结构力学的研究对象和任务全册知识点梳理汇总.docVIP

第一章 绪 论 §1-1 结构力学的研究对象和任务 一、结构的定义：由基本构件(如拉杆、柱、梁、板等)按照合理的方式所组成的构件的体系， 用以支承荷载并传递荷载起支撑作用的部分。 注： 结构一般由多个构件联结而成，如：桥梁、各种房屋(框架、桁架、单层厂房)等。 最简单的结构可以是单个的构件，如单跨梁、独立柱等。 二、结构的分类：由构件的几何特征可分为以下三类 1. 杆件结构—— 由杆件组成，构件长度远远大于截面的宽度和高度，如梁、柱、拉压杆。 2. 薄壁结构——结构的厚度远小于其它两个尺度，平面为板曲面为壳，如楼面、屋面等。 3. 实体结构——结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝、大块基础等。 三、课程研究的对象 ◆ 材料力学—— 以研究单个杆件为主 ◆ 弹性力学——研究杆件(更精确)、板、壳、及块体(挡土墙)等非杆状结构 ◆ 结构力学——研究平面杆件结构 四、课程的任务 1. 研究结构的组成规律，以保证在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。探讨结构的合 理形式，以便能有效地利用材料，充分发挥其性能。 2. 计算由荷载、温度变化、支座沉降等因素在结构各部分所产生的内力，为结构的强度计算 提供依据，以保证结构满足安全和经济的要求。 3. 计算由上述各因素所引起的变形和位移，为结构的刚度计算提供依据，以保证结构在使用 过程中不致发生过大变形，从而保证结构满足耐久性的要求。 §1-2 结构计算简图 一、计算简图的概念：将一个具体的工程结构用一个简化的受力图形来表示。 选择计算简图时，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) 二、结构计算简图的简化原则 1. 计算简图要尽可能反映实际结构的主要受力和变形特点，使计算结果安全可靠； 2. 略去次要因素，便于分析和计算。 三、 结构计算简图的几个简化要点 1. 实际工程结构的简化：由空间向平面简化 2. 杆件的简化：以杆件的轴线代替杆件 3. 结点的简化：杆件之间的连接由理想结点来代替 (1) 铰结点： 铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动，即各杆端之间的夹角可任意改变。 不存在结点对杆的转动约束，即由于转动在杆端不会产生力矩，也不会传递力矩，只能传递 轴力和剪力， 一般用小圆圈表示。 (2) 刚结点： 结点对与之相连的各杆件的转动有约束作用，转动时各杆间的夹角保持不变， 杆端除产生轴力和剪力外，还产生弯矩，同时某杆件上的弯矩也可以通过结点传给其它杆件。 (3) 组合结点(半铰): 刚结点与铰结点的组合体。 4.支座的简化：以理想支座代替结构与其支承物(一般是大地)之间的连结 (1) 可动铰支座： 又称活动铰支座、链杆支座、辊轴支座，允许沿支座链杆垂直方向的微小 移动。沿支座链杆方向产生一个约束力。 (2) 固定铰支座： 简称铰支座，允许杆件饶固定铰铰心有微小转动。过铰心产生任意方向的 约束力(分解成水平和竖直方向的两个力)。如预制柱插入杯形基础，四周用沥青麻丝填实。 (3) 固定支座： 不允许有任何方向的移动和转动，产生水平、竖直及限制转动的约束力。 (4) 定向支座： 又称滑动支座，允许杆件在一个方向上滑动，限制在另一个方向的运动和转 动，提供两个约束力。 四、 结构计算简图示例 §1-3 平面杆件结构和荷载的分类 一、平面杆件结构的分类 (一)按结构的受力特点分类 1. 梁： 是一种受弯构件，轴线常为一直线(水平或斜向),可以是单跨梁，也可以是多跨连 续梁，其支座可以是铰支座、可动铰支座，也可以是固定支座。 2. 刚架： 由梁和柱组成，具有刚结点。刚架杆件以受弯为主，所以又叫梁式构件。各杆会产 生弯矩、剪力、轴力，但以弯矩为主要内力。 3. 桁架： 由若干直杆在两端用铰结点连接构成。桁架杆件主要承受轴向变形，是拉压构件。 支座常为固定铰支座或可动铰支座，当荷载只作用于桁架结点上时，各杆只产生轴力。 4. 组合结构： 由梁式构件和拉压构件构成。即结构中部分是链杆，部分是梁或刚架，在荷载 作用下，链杆中往往只产生轴力，而梁或刚架部分则同时还存在弯矩与剪力， 5. 拱 ：一般由曲杆构成，在竖向荷载作用下有水平支座反力。拱内不仅存在剪力、弯矩，而 且还存在轴力。 (二)按几何组成分类 1. 静定结构：由静力平衡条件求解 2. 超静定结构：由静力平衡条件和结构的变形几何条件共同求出。 二、 荷载的分类 荷载是主动作用在结构上的外力，如结构自重、人群、水压力、风压力等。 (一)按作用范围分类 1.分布荷载：体荷载——面荷载—— 线荷载(均布、非均布) 2.集中荷载：如吊车轮压、汽车荷载等 (二)按作用时间分类 1.恒载：永久作用在结构上。如结