结构力学-绪论-ppt

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1、,结构力学,结 构 力 学,使用教材：结构力学上、下册 主 编： 朱伯钦等 版 别： 同济大学出版社,结构力学,结构力学成绩评定方法 1、 “结构力学”为考试课程(闭卷)。考试成绩占70，平时成绩占30。 2、平时成绩由以下部分组成： （1）作业 （2）回答问题 （3）出勤及课堂纪律 （4）实验课,第一章 绪 论,1-1 结构力学的研究对象、任务和学习方法 一.什么叫结构？ 凡是由建筑材料按照一定的方式构成，并且在建筑物或构 筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分都称为结构。,二.结构的分类 (一)按几何观点分,1.杆件结构 由若干根杆件组成。 特征：长度宽度、高度。 2.薄壁结构 由若干块薄

2、板组成,包括平板结构和壳体结构。 特征：厚度长度和宽度。 3.实体结构 如挡土墙、堤坝、基础等。 特征：三个方向的尺寸均为同一量级。 4.悬吊结构 由若干根仅能承受拉力的细长线材等柔性材料组成。 5.薄膜充气结构 由只能承受拉力的片面材料和加压的气体介质组成 能承受荷载的结构物件。,赵州桥 世界上最早的石拱桥，建于公元605年前后，全长50.82米，净跨37.02米，拱高7.23米，距今已有1400多年，仍完好无损！,南京长江大桥,是长江上第一座由我国自行设计建造的双层式铁路、公路两用桥梁。 上层的公路桥长4589米，车行道宽15米，可容4辆大型汽车并行， 两侧还各有2米多宽的人行道； 下层的

3、铁路桥长6772米，宽14米，铺有双轨，两列火车可同时对开。 其中江面上的正桥长1577米，其余为引桥，是我国桥梁之最。,金门大桥：世界著名的桥梁之一，是近代桥梁工程的一项奇迹。 大桥雄峙于美国加利福尼亚州宽1900多米的金门海峡之上， 历时4年和10万多吨钢材，耗资达3550万美元建成， 由史特劳斯设计。因为著名于2007年由英、美两国合拍成纪录片。,东方明珠电视塔：建筑动工于1991年，于1994年竣工， 投资总额达8.3亿元人民币。高467.9米，亚洲第一，世界第三高塔， 仅次于加拿大的加拿大CN电视塔（553.3米） 及俄罗斯的奥斯坦金诺电视塔（540.1米），是上海的地标之一,三峡大

4、坝：世界第一大的水电工程，工程总投资为954.6亿元人民币。 于1994年12月14日正式动工修建，2006年5月20日全线建成。 大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035米，坝顶高程185米， 正常蓄水位175米，总库容393亿立方米，,悉尼歌剧院位於澳洲悉尼，是20世纪最具特色的建筑之一， 也是世界著名的表演艺术中心，已成为悉尼市的标志性建筑。 该歌剧院1973年正式落成，2007年6月28日被联合国教科文组织 评为世界文化遗产,世贸中心原为美国纽约的地标之一，由美籍日裔建筑师雅玛萨基设计， 建于1962年1976年。由两座110层（另有6层地下室）高411.5米的塔式摩天楼和4幢办公楼及一座

5、旅馆组成。摩天楼平面为正方形，边长63米， 每幢摩天楼面积46.6万平方米。 在2001年9月11日的9.11恐怖袭击事件中坍塌,世界建筑 TOP 10+1 No.1 台北101大厦 508米高 101层 中国 台北,世界建筑 TOP 10+1 No. 2 双子塔 452米高 88层 吉隆坡,世界建筑 TOP 10+1 No. 3 西尔斯大厦 442米高 110层 芝加哥,世界建筑 TOP 10+1 No. 4 金贸大厦 421米高 88层 上海,世界建筑 TOP 10+1 No. 5 国际金融中心 （二期） 420米高 90层 香港,世界建筑 TOP 10+1 No. 6 中信广场 391米

