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第一章绪论§1-1结构力学的研究对象和任务一、结构及其分类建筑结构中承受荷载的骨架部分称为结构。例如房屋中由楼板、梁、柱等组成的房屋结构；桥梁中由桥面板、梁或桁架、桥墩等组成的桥梁结构。结构由若干构件组成。按照结构构件的几何特征，结构分三类：1.杆件结构（或杆系结构）：由若干杆件组成的结构。杆件的几何特征是外形细长，杆件长度一般是其横截面宽度或高度的5倍以上。2.薄壁结构（或板壳结构）：构件的厚度远小于长度和宽度；3.实体结构：构件的长、宽、高三个尺寸大致相近。二、结构力学的研究对象及任务研究对象：（第一类）杆件结构任务：1、组成规律2、内力计算3、位移计算4、稳定性计算注意:结构力学与材料力学的联系与区别：材料力学研究单根杆件的强度、刚度和稳定性；结构力学则是研究杆（杆件）结构的内力、位移和稳定性。三、结构分析的三个基本条件无论计算强度、刚度、稳定性均涉及结构的内力和位移。把杆件结构的内力和位移计算称为结构分析。结构分析一般涉及三个基本条件：1、平衡条件——结构整体或局部都应满足。2、变形连续条件结构在变形前后应是连续的整体，并应满足支座约束条件。3、物理条件即材料应力与应变之间的关系。§1-2杆件结构的计算简图一、计算简图的定义把实际结构适当简化，用作力学分析的计算模型称为结构的计算简图。由于实际工程结构的复杂性，要完全按照结构的实际情况进行力学分析几乎是不可能的；而从工程观点来看也是不必要的。因此，在进行结构分析之前，一般都要对实际结构加以简化。二、选取计算简图的一般原则选取计算简图的一般原则是：1、计算简图应反映实际结构的主要受力和变形性能。2、略去次要因素，使计算简图便于计算。对实际结构的受力分析是在计算简图中进行的，对计算简图的合理选取，应该十分重视。根据不同的要求和具体条件，对应不同的目的和手段对同一实际结构可选取不同的计算简图。初步设计阶段可以采用比较粗略的计算简图施工图设计阶段则应采用较为精确的计算简图手算可以采用简单的计算简图电算则可采用较为复杂的计算简图三、实际结构的简化将实际结构简化为计算简图，从以下几方面进行：1.结构体系的简化：空间简化为平面将实际的空间结构分解为若干平面结构。复杂简化为简单2.杆件的简化：每根杆件用其轴线（截面形心的连线）表示。3.结点的简化：杆件与杆件的连接处用它们轴线的交点表示，称为结点（或节点）。在实际工程结构中，杆件与杆件连接的构造做法是多种多样的，但是计算简图中的结点通常简化为以下三种理想情况：（1）刚结点刚结点的特点是：被连接的杆件在结点处既不能相对移动，也不能相对转动；在刚结点处不但能承受和传递力，而且能承受和传递力矩。（2）铰结点铰结点的特点是：被连接的杆件在结点处不能相对移动，但各杆可绕铰自由转动；在铰结点处可以承受和传递力，但不能承受和传递力矩。木屋架的结点比较接近铰结点。铰结点用小圆圈表示。（3）组合结点（或称半铰）在同一个结点上，某些杆件相互刚结，而另一些杆件相互铰结。如下图：4.支座的简化结构与基础的连接装置称为支座。支座的作用是把结构固定于基础上，结构所受的荷载通过支座传递到基础和地基。支座对结构的反作用力称为支座反力。平面结构支座的类型：（1）活动铰支座：由一根支撑链杆表示。（2）固定铰支座（简称铰支座）：用交于一点的两根支撑链杆或一个小圆圈表示。（3）固定支座（4）定向支座：用垂直于支撑面的两根平行链杆表示。（5）弹性支座：要考虑支座本身的弹性变形的支座，用弹簧表示。5.荷载的简化在计算简图中，结构杆件是用其轴线来表示的，所以作用在结构上的荷载也要简化为作用在杆件轴线上的力。根据荷载的分布情况可分为集中荷载和分布荷载。根据荷载作用时间的久暂可分为恒载和活载。根据荷载作用的位置可分为固定荷载和移动荷载。根据荷载作用的性质可分为静力荷载和动力荷载。6.材料性质的简化本课程一般假设结构材料是理想的线性弹性材料。线性是指材料的应力与应变是线性关系，结构的变形与所受的荷载成正比；弹性是指材料在荷载作用下产生变形，而当荷载卸除后，结构恢复原来形状，没有残余变形。1.3平面杆件结构的分类结构的分类，实际上是指结构计算简图的分类。一、按受力和变形特性分1、梁：梁是一种受弯构件，其轴线通常为直线。梁有单跨的和多跨的。其内力一般有弯矩和剪力，以弯矩为主。2、刚架：刚架由梁和柱组成，结点多为刚结点。其内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。3、拱：拱的轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水平反力（推力）。这使得拱内弯矩和剪力比同跨度、同荷载的梁的为小。其内力以压力为主。4、桁架：桁架由直杆组成，所有结点都为理想铰结点。当仅受结点集中荷载作用时，其内力只有轴力（拉力和压力）。5、组合结构：组合结构是由只承受轴力的桁杆和主要承受弯矩的梁杆（梁或刚架杆件）组成的结构，其中含有组合结点6、悬索结构：悬索结构通常以仅能承受拉力的柔性缆索作为主要受力构件。§1-4结构力学课程的性质和内容安排一、性质：是土木工程专业一门重要的专业基础课。二、内容：几何组成分析静定结构内力计算静定结构位移计算超静定结构内力计算基本方法（力法、位移法）工程使用力矩分配法（手算）矩阵位移法（电算）三、课程特点与学习方法由于内容连贯性强，切勿欠帐。每学完一章后，应及时复习，切实掌握。要求大家必须按时完成作业。