東南大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)第1章緒論.ppt

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1-4荷載的分類,1-2結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及簡(jiǎn)化要點(diǎn),1-3桿件的結(jié)構(gòu)分類,1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對(duì)象及任務(wù),第一章緒論,1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對(duì)象及任務(wù),結(jié)構(gòu)的概念建筑物和工程設(shè)施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為結(jié)構(gòu)。,如：房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)。,房屋結(jié)構(gòu),廣西大學(xué)圖書館,廣西大學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)大樓,南寧國(guó)際會(huì)展中心,房屋結(jié)構(gòu),返回,橋梁結(jié)構(gòu),趙州橋,橋梁結(jié)構(gòu),南寧邕寧大橋,南寧邕江三岸大橋,重慶長(zhǎng)江大橋,虎門大橋,斜拉結(jié)構(gòu)－上海南浦大橋,橋梁結(jié)構(gòu),懸索結(jié)構(gòu)--倫敦塔樓,橋梁結(jié)構(gòu),返回,水工大壩結(jié)構(gòu),返回,特種結(jié)構(gòu),冷卻塔—,薄殼結(jié)構(gòu),會(huì)展中心—薄膜結(jié)構(gòu),特種結(jié)構(gòu),東方明珠電視塔,空間框架結(jié)構(gòu),金字塔－砌體結(jié)構(gòu),返回,結(jié)構(gòu)的分類桿件結(jié)構(gòu)—由桿件組成的結(jié)構(gòu)（橫截面尺寸比長(zhǎng)度小很多）。如：梁、拱、桁架、剛架。板殼結(jié)構(gòu)—形狀是平面或曲面的結(jié)構(gòu)（厚度比長(zhǎng)度和寬度小得多）。如：樓板、地下連續(xù)墻、殼體屋蓋。,桿件結(jié)構(gòu)—?jiǎng)偧艽罂鐝S房,桿件結(jié)構(gòu)－桁架—南京長(zhǎng)江大橋,薄殼結(jié)構(gòu)-悉尼歌劇院,實(shí)體結(jié)構(gòu)——長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)方向尺寸相當(dāng)。如：大壩、擋土墻。,三峽工程,某移動(dòng)式醫(yī)院,薄膜結(jié)構(gòu)——將薄膜材料通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，以形成某種空間結(jié)構(gòu)形狀作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其可分為張拉式薄膜結(jié)構(gòu)(也稱帳篷結(jié)構(gòu))又稱預(yù)應(yīng)力薄膜結(jié)構(gòu)、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)。,3、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù),理論力學(xué)研究剛體的運(yùn)動(dòng)，不考慮物體本身的變形。,材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)都是討論結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和動(dòng)力反應(yīng)等問題;材料力學(xué)只研究單根桿件，結(jié)構(gòu)力學(xué)以桿件結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，彈性力學(xué)以實(shí)體結(jié)構(gòu)和板殼結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象。,注：結(jié)構(gòu)力學(xué)只研究桿件結(jié)構(gòu).,結(jié)構(gòu)力學(xué)與理力、材力、彈力的任務(wù)基本相同，但研究對(duì)象和側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別：,1)結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象,2）結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù),理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算三方面。要考慮下列三方面的條件：,討論結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式,確定結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖。討論結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計(jì)算方法,以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算。討論結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)。,（1）力系的平衡條件及運(yùn)動(dòng)條件;（2）變形的幾何連續(xù)條件;（3）應(yīng)力與變形間的物理?xiàng)l件（本構(gòu)方程）。,3）結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法,4、課程教學(xué)中的能力培養(yǎng),1.分析能力,選擇結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的能力力系平衡分析和變形幾何分析的能力選擇計(jì)算方法的能力,2.