1、1结 构 力 学 教 案刘林超信阳师范学院土木工程学院2信阳师范学院教案用纸第一章 结构力学绪论平面体系的几何组成分析（一）教学目的：了解结构力学研究的对象和任务，掌握将实际结构简化为力学计算简图的方法。掌握体系自由度的计算。教学内容：一、结构力学研究的对象和任务；二、结构的计算简图及计算简图的分类；三、结构上的荷载及其分类；四、平面体系几何组成分析的基本概念。教学重点：体系自由度的计算。教学难点：自由度为零时体系组成或的分析一结构力学的研究对象和任务1研究对象结构结构力学就是研究结构在荷载作用下，其内力和变形的计算问题。结构就是构造物中起着承重作用的骨架，它由承重构件组成。土木工程及水利工程
2、中常见的结构有：刚架、桁架、拱、水坝、墩式码头等，根据几何形状可以把它们分成三大类：实 体 结 构 结 构薄 壁板 壳 空 间 杆 件 结 构平 面 杆 件 结 构杆 件 结 构结 构 )(杆系结构由若杆根杆件组成，杆件的几何特征是：其长度远远大于杆件截面的宽度和高度。例如：梁、拱、桁(heng)架、刚架。板壳结构其厚度远远小于长度和宽度两各尺寸的结构。楼板、壳体屋盖等教法提示9实体结构是指三个尺寸大约为同量级的结构 例如：水工结构中的重力大坝、挡土墙等结构力学的研究对象：杆系结构。理论力学一般不考虑物体内部的形变，把物体当成刚性体来分析其静止或运动状态。材料力学主要研究杆件，如柱体、梁和轴，
3、在拉压、剪切、弯曲和扭转等作用下的应力、形变和位移。结构力学研究杆系结构，如桁架、刚架或两者混合的构架等。而弹性力学研究各种形状的弹性体，除杆件外，还研究平面体、空间体，板和壳等。2结构力学的主要研究内容（1）结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差引起的内力计算称为强度计算；（2）结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差引起的变形及位移计算称为刚度计算；（3）结构的稳定计算，以保证结构的稳定性；（4）结构的组成规律及计算简图的选择。3结构力学与其它课程的关系10理论力学和材料力学是结构力学的先修课程，专业课程（钢筋混凝土、钢结构、桥梁结构等）是结构力学的后续课程。二结构的计算简图及其分类1结
4、构的计算简图在工程设计中对结构进行力学分析时，需要一个图形，这个图形与实际结构完全一样，实际上是做不到的，因此必须对实际结构进行抽象和简化，得到一个计算时所用的计算简图。抽象和简化必须遵循以下原则：（1）尽可能反映实际结构的主要受力情况以及结构的构造和性能（反映结构的主要受力性能） ，以保证计算的精度，使计算结果与实际情况比较吻合。（2）略去次要因素，保留主要因素，使结构计算简单，便于分析和计算。2. 简图简化的分类：1)、结构体系的简化一般的结构都是空间结构，各部分相互连接成一个空间整体，以承受各个方向可能作用的荷载。可以忽略一些次要的空间约束而将实际结构分解为平面结构，使计算得以简化。2)
5、杆件的简化杆件可以用轴线来表示： 原因是：细长杆件可以近似采用平面假定，因此截面上的应力可以由截面上的内力来确定，而内力只与杆件的长度有关，与截面的宽度和高度无关。 3)杆件间连接 (结点)的简化杆件与杆件的连接点称为：结点结点的简化分两类：铰结点和刚结点 铰结点几何特征：各杆可以绕结点自由转动。即各杆端之间的夹角可任意改变 受力状况：在连接处可以承受和传递力，但不会引起承受或传递杆端弯矩。表示方法： 11例如：木屋架的结点 刚结点几何特征：各杆不能绕结点作相对转动和移动。受力状况：由于结点能阻止杆件之间发生相对转角，刚结点所连各杆端相互之间的夹角不能改变。因此杆端有弯矩、剪力和轴力。 表示方
6、法： 12例如：现浇钢筋混凝土框架的结点 3)结构与基础连接处( 支座)的简化对平面结构一般可以简化成以下三种形式：可动铰(滚轴)支座只能约束竖向运动，被约束的部分可以转动河水平移动的支座称为：可动铰支座，只提供一个竖向的反应表示方法：例如：把梁放在柱顶上，不作任何处理，其支座就可简化成可动铰支座。 固定铰支座被约束的部分可以转动，不能移动，能约束竖向和水平运动的支座称为：固定铰支座，能提供两个反力。 表示方法：例如：把屋架放在柱顶上，并与柱顶的预埋件连接，这样的支13座可简化成固定铰支座。固定支座被支承的部分完全固定，能约束竖向、水平和转动的支座称为：固定支座，能提供 3 个反力。 表示方法
7、：例如：柱子与基础完全现浇在一起，而且柱子的钢筋插入基础一定距离，那么柱子的支座就可简化成固定支座。定向支座被支承的部分不能转动，但可沿一个方向平行滑动，能提供一个反力矩和反力。表示方法：4)材料性质的简化结构为连续、均匀、各项同性，完全弹性体5)荷载的简化1）按分布分面荷载 物体通过接触面传给结构的力，如：风荷载、雪荷载、14雨荷载、人群荷载、水压力等体荷载 如：结构自重，惯性力等集中荷载 作用在机构上的荷载一般都是分布在一定面积上，当分布面积远小于结构的尺寸时，可以认为荷载作用在结构的一个点上，如：集中力、集中力矩等2）按作用在结构上的时间分恒荷载 永久作用在结构上的不变荷载，如：结构自重
8、和设备重量等活荷载 暂时作用在结构上的可变荷载，如：人群荷载、雪荷载、雨荷载等移动荷载 一系列互相平行且间距保持不变，能在结构上移动的荷载。如：吊车荷载、汽车荷载、火车荷载 3）按作用在结构上的效果分静荷载 大小、方向、位置不随时间变化的荷载，如：结构自重和设备重量等动荷载 大小、方向、位置随时间变化的荷载，如：风荷载、地震荷载、冲击荷载等3杆件结构的分类(1)按组成和受力特点1）梁轴线为直线，有简支梁、悬臂梁、曲梁、多跨静定梁和超静定梁等。152）拱轴线为曲线，有三铰拱、两铰拱、无铰拱等。 信阳师范学院教案用纸16三铰拱 二铰拱无铰拱3）桁架 由直杆组成，所有结点为铰结点4）刚架 由直杆组成，所有结点为刚结点教法提示信阳师范学院教案用纸