6、高 80 层 广州,世界建筑 TOP 10+1 No. 7 地王大厦 384米高 69层 深圳,世界建筑 TOP 10+1 No. 8 帝国大厦 381米高 102层 纽约,世界建筑 TOP 10+1 No. 9 中环广场 374米高 78层 香港,世界建筑 TOP 10+1 No. 10 中银大厦 367米高 72 层 香港,世界建筑 TOP 10+1 “玻璃人行天桥” 从 大峡谷南端 的 飞鹰峰 延伸出来 约21米 距离谷底1219米,（二）按空间观点分 1.平面杆件结构： 组成结构的所有杆件的轴线都位于同一平面内, 荷载也作用于该平面。如屋架、单榀框架等。 2.空间杆件结构： 实际工程中

7、的结构都是空间结构，有些可简化为 平面结构，有些可分解为几个平面结构；而有些则 必须按空间结构计算。 如我校体育馆的屋盖结构-网架。,（三）按静力计算方法分 1.静定结构 结构的反力和内力均可由静力平衡条件求得。 2.超静定结构 结构的反力和内力不能由静力平衡条件完全确定， 计算过程中还必须同时考虑结构的变形条件。,三.结构力学的研究对象杆件结构 （一）杆件结构（杆件体系） 由若干个杆件以合理方式连接起来在建筑物 或构筑物中起承重作用（骨架作用）的部分。 （二）对结构的要求 1.各杆件之间不能发生相对运动。 2.在荷载作用下要处于正常的工作状态。,四.结构力学的主要任务 （一）研究结构的组成规

8、律和合理形式 其目的是： 1.保证结构各部分不发生相对运动而能够承受荷载 维持平衡。（安全） 2.充分发挥材料性能的作用。（经济） （二）研究杆件结构在静力荷载作用下，结构与 位移的计算原理与方法 其目的是： 保证结构安全、经济并不致于发生实用上不允许的 过大变形。,（三）研究杆件结构在动力荷载作用下，结构的 动力 性态和动力响应的计算原理和方法。 （四）分析杆件结构在静力荷载作用下的稳定 性（保证安全）。 （五）分析杆件结构在静力荷载作用下的极限 承载力。,从解决工程实际问题的角度看结构力学的内容 （1）、将实际结构抽象为计算简图； （2）、各种计算简图的计算方法； （3）、将计算结果运用于

9、设计和施工,五.结构力学与其他各门力学课程的区别 1.理论力学 讨论质点与刚体体系的静力学、运动学和动力学 的基本理论，研究物体机械运动的基本规律和力学一 般原理。 2.材料力学 研究材料的强度和单个杆件的强度、刚度和稳 定性的计算方法。,3.结构力学 在理论力学和材料力学的基础上，着重研究杆件 结构的强度、刚度和稳定性，为今后的钢筋钢筋混凝土 结构、砌体结构、钢木结构等后续专业课程及今后的结 构设计提供一般的计算原理和分析方法。所以结构力学 是一门介于基础课和专业技术课之间的专业基础课或者 叫做技术基础课。 4.弹性力学 以板、壳和实体结构为主要对象（弹性范围）,5、塑性力学,以板、壳和实体

10、结构为主要对象（进入塑性）,理论力学研究物体机械运动的一般规律，即力学中最普遍、最基本的规律。 材料力学以单个杆件为主要对象 弹性力学以板、壳和实体结构为主要对象 塑性力学以板、壳和实体结构为主要对象,结构力学在专业培养中的作用 土木工程专业重要的专业基础课。 先行课：数学、理论力学、材料力学； 后续课：弹性力学、塑性力学以及专业课。 能力培养：分析能力、计算能力、自学能力、表达能力、解决工程实际 问题的能力 本课特点：实践性强、灵活性大、理论与实践并重,六.结构力学与土木专业之间的关系 1.必须研究和解决工程实践中所提出的有关结构的强度、 刚度和稳定性问题。 2.要从最经济的角度出发，研究适

11、应各种受力状态和 不同材料的结构物的合理形式，即研究结构的合理化。 3.探索结构组成的一般规律，保证结构在各种荷载作用 下能够处于稳定的平衡状态之中，如：,不稳定,稳定,城市地下空间工程的定义： 城市地下空间工程是土木工程中 的 一大分支 什么叫土木工程 土木工程是一种工程分科,是指用石材、砖、砂浆、水泥、混凝土、钢材、木材、建筑塑料、铝合金等建筑材料修建房屋、铁路、道路、桥梁、隧道、运河、堤坝、港口等工程的生产活动和工程技术,即包括对上述各类工程的勘测设计、施工、保养、维修等活动以及它们所需要的相应工程技术。,土木工程也是一种学科,称为土木工程学.它是指运 用数化等基础科学知识、力学、材料等

