《结构力学》第1章：结构的计算简图[1]1

结构力学张毅主编；董桂花，徐继忠，潘立常副主编张毅主编董桂花徐继忠潘立常副主编2006年6月建筑力学结构力学第1章结构的计算简图第2章平面结构体系的几何组成分析第3章静定结构的内力分析第4章静定结构的位移计算第6章位移法第8章影响线第5章力法第7章力矩分配法建筑力学结构力学1.1结构及其类型1.2荷载的分类1.3结构的计算简图1.4小结建筑力学结构力学本章学习要求掌握结构的基本概念和一般的分类方法。理解和掌握荷载的概念和类型。了解结构简化的基本内容和主要过程；掌握将结构抽象并简化为计算简图的基本方法。建筑力学结构力学1.1结构及其类型结构一般有按几何特征分类和按受力特点分类两种方法。1.何谓结构在建筑工程中，由建筑材料按照一定方式构成，并能承受荷载作用而起骨架作用的部分，称为建筑工程结构，简称为结构。2.结构的类型(1)按几何特征分类(1)杆系结构组成杆系结构的构件是杆件。杆件的几何特征是其长度远大于横截面的宽度和高度。(2)薄壁结构组成薄壁结构的构件是薄板或薄壳。薄壁结构特征是其厚度远小于其他两尺度的结构。(3)实体结构是指三个方向的尺寸大约为同一量级的结构。建筑力学结构力学(2)按受力特点分类(1)静定结构是指利用静力平衡，可以完全确定其支座反力和内力的结构。(2)超静定结构指只应用静力平衡不能完全确定支座反力和内力的结构。此结构支座反力和内力计算还必须考虑结构的变形条件，补充变形协调方程才能求解。3.结构、构件的基本要求强度是指抵抗破坏的能力。如房屋中的梁、板、柱，在房屋使用时，都不允许发生断裂现象。(1)强度要求(2)刚度要求(3)稳定性要求(4)经济节约的要求建筑力学结构力学结构工作时，所承受的外力称为荷载。荷载可分为不同的类型。(2)集中荷载(1)分布荷载如果荷载是连续地作用在整个结构或结构的一部分上，称为分布荷载。1.2荷载的分类1.按荷载作用的范围分类如果荷载作用在结构上的面积与结构尺寸相比十分微小，这时可认为荷载集中作用于一点上，并称之为集中荷载。2.按荷载作用的时间长短分类(1)恒载(2)活载建筑力学结构力学3.按荷载作用的性质分类静荷载是由零缓慢地、逐渐地加到结构上的荷载，它的大小，作用位置和方向不随时间而变化。动荷载是指大小、作用位置和方向(或其中的一项)随时间而迅速变化的荷载。(1)静荷载(2)动荷载建筑力学结构力学计算简图的确定，是力学计算的基础，极为重要。确定计算简图的原则是：（1）铰结点。如图1.2所示(2)考虑主要因素忽略次要因素使计算尽可能的简单。1.3结构的计算简图1.确定计算简图的原则类(1)计算简图应能反映实际结构的主要受力和变形性能，保证设计上需要的足够精度；2.平面杆件结构的简化(1)杆件的简化(2)结点的简化图1.2建筑力学结构力学(2)刚结点。如图1.3所示。(3)组合结点。如图1.4所示如图1.3如图1.4建筑力学结构力学(1)可动铰支座。图1.5所示图1.5(2)固定铰支座。如图1.6所示(3)支座的简化图1.6建筑力学结构力学(3)固定支座如图1.7所示图1.73.平面杆系结构的分类若结构所有杆件的轴线都在同一平面内，且荷载也作用在此平面内，这样的结构称之为平面杆系结构。平面杆系结构通常分为下列几种。(1)梁梁是一种受弯构件，按支座数量和布置又分为单跨梁和多跨梁。建筑力学结构力学拱是一种杆轴为曲线，且在竖向荷载作用下，会产生水平反力的结构，如图1.9(a)、(b)所示。2.拱图1.8梁图1.9拱建筑力学结构力学4.刚架桁架由若干直杆组成，各杆相联结处均为铰结点，在结点荷载作用下各杆只产生轴力，如图1.10所示。图1.103.桁架刚架通常由若干直杆组成，各杆相联结处全部或部分是刚结点，如图1.11所示。图1.11建筑力学结构力学组合结构是由桁架杆件和梁等组合而成的结构，如图1.12(a)、(b)所示。图1.125.组合结构建筑力学结构力学2.结构设计的基本要求是满足强度、刚度、稳定性和经济节约四方面要求。1.4小结1.建筑工程中，能承受和传递荷载的骨架称为建筑结构，简称为结构。本课程主要学习平面杆系结构中的梁、拱、桁架、刚架和组合结构。3.荷载是主动作用在结构上的外力。按荷载作用范围可分为分布荷载和集中荷载。按荷载作用时间的久暂，荷载又可分为恒荷载和动荷载。按荷载作用的性质，荷载还分为动荷载和静荷载。4.结构计算简图一般要参照前人经验慎重选取，对新型结构要经过试验和理论分析，存本去末，才能确定。一般说来，结构都是空间结构，但多数情况下，常略去一些次要空间约束，将实际结构简化为平面结构，使计算变得方便且合理。