計(jì)算能力,對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算或確定計(jì)算步驟的能力;對(duì)計(jì)算體系進(jìn)行定量校核或定性判斷的能力;初步具有使用結(jié)構(gòu)計(jì)算程序的能力。,3.自學(xué)能力,復(fù)習(xí)已學(xué)的知識(shí)——即精讀教材；攝取新的知識(shí)——即閱讀參考書;理解、分析、概括、整理、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。,4.表達(dá)能力,作業(yè)條理清楚，步驟整齊，計(jì)算書書寫整潔。,5、思考題,1.桿件結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)的主要差別是什么？,2.結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)的研究對(duì)象的主要差別是什么？,3.常見的雨傘、降落傘和氣球各屬于那種（張拉式薄膜結(jié)構(gòu)充氣式薄膜結(jié)構(gòu)）薄膜結(jié)構(gòu)？,計(jì)算簡(jiǎn)圖——可以代替某一實(shí)際結(jié)構(gòu)用一個(gè)簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化圖形。,一、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖的原則,（1）從實(shí)際出發(fā)——計(jì)算簡(jiǎn)圖要反映結(jié)構(gòu)的主要性能。,（2）分清主次,略去細(xì)節(jié)——計(jì)算簡(jiǎn)圖要便于計(jì)算。,二、計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化要點(diǎn),多數(shù)情況下，可以忽略一些次要的空間約束，將實(shí)際空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)。,1.結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化,1-2結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖及簡(jiǎn)化要點(diǎn),注意：有些結(jié)構(gòu)具有明顯的空間特征而不宜簡(jiǎn)化成平面結(jié)構(gòu)。,2.桿件的簡(jiǎn)化,由于桿件的截面尺寸通常比桿件長(zhǎng)度小得多，因此在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，用軸線代替實(shí)際桿件。,鉸結(jié)點(diǎn),注意：當(dāng)截面尺寸增大時(shí)（如超過長(zhǎng)度的1／4）,桿件用其軸線表示的簡(jiǎn)化，將引起較大的誤差。,3.桿件間連接的簡(jiǎn)化——桿件間的連接區(qū)簡(jiǎn)化為結(jié)點(diǎn),(1)鉸結(jié)點(diǎn)：,桿件間不能相對(duì)平動(dòng)，但可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；結(jié)點(diǎn)具有x向和y向反力，但無(wú)彎矩。,(2)剛結(jié)點(diǎn)：,桿件間不能相對(duì)平動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；結(jié)點(diǎn)處既有x和y向反力，也有彎矩。,(3)組合結(jié)點(diǎn)：,同一結(jié)點(diǎn)處，有些桿件為剛結(jié)，有些為鉸接。,組合梁（加勁梁）,計(jì)算簡(jiǎn)圖,組合結(jié)點(diǎn),4.結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化,(1)滾軸支座：,可以水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，不能豎向移動(dòng)；具有豎向反力。,計(jì)算簡(jiǎn)圖,滾軸支座,(2)鉸支座,鉸支座,(3)定向支座,(4)固定支座,,固定支座,5.材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化,6.荷載的簡(jiǎn)化,荷載按其分布情況可以簡(jiǎn)化為集中荷載和分布荷載。,在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，對(duì)組成各構(gòu)件的材料一般都假設(shè)為連續(xù)的、均勻的、各向同性的、完全彈性或彈塑性的。,例：廠房結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化,原結(jié)構(gòu),平面簡(jiǎn)化,屋頂計(jì)算簡(jiǎn)圖,計(jì)算簡(jiǎn)圖,例：桁架橋結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化,三、思考題,1.什么是結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖?,2.如何選擇結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖?,3.將下簡(jiǎn)化成計(jì)算簡(jiǎn)圖。,2)拱：軸線為曲線，其力學(xué)特點(diǎn)是在豎向荷載作用下能產(chǎn)生水平推力。,,1.按幾何形狀分類,1)梁：受彎構(gòu)件，但在豎向荷載作用下不產(chǎn)生水平力；其軸線通常為直線（有時(shí)也為曲線）。,1-3桿件結(jié)構(gòu)的分類,3)桁架：由多根直桿組成，且所有結(jié)點(diǎn)都是鉸結(jié)點(diǎn)；其受力特點(diǎn)是各桿只受軸力。,5)組合結(jié)構(gòu)：由多根桿件組成，其中含有組合結(jié)點(diǎn);各桿中有的桿件可產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，有的則只產(chǎn)生軸力。