12、技术科学知识以及 土木工程方向的工程技术知识来研究、设计、修建各种 建筑物和构筑物的一门学科。 土木工程的类型十大类 建筑工程 铁路工程 桥梁工程 地下工程 海洋工程 水利工程 港口工程 给排水工程 环境工程 公路与城市道路工程,结构分析是结构设计中非常关键的一个重要环节， 是确定每个土木工程结构方案的分析工具。因而学好 结构力学，掌握杆件结构的计算原理和方法，是学好 工程结构课程的重要条件，同时也是作为一个土木结 构工程师所必须具备的基础知识。学习该门课程时， 务必充分重视和加倍努力，树立信心，以顽强的毅力 去克服学习中可能遇到的各种困难，一定要学好它， 也一定可以学好它。 结构力学是一门技

13、术基础课，其主要作用是在工程 项目的结构设计中用来选择结构方案并计算结构的内 力与变形，为保证结构能满足既安全又适用的要求而 提供计算依据。,工程建设项目程序,勘察,设计,施工,工艺设计,建筑设计,结构设计,设备设计,方案确定,结构计算,绘制施工图,结构计算,内力与变形计算,截面设计,构造处理,钢筋笼起吊,混凝土立柱,底板钢筋,钢筋绑扎,槽壁及支撑,出口顶板钢筋及支撑,斯德哥尔摩地下食品贮库 （食品贮藏温度为32o，消耗电能很少）,Skansverket 废水处理厂的沉淀池 （该废水处理厂建在该市海岸线旁边的山中）,电话总交换站,瑞典皇家海军的地下工厂,水力发电厂的进水口和闸门,Stennun

14、gsund电厂 (只能看到管理楼和烟囱),国家大剧院,七.结构力学的计算原理和方法 （一）原理：静力平衡原理，功能原理，叠加原理 （二）方法 1.精 确 法： 数解法、力法、位移法 2.近 似 法：图 解 法、 渐 进 法 3.矩阵分析法：矩阵力法（柔度法） 矩阵位移法（刚度法）,力矩分配法 混合法 迭代法 反弯点法 分层法 有剪力分配法 无剪力分配法,八.结构力学的特点与学习方法 （一）特点 1.理论概念性强需要通过学习来加深理解 2.方法技巧性要求高 需要通过多做练习熟练掌握 （二）学习方法 1. 抓住四个环节 （1）预习：找出重点、难点。 （2）听课：是主要途径，解决重点、难点中的问题。

15、 （3）复习：综合比较、分析、归纳。 （4）多做练习：认真做好练习题和多做练习题，强 化对解题能力和运算能力的基本训练，培养分析问题 和解决问题的能力，从而达到弄懂概念，掌握理论和 熟练方法技巧的目的。,2.做好课堂笔记 3.多阅读参考书 : 培养自学能力和独立思考的能力，适应科学技术 迅速发展的新形势，用发展的观点来学习结构力学， 以便毕业后走上工作岗位能通过自学不断吸取新知识， 研究新问题，充分发挥自己的才能，不断取得新成就。 （三）作业要求 卷面整洁 书写正确 按时完成,培养 精益求精一丝不苟的工作精神,结构力学,12 结构计算简图的概念 一.什么叫结构计算简图 对结构进行力学分析时，略

16、去某些次要因素而做出的用以代替 实际结构的简化图形，叫做结构计算简图或称为结构计算模型。 二.选取计算简图的原则 1.必须尽可能地反映实际结构的主要受力特征，确保计算结果可靠准确 。 2.在满足计算精度要求的条件下，计算简图应尽量简单，便于分析和计算。,实际情况,计算简图,三.影响计算简图选取的主要因素 （一）结构的重要性 重要的结构选择较精确的计算简图， 反之可采用较粗略的计算简图。 （二）设 计 阶 段 初步设计可选取较粗略的计算简图， 技术设计、施工图设计再采用精确 的计算简图。 （三）计算问题的性质 静力计算时使用较复杂的计算简图， 动力计算时使用较简单的计算简图。 （四）计 算 工 具 电算时选取精确的计算简图， 手算时选取较简单的计算简图。 （五）荷 载 情 况 多高层框架中，垂直荷载作用下 假设无侧移，水平荷载作用下考 虑有侧移。,