本章主要介紹了結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù).ppt

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1、第一章緒論本章主要介紹了結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化原則和簡化方法，桿系結(jié)構(gòu)的分類和荷載的分類。通過本章的學(xué)習(xí)，主要應(yīng)掌握：（1）選取計(jì)算簡圖的原則；（2）計(jì)算簡圖的簡化要點(diǎn)；（3）平面桿系結(jié)構(gòu)的分類；（4）荷載的種類。本章提要本章內(nèi)容1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)1.2結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖1.3桿系結(jié)構(gòu)的分類1.4荷載的分類1.1結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)1.1.1結(jié)構(gòu)建筑物中承受荷載而起骨架作用的物體或體系稱為結(jié)構(gòu)。如房屋中的屋架、梁、板、柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件或由這些構(gòu)件聯(lián)結(jié)而成的體系都是結(jié)構(gòu)的典型例子。如：圖1工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2混凝土

2、重力壩示意圖圖3拱支撐的渡槽圖1工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)示意圖圖2混凝土重力壩示意圖圖3拱支撐的渡槽1.1.2結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)（1）計(jì)算由荷載、溫度變化、支座沉陷等因素作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力，為結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)，以保證結(jié)構(gòu)滿足安全和經(jīng)濟(jì)的要求。（2）計(jì)算由上述各因素所引起的變形和位移，為結(jié)構(gòu)的剛度計(jì)算提供依據(jù)，以保證結(jié)構(gòu)在使用過程中不致發(fā)生過大變形。（3）分析、確定結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定性的最小臨界荷載，使結(jié)構(gòu)所承受的最大荷載小于該臨界荷載值，以保證結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)而正常工作。（4）研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律，以保證在荷載作用下結(jié)構(gòu)各部分不發(fā)生

3、相對(duì)運(yùn)動(dòng)。探討結(jié)構(gòu)的合理形式，以便能有效地利用材料，充分發(fā)揮其性能。1.1.3結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法（1）綜合分析法考慮：①力系的平衡條件②變形連續(xù)條件③物理?xiàng)l件（力與變形的聯(lián)系）（2）疊加法將復(fù)雜問題分解為若干個(gè)簡單問題，將每一個(gè)簡單問題的分析結(jié)果疊加起來即為復(fù)雜問題的最后結(jié)果。前提條件：線彈性、小變性。1.2.1結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析之前，應(yīng)首先將實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象和簡化，使之既能反映實(shí)際的主要受力特征，同時(shí)又能使計(jì)算得到簡化。這種經(jīng)合理抽象和簡化，用來代替實(shí)際結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型叫做結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖。1.2結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖

4、的選取應(yīng)遵循下列兩條原則：（1）能正確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力和變形情況，使計(jì)算結(jié)果盡可能與實(shí)際相符；（2）忽略對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形影響較小的次要因素，保留主要因素，使計(jì)算得以簡化。計(jì)算簡圖的選取在結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析中占有相當(dāng)重要的地位，它直接影響著計(jì)算工作量的大小和分析結(jié)構(gòu)與實(shí)際間的差異。1.2.2計(jì)算簡圖的簡化要點(diǎn)實(shí)際結(jié)構(gòu)簡化為計(jì)算簡圖，主要應(yīng)考慮以下幾方面的內(nèi)容：一、結(jié)構(gòu)的簡化（1）結(jié)構(gòu)體系的簡化實(shí)際的空間體系在可能的條件下簡化或分解為若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)體系，這樣對(duì)整個(gè)的空間體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算就可以簡化為對(duì)平面體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)

5、件的簡化由于桿件截面尺寸比其長度小得多，可以按照平面假設(shè)，根據(jù)截面內(nèi)力來計(jì)算截面應(yīng)力，而且截面內(nèi)力又只沿桿件長度方向變化，因此在計(jì)算簡圖中可以用桿件縱軸線代替桿件，忽略截面形狀和尺寸的影響。二、支座的簡化結(jié)構(gòu)構(gòu)件與其支承物間的連接裝置稱為支座。在對(duì)支座簡化時(shí)，一般忽略支座與構(gòu)件接觸面間摩擦以及接觸面大小的影響，認(rèn)為支座與桿件是以一支承點(diǎn)（即反力的合力作用點(diǎn)）連接起來的。支座根據(jù)實(shí)際構(gòu)造和約束特點(diǎn)可分為以下幾種。（1）固定鉸支座（簡稱鉸支座）如圖所示的結(jié)構(gòu)，預(yù)制柱插入杯形基礎(chǔ)，四周用瀝青麻絲填實(shí)。(2)可動(dòng)鉸支座如圖所示，搭在柱

6、頂?shù)钠渲幸婚菁苤苯訑R置于鋼滾軸上，而鋼滾軸擱置于柱頂或牛腿頂面上。屋架可以發(fā)生水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)固定支座在實(shí)際工程中，有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件既不能發(fā)生任何方向的移動(dòng)，也不能發(fā)生任何角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)定向支座又稱滑移支座，支座處桿件不能相對(duì)于基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能垂直基礎(chǔ)面移動(dòng)，但可沿基礎(chǔ)面移動(dòng)。三、荷載的簡化荷載的簡化是指將實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件上所受到的各種荷載簡化為作用在構(gòu)件縱軸上的線荷載、集中荷載或力偶。在簡化時(shí)應(yīng)注意力的作用點(diǎn)、方向和大小。1.3桿系結(jié)構(gòu)的分類首先按照空間觀點(diǎn)，如果組成結(jié)構(gòu)的各桿件的軸線都在一平面內(nèi)，并且荷載也作用于該平

7、面內(nèi)，則此結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，否則為空間結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學(xué)的主要研究對(duì)象是平面桿系結(jié)構(gòu)。常用的結(jié)構(gòu)形式有下列幾種類型。（1）梁梁是一種受彎構(gòu)件，軸線常為一直線，有單跨梁和多跨梁，如圖示。（2）拱拱的軸線為曲線，在豎向荷載作用下，支座不僅有豎向支座反力，而且還產(chǎn)生水平支座反力（水平推力）。(3)剛架剛架由梁、柱組成，梁、柱結(jié)點(diǎn)多為剛結(jié)點(diǎn)，桿件的內(nèi)力有軸力、剪力、彎矩，但以彎矩為主。（4）桁架由若干桿件通過鉸結(jié)點(diǎn)連接起來的結(jié)構(gòu)，各桿軸線為直線，當(dāng)荷載只作用于桁架結(jié)點(diǎn)上時(shí)，各桿只產(chǎn)生軸力。（5）組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中存在兩種以上類型的桿件，如部分是

8、鏈桿，部分是梁式桿，在荷載作用下，鏈桿中只產(chǎn)生軸力，而梁式桿則同時(shí)還存在彎矩與剪力。此外，桿系結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)計(jì)算特點(diǎn)分為靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)是指在荷載作用下，支座反力和截面內(nèi)力都可以通過靜力平衡條件求出的結(jié)構(gòu)；超靜定結(jié)構(gòu)是指在荷載作用下，支座反力和各截