结构力学龙奴球版本.ppt
结 构 力 学,Structural Mechanics,2015.9,教材:,龙驭球等编结构力学I 基本教程高等教育出版社2012.8,上海莲花13层倒楼,成都居民楼雨后倾斜,塔科马大桥风振破坏,地震作用下铁路破坏,课程的性质和任务,结构力学为建筑桥梁类专业本科生的一门主要专业基础课。通过本课程的教学，使学生了解杆件体系的组成规律、受力性能，撑握杆件结构的计算原理和方法，培养分析与解决工程实际中杆系结构力学问题的能力，为学习后续有关专业课程以及将来进行结构设计和科学研究打下力学基础。,目标：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。,课程的主要内容,共八章,第一篇:结构静力分析,第一章 绪论 第二章 结构的几何构造分析,第一部分 静定结构第三章 受力分析第四章 影响线第五章 位移计算,第二部分 超静定结构第六章 力法第七章 位移法第八章 渐近法,第一章 绪 论,学习要求：,了解结构力学的任务以及与其它课程的关系，了解荷载的分类。正确理解结构计算简图的概念、简化要点和条件。,第一章 绪 论,1.1 学科内容,1.4 荷载的分类,1.2 结构计算简图,1.3 杆件结构的分类,主要内容：,学习要求：,了解结构力学的内容和任务。理解结构的概念和分类。,1.1 结构力学的学科内容和任务,the Basic Contents of the Course and Teaching Requirements,主要内容：,结构力学的内容和任务。结构的概念和分类。,1.1 结构力学的学科内容和任务,the Basic Contents of the Course and Teaching Requirements,理论力学：,材料力学：,主要研究杆件结构的几何组成规律，强度、刚度、稳定性和动力反应。,1.1.1 结构力学的学科内容和任务,研究物体机械运动一般规律。,研究单个杆件的强度、刚度、稳定性。,(1)结构的定义,建筑物实景图,建筑物结构图,去掉建筑围护及装饰部分等,(1)结构的定义,在土木工程中，如房屋、桥梁、隧道、水坝等，用以支承荷载而起骨架作用的部分。,板、梁,柱,结构由构件组成。建筑工程中的构件：一般有板、梁、柱、墙和基础等。,(2)结构的分类,杆件结构：结构由杆件组成，杆件的几何特征是 横截面尺寸要比长度小得多。,按几何角度分,板壳结构：也称薄壁结构 厚度比长度和宽度小得多。,实体结构：结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。,杆件结构：结构由杆件组成，杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。,板壳结构：也称薄壁结构，厚度比长度和宽度小得多。,实体结构：结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。,(2)结构的分类,按杆件系统的轴线和外力是否在同一平面内分：,平面结构空间结构,在同一平面,不在同一平面,轴线和外力,3.刚度问题，即研究结构抵抗变形的能力。,2.强度问题，即研究结构抵抗破坏的能力。,4.结构的稳定问题。,1.研究体系的几何组成规律。,(3)结构力学的任务,5.结构的动力反应。,几何不变,几何可变,几何组成的概念,y,x,强度问题,上海莲花13层倒楼,刚度问题,塔科马大桥风振破坏,稳定问题,输线塔整体失稳,动力反应,地震作用下铁路破坏,注重力学概念；活学活用，理论联系实际；多练，多想，提高计算能力；培养自学能力。,(4)学习方法,小结：,结构力学的学科内容 结构的概念与分类,课后调研：身边的建筑物的结构形式,学习要求：,了解简化原则。理解杆件、结点、支座、荷载等的简化方法。,1.2 结构的计算简图及简化要点,Computing Models of Structures and the Main Point of Their Simplification,主要内容：,结构体系的简化 杆件的简化 杆件间连接的简化 结构与基础间连接的简化 荷载的简化 材料性质的简化,1.2 结构的计算简图及简化要点,Computing Models of Structures and the Main Point of Their Simplification,反映实际便于计算,选取计算简图的原则：,结构计算简图的定义：,用一个简化的图形来代替实际结构,1.2 结构的计算简图及简化要点,引言,空间结构,平面结构,计算简图,杆件的简化 杆件间连接的简化 结构与基础间连接的简化 荷载的简化,计算简图,1.