,4)剛架：也由直桿組成，但結(jié)點(diǎn)中含有剛結(jié)點(diǎn)；各桿均有可能產(chǎn)生彎矩、剪力和軸力，但主要以受彎為主。,2.按計(jì)算特點(diǎn)分類,2)超靜定結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力由平衡條件不能唯一確定，而必須同時(shí)考慮變形條件才能唯一確定。,1)靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)在任意荷載作用下，其反力和內(nèi)力可由平衡條件唯一確定。,思考題：識(shí)別下列桿系結(jié)構(gòu),梁,剛架,剛架,組合結(jié)構(gòu),桁架,拱,返回,活載：在建筑物施工和使用期間，大小、位置會(huì)發(fā)生變化的荷載。對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的。,一、荷載的概念,二、荷載的分類,1、按作用時(shí)間的長(zhǎng)短分類,恒載：長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載（如：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重、土壓力等）。對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的。,荷載是主動(dòng)作用于結(jié)構(gòu)的外力。例如，結(jié)構(gòu)的自重、水壓力、土壓力、風(fēng)載等，廣義的荷載還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的其他因素（如：溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹縮等）。,1-4荷載的分類,移動(dòng)荷載：在結(jié)構(gòu)上的作用位置是移動(dòng)的（如：汽車荷載，吊車荷載）。,2、按作用位置是否固定分類,固定荷載：在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如：恒載、風(fēng)載、雪載）。,動(dòng)力荷載：隨時(shí)間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著振動(dòng)，因而慣性力的影響不能忽略（如：沖擊荷載、地震荷載等。車輛荷載、風(fēng)荷載在通常的設(shè)計(jì)中視為靜載,但在特殊情況下按動(dòng)載考慮）。,靜力荷載：數(shù)量、位置、大小等不隨時(shí)間變化或變化極為緩慢，不使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的振動(dòng)，因而慣性力的影響可以忽略（如：恒載、雪載）。,3、按荷載作用的性質(zhì)分類,4、按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類,間接荷載（結(jié)點(diǎn)荷載）——荷載不是直接作用而是通過縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。,直接荷載——直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。,三、思考題,1.移動(dòng)荷載與動(dòng)力荷載的主要區(qū)別是什么?,2.恒載和活載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響有何不同？,答：恒載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是確定的，內(nèi)力計(jì)算時(shí)只需要將恒載按固定荷載作用于結(jié)構(gòu)上，再進(jìn)行計(jì)算即可；活載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不確定的，由于活載的大小和位置是變化的，因此內(nèi)力計(jì)算時(shí)應(yīng)將活載作用于結(jié)構(gòu)不同的位置分別計(jì)算，經(jīng)比較找出對(duì)結(jié)構(gòu)最不利的作用位置，再計(jì)算此時(shí)的內(nèi)力。,楊弗康等編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》,幾點(diǎn)說明,主要教學(xué)參考書有面向21世紀(jì)《結(jié)構(gòu)力學(xué)I》,龍馭球等編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)教程I》,,李廉坤等編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》,課程成績(jī)組成,課堂討論成績(jī)10分平時(shí)作業(yè)成績(jī)20分期末考試成績(jī)70分,小論文加分成績(jī),,,第一組：1班1-23,第二組：1班24-46第三組：2班1-22,第四組:2班23-44。,,,從下一次課開始，每次一組同學(xué)準(zhǔn)備參加課堂討論（被提問），其他同學(xué)自由參加。有作業(yè)的話也按組批改，也即每次只改一組。,兩個(gè)班的同學(xué)分成4組：,平時(shí)作業(yè)可以討論，但應(yīng)該獨(dú)立完成。作業(yè)抄襲的話扣一次作業(yè)成績(jī)。,,,將不定期（可能通知也可能不通知）有一些小測(cè)驗(yàn)，既起到點(diǎn)名的作用，也是一次平時(shí)成績(jī)。三次無(wú)故曠課取消考試資格，總成績(jī)按0分登記。,,,部分內(nèi)容要求大家自學(xué)，并要求寫讀書摘記作成績(jī)的一部分。而且一些內(nèi)容期末考試是要考的。,無(wú)數(shù)經(jīng)驗(yàn)證明，多做作業(yè)、勤思考總結(jié)才能較好掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)。不做作業(yè)是不可能掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的?。-mail:ghbxytc@,