥功能时，就称为 “失效”(Faliure)，如果结构在预期的工作条件下， 正常使用，它就是具备“安全性”(Safety)的结构。
计算简图(computing model of structure )
为了结构计算，需要对实际结构进行一些 简化和假设，略去某些次要因素，保留其 主要受力特征和变形特点，以简化图形代 替实际结构，该图形称为计算简图。
选取结构的计算简图必要性、重要性：
实际结构错综复杂，面面俱到困难重重。 适当简化合理选型，存本去末关键一环。
§0-3 计算简图
计算工程实际问题的过程:
实际对象 力学模型
数学模型
计算
力学模型的合理性直接决定计算结果的正确性， 因此模型的概念和建立力学模型的思想是学习的一 个重点。计算简图的选用需要较深厚的力学概念， 并与工程实践相结合，以及实践的检验。需要通过 物体间的接触与联接方式的简化来体会建模思想和 建模过程。
结构力学分析要综合考虑三个方面的条件：
1.力系的平衡条件好运动条件； 2.变形的几何连续条件； 3.应力-应变间的物理条件。
将三个条件根据不同的具体情况结合起来就可以得 到不同的计算方法。
本课与其它课程的关系
高等数学 作为分析工具 理论力学 着重讨论物体的机械运动 材料力学 以单杆作为对象，讨论应力-应变关系
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
结构力学
土木工程学院 结构力学学科组Intro源自uction什么是结构力学 ?
The meaning of "Structural Mechanics"
顾名思义，结构力学是研究“结构”的“力
学”。