中南大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)課件 1緒論.ppt

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1、§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對(duì)象及任務(wù)§1-2荷載的分類§1-3結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖§1-5結(jié)構(gòu)的分類§1-4支座和結(jié)點(diǎn)的類型第一章緒論鋼結(jié)構(gòu)88層高420m（曾名列亞洲第一、世界第三）上海金貿(mào)大廈§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù)如：房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)等。大壩結(jié)構(gòu)、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)。1.結(jié)構(gòu)世界第一拱(鋼結(jié)構(gòu)跨徑550m)斜拉橋長(zhǎng)江三峽工程水利工程的拱壩中國(guó)民航飛機(jī)高速列車宇宙飛船2.結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象結(jié)構(gòu)力學(xué):結(jié)構(gòu)+力學(xué)幾門力學(xué)課程研究對(duì)象比較:材料力學(xué):研究單個(gè)桿件;彈性力學(xué)

2、:研究桿件（更精確）、板、殼、及塊體等非桿狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)力學(xué):研究由桿件系統(tǒng)（FramedStructure）組成的工程結(jié)構(gòu),即桿系結(jié)構(gòu);理論力學(xué):研究質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)系，剛體;§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù)3.結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究任務(wù)(2)研究結(jié)構(gòu)在荷載等因素作用下的內(nèi)力（強(qiáng)度）及位移（剛度）計(jì)算。☆強(qiáng)度——結(jié)構(gòu)在外力作用下是否會(huì)破壞的問(wèn)題。（如：橋在火車作用下的內(nèi)力計(jì)算問(wèn)題）?！顒偠取Y(jié)構(gòu)在外力作用下變形是否滿足規(guī)定值。（如：橋在火車作用下的位移、撓度、轉(zhuǎn)角計(jì)算）。(3)研究結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及動(dòng)力荷載作用下的反應(yīng)。☆穩(wěn)定性——受壓構(gòu)件在軸向壓力

3、作下，能否保持其直線平衡狀態(tài)。桿件如受壓后變彎——失穩(wěn)(1)研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則和合理形式?！?-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù)理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算三方面。結(jié)構(gòu)力學(xué)的計(jì)算方法眾多，但所有方法都要考慮下列三方面的條件：（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（或稱為本構(gòu)方程）。4.結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究方法§1-1結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù)荷載：作用在結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)力。例如，結(jié)構(gòu)的自重、水壓力、土壓力、風(fēng)載等，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。1、按作用時(shí)間的長(zhǎng)短分類長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上

4、的不變荷載（如：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重、土壓力等）。思考：恒載和活載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響有何不同？活載：恒載：廣義荷載:還包括使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的其他因素。例如，溫度變化、基礎(chǔ)沉陷、材料脹縮等。§1-2荷載的分類在結(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在結(jié)構(gòu)上的作用位置是固定的（如：恒載、風(fēng)載、雪載）。固定荷載：移動(dòng)荷載：§1-2荷載的分類3、按荷載作用的性質(zhì)分類數(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）。靜力荷載：隨時(shí)間迅速變化，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著

5、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）。動(dòng)力荷載：§1-2荷載的分類4、按結(jié)構(gòu)與荷載接觸的情況分類荷載不是直接作用而是通過(guò)縱橫梁系間接地作用于結(jié)構(gòu)（主梁上的荷載）。直接作用于結(jié)構(gòu)上的荷載（縱梁上的荷載）。直接荷載：間接荷載（結(jié)點(diǎn)荷載）：1、計(jì)算簡(jiǎn)圖：將一個(gè)具體的工程結(jié)構(gòu)物用一個(gè)簡(jiǎn)化的受力圖形來(lái)表示。選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，要它能反映工程結(jié)構(gòu)物的如下特征：1．受力特性（荷載的大小、方向、作用位置）；2．幾何特性（構(gòu)件的軸線、形狀、長(zhǎng)度）；3．支承特性（支座的約

6、束反力性質(zhì)、桿件連接形式）。選取計(jì)算簡(jiǎn)圖的原則：（1）正確反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力情況和主要性能。（2）略去次要因素，便于分析和計(jì)算。選取計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)應(yīng)考慮的因素：（1）結(jié)構(gòu)的重要性；（2）設(shè)計(jì)階段；（3）計(jì)算問(wèn)題的性質(zhì)；（4）計(jì)算工具?！?-3結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)體系主要進(jìn)行如下的簡(jiǎn)化：(1)結(jié)構(gòu)整體的簡(jiǎn)化（如分解為平面結(jié)構(gòu)）；(2)桿件的簡(jiǎn)化（桿軸表示，荷載作用桿軸）；(3)桿件間連接的簡(jiǎn)化（鉸結(jié)點(diǎn)、剛結(jié)點(diǎn)）；(4)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化（支座表示）；(5)荷載的簡(jiǎn)化（集中荷載、分布荷載）；(6)材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化。2、簡(jiǎn)化方法§1-3結(jié)

7、構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖(1)結(jié)構(gòu)整體的簡(jiǎn)化（如分解為平面結(jié)構(gòu)）；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)。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)?！?-3結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2、簡(jiǎn)化方法(2)桿件的簡(jiǎn)化（桿軸表示，荷載作用桿軸）；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。注意：當(dāng)截面尺寸增大時(shí)（如超過(guò)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。為什么可以？請(qǐng)思考！§1-3結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2、簡(jiǎn)化方法(5)荷載的簡(jiǎn)化（集中荷載、分布荷載）；(6)材料性質(zhì)的簡(jiǎn)化。在

8、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。(3)桿件間連接的簡(jiǎn)化（鉸結(jié)點(diǎn)、剛結(jié)點(diǎn)等）；(4)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間連接的簡(jiǎn)化（支座表示）；§1-3結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2、簡(jiǎn)化方法3、簡(jiǎn)化實(shí)