结构力学笔记.docx

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1、结构力学的争论对象和任务一结构力学的争论对象和任务1 .争论对象以杆件结构为主要争论对象，依据力学原理争论在外力因素作用下结构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动 力反应，以及结构的几何组成规律。2 .详细(1)争论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图的合理选择；(2 )争论结构内力和变形的计算方法，进行结构的强度和刚度的验算；(3)争论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应.二、荷载1 .荷载定义：荷载：主动作用在结构上的外力.自重、风、地震广义荷载：外力、温度转变、支座沉降、制造误差、材料的收缩及松驰、地震作用、风荷载作用(效应)：引起结构受力或变形的外因。进行结构计算前，

2、确定荷载大小很关键：若估量过大，消耗材料，铺张；若估量过小，无法保证结构的平安.建筑结 构荷载法律规范2 .荷载分类：(1)按作用时间的久暂：恒：(永久、长期)自重活：(临时，大小方向作用点随时间变化)人群、雪、风可动：在结构上可能占有任意位置的活荷载移动：一组相互平行、间距不变，且在结构上移动的活荷载(吊车、车辆在桥上移动)按分布状况：集中荷载、分布荷载(特例：均布荷载)(2 )作用面积范围：分布面积/结构尺寸的相对比值(3 )作用性质(对结构产生的动力效应):静力荷载：略去惯性力的影响，大小方向作用点不随时间变化或变化极为缓慢，无加速度.动力荷载：使结构产生不容忽视的力腱度，冲击、振动.随

3、时间变化快速或在短时间内突然作用或突然消逝动力效应不大的动力荷载可以简化为静力荷载(4)接触方式：直接、间接，主次梁体系，绘图表示(5 )作用位置：固定荷载、移动荷载(6 )按荷载法律规范：主要荷载：指结构在正常使用条件下常常作用着的荷载,如结构自重、车辆荷载；附加荷载：指不常常作用的荷载，如风压力、温度变化等；特殊荷载：指特殊事故引起的或在特殊状况下才发生的荷载，如地震作用、因部分结构损坏引起的载荷等.结构计算简图一、计算简图L简化要点(1)体系简化；(2 )用牛简化；(3)结点简化；(4)支座简化.(5 )材料简化.(6 )荷载简化.2 .结点类型结点：杆件的汇交点，一般简化成以下三种形式

4、：(1)较结点：各杆在连接区不能相对移动，但可绕该节点自由转动，即可以传递力，但不能传递力矩.(桁架结构)(2 )刚结点：各杆在连接区既不能相对移动，也不能相对转动(各杆轴线间夹角变形前后全都)，即可以传递力，也可以 彳专递力矩。如现浇钢筋混凝土结点。(刚架结构)(3 )组合结点：同时具有以上两种节点的特征。(组合结构)单校与复校单刚结点及简单刚结点3 .支座类型支座：结构与基础联结装置.支座将产生支座反力，因此在结构计算中所选用的支座简图必需与支座的实际构造和变形相符合.通常有以下几种：(1)活动钱支座(滚轴支座)：在支承部分有f 较结构或类似于较结构的装置.构彳慑较心转，并沿支承面移动.反

5、力 只有竖向力丫，(2 )(固定)较支座:被支承的部分可以转动，但不能移动，能供应两个反力X、Ye支座反力通过校点，但方向大小未 定，一股处理方法将这种支座反力分解成相互垂直的支座反力,其方向任意选定，最终由计算结果的正负确定方向。(3 )滑动支座(定向支座)：不能转动，不能沿垂直于支承面的方向移动，但可沿支承方向滑动，能供应反力矩M和一 个反力，(不多见,常在对称法计算中及机动法争论影响线中用)(4 )固定支座：被支承的部分完全被固定，不发生任何移动或转动,能供应三个反力X、丫、M以上为冈胜支座：支座在外荷载作用下本身不产生变形；弹性支座：实际工程中，支承部分有肯定的弹性.在外荷载作用下支座

