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结构力学讲稿

第一篇：结构力学讲稿第一章绪论§1-1结构力学的研究对象和任务一、力：物体之间的相互作用；力学：理论力学，弹性力学，材料力学，结构力学，塑性力学，粘塑性力学，液体力学，断裂力学等结构：用建筑材料组成在建筑物中承担荷载并起骨架作用的部分，称为结构。如梁、柱、楼板、桥梁、堤坝及码头等。结构力学：研究杆件结构的组成形式及外因作用下的强度、刚度和稳定性问题。构件：结构中的各个组成部分称为构件。二、结构的类型：从结构型式划分：砖混结构、框架结构、框架剪力墙结构、框剪结构、筒体结构等；从建筑材料划分：砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、组合结构等；从空间角度划分：平面结构、空间结构等以上结构从几何角度来分，有：杆系结构：由杆件组成，杆件的长度远大于其横截面的宽度和高度，这是本课的研究内容。板壳结构：厚度尺寸远小于长度和宽度，即薄壁结构；弹性力学实体结构：长、宽、高三个几何尺寸属于同一数量级；弹性力学结构力学研究对象：平面杆系结构注：结构力学：常指狭义的方面，即杆件结构力学。三、任务：（土木工程项目建设过程）1）业主投资：可行性研究、报建立项、城建规划土地批文、招标投标2）设计：方案、（工艺）、建筑、结构、设备（水暖电火自控）[初步、技术、施工]3）施工（承包人、材料供应、运输、保险、质检、定额、银行）、投入运行4）全过程控制：监理5）结构设计：结构方案（合理布置）、竖向承重体系、水平承重体系、附属结构体系、施工图6）初步方案+尺寸+材料、外力（静动荷载+支座反力）、内力（应力）+位移（应变变形）、强度刚度稳定性设计动力响应、最后尺寸材料（钢、木、钢筋混凝土、组合）（修正或验证）四、为了使结构既能安全、正常地工作，又能符合经济的要求，就要对其进行强度、刚度和稳定性（三种破坏形式）的计算。材料力学：研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题；结构力学：以杆件结构为研究对象；弹性力学：对杆件作更精确的分析，并以板、壳、块体等实体结构为研究对象。五、结构力学的任务：(1)研究结构的组成规则和合理形式等问题(组成规则：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。)(2)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。求出内力和位移后，可根据材料力学按强度条件和刚度条件来选取或验算各杆的截面尺寸，这已不是结构力学的研究方法。(3)研究结构的稳定性，以保证不会失稳破坏，如柱子细长问题以及在动力荷载作用下的结构反应。上述各处方面(强度、刚度、合理形式及稳定性)都与内力密切相关。因此，各种结构的内力计算方法成为研究重点。§1-2荷载的分类一、定义：荷载：主动作用在结构上的外力。自重、风、地震广义荷载：外力、温度改变、支座沉降、制造误差、材料的收缩及松驰、地震作用、风荷载作用（效应）：引起结构受力或变形的外因。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，浪费；若估计过小，无法保证结构的安全。《建筑结构荷载规范》二、分类：1、按作用时间的久暂：恒载：（永久、长期）自重活载：（暂时，大小方向作用点随时间变化）人群、雪、风可动：在结构上可能占有任意位置的活荷载移动：一组相互平行、间距不变，且在结构上移动的活荷载（吊车、车辆在桥上移动）2、作用面积范围：分布面积/结构尺寸的相对比值，按分布情况：集中荷载、分布荷载（特例：均布荷载）3、作用性质（对结构产生的动力效应）：静力荷载：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：使结构产生不容忽视的加速度，冲击、振动。随时间变化迅速或在短时间内突然作用或突然消失、动力效应不大的动力荷载可以简化为静力荷载4、接触方式：直接、间接，主次梁体系，（绘图表示）5、作用位置：固定荷载、移动荷载6、按荷载规范：主要荷载：指结构在正常使用条件下经常作用着的荷载，如结构自重、车辆荷载；附加荷载：指不经常作用的荷载，如风压力、温度变化等；特殊荷载：指特殊事故引起的或在特殊情况下才发生的荷载，如地震作用、因部分结构损坏引起的载荷等。§1-3结构的计算简图一、实际结构：十分复杂，完全按照原结构的实际情况进行分析是不可能的，也是不必要的，因此，对实际结构进行力学计算之前，必须加以简化，略去不重要的细节，显示其基本特点，用一个简化的图形来代替实际结构。计算简图：意义：实际结构极其复杂，分析前，将其实体结构加以简化，用一个简化的图形来代替实际结构。计算简图要慎重选取：若细节一一考虑，工作量大，也不为人所接受；若太简单，不能反映实际受力情况，造成工程事故。选择计算简图的原则：(1)从实际出发－计算简图要反映实际结构的主要性能；(2)分清主次，略去细节－