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1、结构力学 Structural Mechanics清华大学土木工程系 结构力学教研室1电子版教材编者张玉良 辛克贵 须寅2目录结构力学(I)第一章 绪论第二章 平面体系的几何构造分析第三章 静定结构的受力分析第五章 影响线第六章 静定结构的位移计算第七章 力法第八章 位移法第九章 渐近法3结构力学(II)第十 章 矩阵位移法第十三章 结构的动力计算第十五章 结构的塑性分析与极限荷载目录结构力学教程(I)、(II)龙驭球 包世华 主编龙驭球 包世华 匡文起 袁驷 编著高等教育出版社4第一章 绪 论1-2 结构计算简图1-1 结构力学的内容和学习方法51-1 结构力学的内容和学习方法一、结构 建筑
2、物或构筑物中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。如：房屋中的框架结构、桥梁、大坝等。 6万里长城7天安门城楼8国家大剧院 9三峡大坝10印度泰姬陵11意大利比萨斜塔12凯旋门13埃菲尔铁塔14吉隆坡石油双塔15 桥梁16赵州桥17青马大桥18旧金山大桥19二、结构分类1. 杆系结构钢结构梁、柱杆件长度l远大于横截面尺寸b、h。20埃菲尔铁塔212. 板壳结构悉尼歌剧院厚度远小于其长度与宽度的结构22清华大礼堂233. 实体结构长、宽、高三个尺寸相近的结构三、结构力学研究的对象和内容1. 研究对象2. 研究内容如：梁、桁架、刚架、拱及组合结构等。 由细长杆件构成的体系平面杆系结构。平面杆件
3、体系的几何构造分析； 讨论结构的强度、刚度、稳定性、动力反应以及结构极限荷载的计算原理和计算方法等。24 强度计算在于保证结构物使用中的安全性，并符合经济要求。 刚度计算在于保证结构物不会产生过大的变形从而影响使用。 稳定性验算在于保证结构不会产生失稳破坏。 几何构造分析主要是讨论几何不变体系的组成规律，因为只有几何不变体系才能作为结构来使用。25 动力分析是研究结构的动力特性以及在动荷载作用下的动力反应 结构受到的地震力、位移、速度、加速度及动内力等。 极限荷载的求解是为了充分发挥结构的承载能力，由讨论结构的弹性计算转变为塑性计算。261-2 结构计算简图一、支座和支座反力1. 固定支座AB
4、实际形状工程实例支座定义：把结构与基础联结起来的装置。 27简图：特点：1) 结构在支座截面不产生线位移和转角；2) 支座截面有反力矩以及x、y方向的反力。282. 固定铰支座特点：1) 结构在支座截面可以绕圆柱铰A转动；2) x、y方向的反力通过铰A的中心。实际形状AA293. 辊轴支座特点：1) 杆端A产生垂直于链杆方向的线位移；2) 反力沿链杆方向作用，大小未知。AA304. 滑动支座（定向支座）特点：1）杆端A无转角，不能产生沿链杆方向的线位移，可以产生垂直于链杆方向的线位移；2）杆端存在反力矩以及沿链杆方向的反力。实际构造AAA31二、几种杆系结构1. 梁1）单跨梁超静定梁 静定梁2
5、）多跨梁静定多跨梁连续梁梁的特点： 梁的轴线通常为直线，水平梁在竖向荷载作用下，截面存在弯矩和剪力。322. 刚架静定刚架超静定刚架刚架的特点：1）刚架通常由梁和柱等直杆组成，杆件间的结点多为刚结点；2）荷载作用下杆件截面存在弯矩、剪力和轴力。333. 拱拉杆拱拉杆无铰拱三铰拱拱的特点：2) 水平推力大大改变了拱的受力特性。1) 拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下支座有水平推力 （见图)；344. 桁架和组合结构静定桁架超静定桁架组合结构35特点：1) 桁架由直杆组成，所有结点都是铰结点，当荷载作用于结点时，各杆只受轴力；2) 组合结构则是由梁式杆和链杆组成，其中梁式杆以受弯为主，内力不仅有轴力
6、，还有弯矩、剪力。三、 荷载1. 按荷载作用时间长短可分为：恒载永久作用在结构上的荷载。如自重等。活载荷载有时作用在结构上，有时又不作用在结构上。如：楼面活荷载，雪荷载。362. 按荷载作用位置可分为：固定荷载作用位置不变的荷载，如自重等。移动荷载荷载作用在结构上的位置是移动的，如吊车荷载、桥梁上的汽车和火车荷载。3. 按荷载作用的性质可分为： 静荷载荷载的大小、方向、位置不随时间变化或变化很缓慢的荷载。恒载都是静荷载。 动荷载 荷载的大小、方向随时间迅速变化，使结构产生显著振动，结构的质量承受的加速度及惯性力不能忽略。化爆和核爆炸的冲击波荷载、地震荷载等都是动力荷载。37四、线性变形体系 若体系产生符合约束条件的微小连续变形，材料服从虎克定理，则该体系称为线性变形体系，可以用叠加原理求结构的内力和变形。1.微小连续变形2.材料服从虎克定律 变形与杆件尺寸相比很小，结构变形后几何尺寸无变化，荷载位置及作用线不变，变形符合支座约束条件。即应力应变满足关系式： 。38