6、产生变形，从而影响结构的内力和变形，其反力 与结构支承端相应的位移成正比；二、计算简图的分类(1)梁(2 )刚架(3)拱(4)燧(5 )组合结构平面体系的机动分析(1)几何不变体系：有斜撑的桁架(水平、竖向、力矩)体系受到任意荷载作用后，若不考虑材米斗的应变,而能保持其几何外形不变，位置不变。静定+超静定：多余联系+全部反力及内力的确定(2)几何可变体系：四连杆机构(筛子)体系受到任意荷载作用后，即使不考虑栩4的应变，其几何外形、位置可变. 几何可变体系又有两种形式：a几何常变体系：原为几何可变体系，经微小位移后仍能连续发生刚体运动的几何可变体系.b.几何瞬变体系：原为几何可变体系，经微小位移

7、即转化为几何不变体系，它是可变体系的特殊状况.(3)自由度平面体系的自由度：用来确定物体或体系在平面中的位置时所需要的独立坐标个数(移动坐标和转动坐标)一个点在平面内可以沿着X轴水平移动，也可以沿着y轴竖向移动，有两种独立的运动方式，所以，一个点在平面内有 两个自由度.一个刚片在平面内可以沿着X轴水平移动，也可以沿着y轴竖向移动，还可以转动，有三种独立的运动方式，所以，一 个刚片有三个自由度。自由度大于零，确定几何可变。自由度小于等于零，不肯定几何不变。(4)计算自由度L计算自由度a取刚片为对象，结点和链杆为约束.W = 3m - (2h+b+r)式中：m刚片总数；g一单刚结点个数；h一单较结

8、点个数；b一单链杆根数r一支座链杆数b.取结点为对象，链杆为约束.W = 2j-(b+r)式中：jT点总数；b-单链杆个数。c混合法W = (3m+2j)-(3g+2h+b)约束约束(也称联系)：指阻挡或限制体系运动的装置.凡削减一个自由度的装置，称为一个联系(或约束)a较钱也称为钱链，是用销钉将两个或多个物体连在一起的一种连接装置.将连接两个刚片的钱称为单较，连接两个以上 刚片的钱称为复校.b.新两端用较与其他物体相连的杆仰;称为链杆.U冈胜连接冈胜连接有刚结点和固定端支座.连接两个刚片的冈烙点和固定端支座均相当于3个约束.作用与三个不平行也不交于 一点的链杆相同，也与一个单校和一个不通过钱

9、的链杆相同.一根链杆（一活动较支座）：一个约束；单校（一固定较支座）：两个约束，即相当于两根链杆作用；有实校、虚设、瞬校。（瞬设：两个链杆所起的约束作用相当于在链杆交点处的一个设所起的约束作用.虚较：有限远虚钱无限远虚较：两条平行直线形成的）刚结点（固定端支座）：一个刚性结合相当于三个约束.复校：联结n个刚片的复校相当于（n-l）个单校;复合冈烙点：（nL）简洁刚结点必要约束：为保持体系几何不变必需具有的约束是必要约束。能对体系运动起限制作用，削减体系自由度的装置（限制 条件），本身具有这种功能。多余约束：假如在一个体系中增加一个约束，而体系的自由度并不因而削减，则此约束称为多余约束。只有必要

10、约束对体系的自由度有影响，而多余约束则对体系的自由度没有影响。在工程结构中，多余约束是常见的，它 使工程结构的受力更加合理。（6）几何组成与静定性的关系平面相锵系：几何不变体系：无多余约束是静定结构；有多余约束是超静定结构.多余约束不是固定不变的，在几何不变的前提下,可以任意选取，但不管如何选取，其多余约束数目不变.几何可变体系：分常变体系和瞬变体系常变体系-在任意荷载作用下，都不能维持平衡并会发生运动，因此常变体系没有静力学解答.瞬变体系-在荷载作用下,反力和内力将是无穷大，或是不定式.留意：几何可变体系不能作为结构使用.几何结构体系基本组成规章一、三个基本组成规章：（由校结三角形开头）三角

