1、结结 构构 力力 学学Structural Mechanics结构理论结构理论 Theory of Structural结构分析结构分析 Structural Analysis建筑力学建筑力学 Architectural Mechanics结结 构构 力力 学学 教材：教材： 结构力学结构力学基本教程基本教程 龙驭球、包世华等龙驭球、包世华等 高教出版社高教出版社 参考书：参考书： 结构力学（上、下册）结构力学（上、下册） 龙驭球、包世华龙驭球、包世华 高教出版社高教出版社 结构力学（上、下册）结构力学（上、下册） 杨茀康、李家宝杨茀康、李家宝 高教出版社高教出版社 结构力学（上、下册）结构力
2、学（上、下册） 李廉锟李廉锟 高教出版社高教出版社 结构力学解题指导及习题集钟朋主编结构力学解题指导及习题集钟朋主编 高教出版社高教出版社 应用结构力学应用结构力学典型例题剖析典型例题剖析 郑念国等郑念国等 同济出版社同济出版社 第第1章章 绪论绪论 第第2章章 结构的几何构造分析结构的几何构造分析 第第3章章 静定结构的受力分析静定结构的受力分析 第第4章章 影响线影响线 第第5章章 虚功原理与结构位移计算虚功原理与结构位移计算 第第6章章 力法力法 第第7章章 位移法位移法 第第8章章 渐近法及其他算法简述渐近法及其他算法简述 第第9章章 矩阵位移法矩阵位移法 第第10章章 结构动力计算基
3、础结构动力计算基础目目 录录第 一 章绪 论1-1 结构力学的任务和学习方法结构力学的任务和学习方法 一、结构力学的研究对象一、结构力学的研究对象 研究对象研究对象工程结构工程结构 结构：结构：构筑物中承担荷载的体系（承构筑物中承担荷载的体系（承重骨架）。重骨架）。 如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水塔、桥梁、水坝、挡土墙等。塔、桥梁、水坝、挡土墙等。二、结构的类型二、结构的类型 1、按几何特征分类、按几何特征分类 （1）、杆件结构（杆系结构）：构件长度远）、杆件结构（杆系结构）：构件长度远远大于横截面尺寸。远大于横截面尺寸。 （2）、薄壁结构（板壳结构）
4、：板壳的厚度）、薄壁结构（板壳结构）：板壳的厚度比长度和宽度小得多。比长度和宽度小得多。 （3）、实体结构：结构的长、宽、高三个尺）、实体结构：结构的长、宽、高三个尺寸等量级。寸等量级。杆件结构（杆系结构）杆件结构（杆系结构）2.按材料性质、结构类型分类（略） 如：钢筋混凝土结构、钢结构、如：钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结构等。木结构、砖石结构等。 如：梁结构、钢架（框架）结构、如：梁结构、钢架（框架）结构、桁架结构、高层结构等桁架结构、高层结构等。三、结构力学的任务和内容三、结构力学的任务和内容 任务：任务： 1、研究结构的组成规律和合理形式。研究结构的组成规律和合理形式。 2、讨论
5、结构在外因作用下的强度、刚度、讨论结构在外因作用下的强度、刚度、稳定性、动力反应。稳定性、动力反应。 3、培养能力：分析问题和解决问题的能力，、培养能力：分析问题和解决问题的能力，自学能力，计算能力。自学能力，计算能力。 内容：内容： 、如何将实际结构简化为计算简图。、如何将实际结构简化为计算简图。 、研究各种计算简图的计算方法。、研究各种计算简图的计算方法。 、将分析和计算结果应用于实际结、将分析和计算结果应用于实际结构的设计和施工。构的设计和施工。四、结构力学与其他课程的联系四、结构力学与其他课程的联系 结构力学是一门技术（基础）课。结构力学是一门技术（基础）课。 先行课：先行课： 数学数
6、学（高等数学、线性代数等）；（高等数学、线性代数等）； 理论力学理论力学（力学的基本规律）；（力学的基本规律）； 材料力学材料力学（与结构力学的研究对象不同）。（与结构力学的研究对象不同）。 后继课：后继课：钢筋混凝土结构，砖石砌体钢筋混凝土结构，砖石砌体结构，钢结构，木结构，水工结构等。结构，钢结构，木结构，水工结构等。（是这些课程的力学基础）（是这些课程的力学基础） 关联课：关联课：弹性力学，弹性力学， 塑性力学，塑性力学， 计算结构力学，计算结构力学， 有限单元法等课程。有限单元法等课程。 五、学习方法五、学习方法 本课程中，新的、纯粹的理论推导并本课程中，新的、纯粹的理论推导并不多，主