杆件简化,杆件用轴线表示；杆件连接区用结点表示；杆长用结点间的距离表示；荷载作用点移到轴线上。,计算简图,2.杆件间连接的简化,杆件间连接区简化为结点（铰结点和刚结点）,（1）铰结点(Hinge joint)：被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可相对转动。,（2）刚结点(Rigid joint),被连接的杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动。,计算简图,梁,柱,3.结构与基础间连接的简化,结构与基础的连接区简化为支座（support）,（1）滚轴支座（2）铰支座（3）定向支座（4）固定支座,按受力特征，一般简化为以下四种情况：,（1）滚轴支座,Fy,被支承的部分可以转动和水平移动，但不能竖向移动。,计算简图：用一根支杆表示。,（2）铰支座,被支承的部分可以转动，但不能移动。,计算简图：用两根相交的支杆表示。,Fy,Fx,（3）定向支座,M,被支承的部分不能转动,但可以沿一个方向平行滑动。,计算简图：用两根平行支杆表示。,Fy,（4）固定支座,M,被支承的部分完全被固定。,计算简图：按图表示。,Fy,Fx,计算简图,4.荷载的简化,计算简图,体积力,表面力,作用在结构内部任意一点。如结构的自重,由其它物体通过接触面而传给结构的作用力。,简化为作用在杆件轴线上的力,线荷载,（5）材料性质的简化,建筑材料通常为 钢、混凝土、砖、石等。,注意：木料为各向异性材料（横纹与顺纹不同）,假设：连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。,小结：,课后调研：身边的建筑物的结构计算简图,杆件的简化杆件间连接的简化结点结构与基础间连接的简化支座荷载的简化,1.3 杆件结构的分类,1.杆件的几何特性 横截面：垂直长度方向的截面,轴线：横截面形心的连线,2.杆件结构的分类,（1）梁 beam：轴线常为直线，是受弯构件,简支梁,（2）桁架 truss：由直杆组成，结点为铰结点,三角形,（3）拱 arch：轴线是曲线，竖向荷载下有水平反力,三铰拱,（4）刚架 rigid frame：由直杆组成，结点大多数刚性结点,悬臂,（5）组合结构 combinatorial structure 桁架和梁或刚架组合而成,1.4 荷载（load）的分类,结构上的力,主动力,约束反力(支座反力),约束力,荷载,主动力与约束力,F,A,B,FAx,荷载的分类,1.按作用时间的久暂,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,2.按荷载的作用范围,集中荷载：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。实例：固定设备，屋顶水箱等,分布荷载：分布作用在一定面积或长度上的荷载 实例：风、雪、自重等荷载。,3.按荷载作用的性质,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。实例：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的荷载，使结构产生显著的加速度。实例：地震、爆炸力、动力机械产生的荷载等；,荷载规范：GB50009-2001,活荷载的规定（面载）（kN/m2）,住宅、教学楼等：,阳台：2.5(人群可能密集取3.5),风荷载：0.35（武汉）雪荷载：0.5（武汉）,屋面：0.5（不上人）；2.0（上人）3.0（屋顶花园）,楼面活荷载,0.2 2 20,思考题：房屋建筑的重量估算。,67,世界十大最高建筑,台北101大楼,国家石油公司双塔大楼,508米,451.9米,68,西尔斯大厦,上海金茂大厦,442米,420.5米,69,香港国际金融中心大厦,中信广场大厦,420米,391米,70,信兴广场大厦,帝国大厦,384米,381米,71,中环广场大厦,中银大厦,374米,369米,72,阿联酋迪拜塔-世界最高建筑,
