结构力学教案刘林超信阳师范学院土木工程学院信阳师范学院教案用纸第一章结构力学绪论平面体系的几何组成分析（一）教学目的：了解结构力学研究的对象和任务，掌握将实际结构简化为力学计算简图的方法。掌握体系自由度的计算。教学内容：一、结构力学研究的对象和任务；二、结构的计算简图及计算简图的分类；三、结构上的荷载及其分类；四、平面体系几何组成分析的基本概念。教学重点：体系自由度的计算。教学难点：自由度为零时体系组成或的分析一．结构力学的研究对象和任务1．研究对象－－结构结构力学——就是研究结构在荷载作用下，其内力和变形的计算问题。结构——就是构造物中起着承重作用的骨架，它由承重构件组成。土木工程及水利工程中常见的结构有：刚架、桁架、拱、水坝、墩式码头等，根据几何形状可以把它们分成三大类：杆系结构——由若杆根杆件组成，杆件的几何特征是：其长度远远大于杆件截面的宽度和高度。例如：梁、拱、桁(heng)架、刚架。板壳结构——其厚度远远小于长度和宽度两各尺寸的结构。楼板、壳体屋盖等实体结构——是指三个尺寸大约为同量级的结构例如：水工结构中的重力大坝、挡土墙等教法提示结构力学的研究对象：杆系结构。理论力学一般不考虑物体内部的形变，把物体当成刚性体来分析其静止或运动状态。材料力学主要研究杆件，如柱体、梁和轴，在拉压、剪切、弯曲和扭转等作用下的应力、形变和位移。结构力学研究杆系结构，如桁架、刚架或两者混合的构架等。而弹性力学研究各种形状的弹性体，除杆件外，还研究平面体、空间体，板和壳等。2．结构力学的主要研究内容（1）结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差引起的内力计算——称为强度计算；（2）结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差引起的变形及位移计算——称为刚度计算；（3）结构的稳定计算，以保证结构的稳定性；（4）结构的组成规律及计算简图的选择。3．结构力学与其它课程的关系理论力学和材料力学是结构力学的先修课程，专业课程（钢筋混凝土、钢结构、桥梁结构等）是结构力学的后续课程。二．结构的计算简图及其分类1．结构的计算简图在工程设计中对结构进行力学分析时，需要一个图形，这个图形与实际结构完全一样，实际上是做不到的，因此必须对实际结构进行抽象和简化，得到一个计算时所用的计算简图。抽象和简化必须遵循以下原则：（1）尽可能反映实际结构的主要受力情况以及结构的构造和性能（反映结构的主要受力性能），以保证计算的精度，使计算结果与实际情况比较吻合。（2）略去次要因素，保留主要因素，使结构计算简单，便于分析和计算。2.简图简化的分类：1)、结构体系的简化一般的结构都是空间结构，各部分相互连接成一个空间整体，以承受各个方向可能作用的荷载。可以忽略一些次要的空间约束而将实际结构分解为平面结构，使计算得以简化。2)杆件的简化杆件可以用轴线来表示：原因是：细长杆件可以近似采用平面假定，因此截面上的应力可以由截面上的内力来确定，而内力只与杆件的长度有关，与截面的宽度和高度无关。3)杆件间连接(结点)的简化杆件与杆件的连接点称为：结点结点的简化分两类：铰结点和刚结点铰结点几何特征：各杆可以绕结点自由转动。即各杆端之间的夹角可任意改变受力状况：在连接处可以承受和传递力，但不会引起承受或传递杆端弯矩。表示方法：例如：木屋架的结点刚结点几何特征：各杆不能绕结点作相对转动和移动。受力状况：由于结点能阻止杆件之间发生相对转角，刚结点所连各杆端相互之间的夹角不能改变。因此杆端有弯矩、剪力和轴力。表示方法：例如：现浇钢筋混凝土框架的结点3)结构与基础连接处(支座)的简化对平面结构一般可以简化成以下三种形式：可动铰(滚轴)支座只能约束竖向运动，被约束的部分可以转动河水平移动的支座称为：可动铰支座，只提供一个竖向的反应表示方法：例如：把梁放在柱顶上，不作任何处理，其支座就可简化成可动铰支座。固定铰支座被约束的部分可以转动，不能移动，能约束竖向和水平运动的支座称为：固定铰支座，能提供两个反力。表示方法：例如：把屋架放在柱顶上，并与柱顶的预埋件连接，这样的支座可简化成固定铰...