7、要是将前面所学的理论力学、不多，主要是将前面所学的理论力学、材料力学等课程的知识，综合应用在结材料力学等课程的知识，综合应用在结构的分析和计算上。学习时要注意对问构的分析和计算上。学习时要注意对问题的分析方法和解题思路题的分析方法和解题思路。强调能力培强调能力培养（分析、计算、自学、表达）。养（分析、计算、自学、表达）。 1 1、总结分析问题的一般方法：如，由已知、总结分析问题的一般方法：如，由已知领域向未知领域转化；由整体向局部转化，在由领域向未知领域转化；由整体向局部转化，在由局部向整体转化。局部向整体转化。 2、勤学多练：必须做一定量的习题，否则、勤学多练：必须做一定量的习题，否则很难掌
8、握结构力学的基本概念、基本原理和基本很难掌握结构力学的基本概念、基本原理和基本的分析方法。的分析方法。 3、学习要求：（、学习要求：（1）、预习；（）、预习；（2）、课堂）、课堂记笔记，记笔记， 注意习题和课堂讨论课；（注意习题和课堂讨论课；（3）、独）、独立、认真完成作业；（立、认真完成作业；（4）、主动答疑，多提问）、主动答疑，多提问题。题。 1-结构计算简图及简化要点结构计算简图及简化要点 一、一、计算简图（计算模型）计算简图（计算模型） 计算简图：结构计算时，用以代表实际计算简图：结构计算时，用以代表实际结构的简化图形。结构的简化图形。 1、简化的必要性、简化的必要性： （）完全符合实
9、际常不可能；（）完全符合实际常不可能； （）即使采用十分精确的计算简图，（）即使采用十分精确的计算简图，对工程对工程 需要和节省人力财力来说常不必要。需要和节省人力财力来说常不必要。、简化原则：、简化原则： (1) 反应实际：留主要因素反应实际：留主要因素,以反映结构的主要以反映结构的主要受力性能；受力性能； (2) 计算简单（力求），去次要因素。计算简单（力求），去次要因素。 3、其它条件：、其它条件： (1) 结构重要与否结构重要与否; (2) 不同设计阶段要求：初步不同设计阶段要求：初步简单简单,施工图施工图阶段阶段复杂复杂; (3) 计算问题性质：静力计算问题性质：静力繁繁,动力动力简
10、简;工工具：手算具：手算简简,电算电算繁（精确繁（精确 ）; (4) 新型结构新型结构,常用结构所取计算简图繁简不同。常用结构所取计算简图繁简不同。二、杆件结构体系可简化的因素二、杆件结构体系可简化的因素 （结构体系的简化（结构体系的简化） 1、空间、空间 平面平面 杆件结构可分为空间、平面两大类杆件结构可分为空间、平面两大类型。实际结构体系均为空间结构体系，型。实际结构体系均为空间结构体系，不是所有的体系都能简化为平面体系。不是所有的体系都能简化为平面体系。 2、杆件、杆件 轴线轴线 直杆、曲杆均可，条件：（）小直杆、曲杆均可，条件：（）小变形、（）平截面假定。变形、（）平截面假定。3 3、
11、结点（杆件间连接）的简化、结点（杆件间连接）的简化 杆件结构中，杆件结构中，两个或两个以上两个或两个以上的杆件共同连接的杆件共同连接处称为结点处称为结点。 (1)、铰结点：、铰结点：连接的各杆在连接连接的各杆在连接处不能相对移动处不能相对移动（传递力）（传递力）, ,可相对可相对转动（不传递力转动（不传递力矩矩）。）。 (2) (2)、刚结点：、刚结点：连接的各杆在连连接的各杆在连接处，不能相对接处，不能相对移动（传递力），移动（传递力），不能相对转动不能相对转动（传递力矩）。（传递力矩）。 变形前后在变形前后在结点处各杆端切结点处各杆端切线夹角不变线夹角不变 4 4、结构与基础间连接（支座）
12、的简化、结构与基础间连接（支座）的简化(1)(1)滚轴支座滚轴支座 （活动铰支座）（活动铰支座） 可水平移动，不可可水平移动，不可竖向移动。竖向移动。 支座的计算简图支座的计算简图用支座链杆表示支座用支座链杆表示支座 优点：支座对结构的约束条件比较明确优点：支座对结构的约束条件比较明确 支座反力的数目链杆的数目支座反力的数目链杆的数目Fy (2)、铰支座、铰支座（固定铰支座）可转（固定铰支座）可转动，不可移动。动，不可移动。 反力作用点已知，反力作用点已知，方向不知，反力可分方向不知，反力可分为为Fx ， Fy方向。方向。FxFy （3）、定向（滑动）、定向（滑动）支座：支座： 不可转动，可沿