11、形规律：假如三个较不共线，则一个较结三角形的外形是不变的，而且殳有多余约束.三刚片的联结方式（三刚片规章）：三刚片用不在同始终线上的三个单较两两校联，则组成几何不变体系，且无多余约 束.推论1 :三刚片用六根链杆两两相联，若三个瞬较的转动中心不在同始终线上，则组成几何不变体系，且无多余约束.两刚片之间的联结方式（二刚片规章）：两刚片用一个钱和一根不通过此校的链杆相联,则组成几何不变体系，且无多 余约束推论2 :两刚片用三根不全平行也不交于一点的链杆相联，则组成几何不变体系，且无多余约束.一个点和一个刚片之间联结方式(二元体规章)：一个刚片与一个结点用两根链杆直连，且三个校不在始终线上，则组 成

12、几何不变体系，且无多余约束.二元体：两根不共线链杆联结一个结点的装置为二元体；推论2:在一个体系上增加一个二元体或拆除一个二元体，不会转变原有体系的几何构造性质(由于增加一个点即增加 了 2个自由度，但是不两线的二链杆供应了 2个约束)常应用于桁架结构 二、组成规章说明：L这些组成规律，主要有三点：(1)三角形规律的理解：三个规律是相互勾通的.(2)点、刚片的概念；(3)约束的概念及各种约束的等效代换关系：由于两根暖杆的约束作用相当于一个瞬较的约束作用，因此上述规律中的每 一个钱都可以用相应的两根链杆来替换.2 .三个组成规律分别对应于三种基本的几何组成方式.若把某一片看作基础，贝：说明白一个

13、点的固定方式，说明一个刚片的固定方式，说明白二个刚片的固定方式。3 .不满意规章三个规章说明白组成无多余联系的几何不变体系所需的最少联系。如在这些必要联系的郸出上再增加联系，增加的联系 为多余联系，成为超静定结构.如若刚片之间的联系少于三个规章所要求的数目，确定几何可变.两刚片之间用全交于一实钱的三链杆相连，几何可变.两刚片之间用全交于一虚钱的三链杆相连(延长线交于一点)，几何瞬变.两刚片之间用三根平行但不等长的链杆相连，瞬变体系.两刚片之间用三根平行且等长的鞋杆相连，可变体系.三刚片用位于同始终线上的三个单校(实设或虚设)两两相连，瞬变体系.(内力、反力无穷大或不能确定)4 .虚锐在无限远处

14、状况(1)一个虚钱在无限远处：若三个刚片用两个实校与一个无限远处虚校相联结，若形成虚钱的二平行链杆不与两实校边线 平行，则形成几何不变体；否则，为几何可变体。(2)两虚钱在无限远处:若三刚片用三校相联结中的两个虚较在无限远处，当形成两个虚校的四根链杆互不平行，则为几 何不变体系；当四根链杆相互平行，为瞬变体系；若四链杆等长平行，为常变体系.(3)较在无限远处：三刚片分别用三对任意方向的平行链杆相联，均为瞬变体系；若三对平行链杆各自等长，则为几 何常变体系.运用规章时还需留意：(1)应用二元体的概念时，留意两链杆或刚片必需是钱联接，且此外两端也必需和体系或刚片设联接。在使用削减二 元体时,必需是

15、从体系中单校开头,即该校只联接两个杆件或刚片去掉二元体；增加二元体时,二元体必需连接在同一 刚片上。(2)链杆可以作为刚片使用，刚片也可以作为链杆使用；体系中已经确定为几何不变的部分都可以看做是刚片.(3)做组成分析时，体系中的每TB分或每一约束(链杆、钱)都不行以遗漏或重复使用。有的体系可以用任何一个 规律分析出结果，而有的只能用某一个规律分析.三刚片规律是通用的规律，对同一体系，可有多种分析途径，但结论是全都的.（4 ）刚片必需内部是几何不变的部分，图中把EFGD取作刚片是错误的，由于它是几何可变的，不能看做刚片.（5）在得出结论时，不仅应写明体系的几何构造特性,还应写明有几个多余约束.机动分析一、分析方法1 .从基础动身进行分析。即以基础为基本刚片,依次将某个部件（一个结点、一个刚片或两处刚片）按基本组成方式联结 在基本刚片上，形成渐渐扩大的基本刚片,直至形成整个体系。如多跨静定梁、2 .从内部刚片动身进行分析.首先在体系内部选择一个或几个刚片作为基本刚片，再将四周的部件按基本组成方式进行 联结，形成一