13、一个不可转动，可沿一个方向滑动，分解为一个反方向滑动，分解为一个反力矩力矩和一个反力和一个反力Fy （或（或Fx ）。）。FyM （4）、固定支座、固定支座： 被支撑部分完全被支撑部分完全被固定（转动、移被固定（转动、移动），分解为三个反动），分解为三个反力力Fx 、 Fy 、。（5）、弹性支座。、弹性支座。细石细石混凝土混凝土FxFyM 5、材料性质、材料性质的简化的简化 为简化计算，为简化计算，材料一般设为连续、材料一般设为连续、均匀、各向同性、完均匀、各向同性、完全弹性或弹塑性的。全弹性或弹塑性的。OO6、荷载的简化、荷载的简化 作用在结构上的荷载的确定是一个复作用在结构上的荷载的确定是
14、一个复杂的问题。杂的问题。 其中包括：其中包括： 体积力（自重、惯性力等）体积力（自重、惯性力等）; 表面力（其它物体通过接触面传来的力）。表面力（其它物体通过接触面传来的力）。 可以简化为：可以简化为： 较为均匀的分布力较为均匀的分布力均布荷载均布荷载 短段分布力短段分布力集中荷载集中荷载 温度改变，支座移动，材料收缩也可视为温度改变，支座移动，材料收缩也可视为荷载，称为广义荷载。荷载，称为广义荷载。结构计算简图举例结构计算简图举例 1-3 1-3 杆件结构分类（自学）杆件结构分类（自学） 这里杆件结构分类指的是这里杆件结构分类指的是:结构计算结构计算简图的分类简图的分类(按结构特性分按结构
15、特性分)。 自学中应注意各类结构的构造特点，自学中应注意各类结构的构造特点，以及由此而产生的受力特点。以及由此而产生的受力特点。 （1）、梁：受弯杆，可单跨、可多跨。）、梁：受弯杆，可单跨、可多跨。 (2)、拱：杆轴一般为曲线，竖向荷、拱：杆轴一般为曲线，竖向荷载作用下，有水平支座反力（推力）。载作用下，有水平支座反力（推力）。（3）、桁架：由直杆组成，结点为铰结点。）、桁架：由直杆组成，结点为铰结点。 （4）、刚架：受弯构件组成，直杆、）、刚架：受弯构件组成，直杆、结点形式主要为刚结点。结点形式主要为刚结点。 （5）、组合结构：梁或刚架与桁架组）、组合结构：梁或刚架与桁架组合在一起，有组合结
16、点。合在一起，有组合结点。 荷载的分类（自学）荷载的分类（自学） 荷载的确定是结构设计中极为重要的工作。荷载的确定是结构设计中极为重要的工作。需周密、谨慎；应根据国家建筑规范、进行现场需周密、谨慎；应根据国家建筑规范、进行现场调查等。调查等。 荷载分类：荷载分类： 1、作用时间、作用时间 恒载恒载 长期作用在结构上的不变（重量、位置）长期作用在结构上的不变（重量、位置）荷载。如：自重、固定设备。荷载。如：自重、固定设备。 活载活载 暂时作用在结构上的可变（位置）暂时作用在结构上的可变（位置）荷载。荷载。 可动荷载：人群、风雪等；可动荷载：人群、风雪等； 移动荷载：车辆、吊车等。移动荷载：车辆、
17、吊车等。 2 2、作用性质：、作用性质： 静力荷载静力荷载 数量、方向、位置不随时间数量、方向、位置不随时间变化或变化缓慢，无显著加速度的荷载。变化或变化缓慢，无显著加速度的荷载。 动力荷载动力荷载 随时间迅速变化、产生显著随时间迅速变化、产生显著的加速度，有不可忽视的惯性力。的加速度，有不可忽视的惯性力。 力学既属于自然科学也属于工程科学，它的基础性和应用力学既属于自然科学也属于工程科学，它的基础性和应用性同样鲜明。性同样鲜明。附附: 力学与土木工程力学与土木工程 虽然人们早就会建造房屋了，但直到掌握了丰富的力学知虽然人们早就会建造房屋了，但直到掌握了丰富的力学知识以后，才有可能建造摩天大楼
18、、跨海大桥、地铁以及海底隧识以后，才有可能建造摩天大楼、跨海大桥、地铁以及海底隧道等等。道等等。土木工程是应用力学知识最多的工程领域之一。土木工程是应用力学知识最多的工程领域之一。不少力学工作者把自己的研究重点放在土木工程领域。不少力学工作者把自己的研究重点放在土木工程领域。大量的土木工程学者（工程师）在从事着力学研究。大量的土木工程学者（工程师）在从事着力学研究。 力学与土木工程的一个结合点是结构分析。土木工程是力学与土木工程的一个结合点是结构分析。土木工程是离不开力学的。离不开力学的。 总之，力学于土木工程，是不可须臾或缺的重要理论基础，总之，力学于土木工程，是不可须臾或缺的重要理论基础，土木工程也是力学最重要的发展源泉与应用园地之一。土木工程也是力学最重要的发展源泉与应用园地之一。
