第二分册第1章节绪论(787KB).ppt

第1章 绪论 内容提要 本章介绍结构的概念与分类，杆件结构计算的任务，杆件结构的计算简图，平面杆件结构的简化与分类。 本章内容 第1章 绪论 §1-1 杆件结构计算的任务 §1-2 杆件结构的计算简图 小结 §1—1 杆件结构计算的任务 l. 结构的概念 土木工程中的各类建筑物在使用过程中都要受到荷载的作用，在这些建筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分或体系称为结构。 房屋建筑中的工业厂房(图1－1)，公路、铁路上的桥梁和隧洞，水工建筑物中的闸门和水坝等，都是结构的典型例子。 结构中的每一个基本部分称为构件。单个构件是最简单的结构，如图1－1中的吊车梁、柱等。 图1－1 §1—1 杆件结构计算的任务 2. 结构的分类 工程中结构的类型是多种多样的，可按不同的观点加以分类。 （1）按几何特征分类 1)杆件结构 该类结构由杆件组成。 杆件的特征是其长度l远大于其横截面尺寸b及h(图1－2a)。 图1－1中的屋架就属于杆件结构。 §1—1 杆件结构计算的任务 图1－2 §1—1 杆件结构计算的任务 2)板、壳结构 该类结构由薄板或薄壳组成。 薄板和薄壳的特征是长、宽两个方向的尺寸l、b远大于厚度 构件为平面板状，称为薄板；图1－2c中，构件具有曲面外形，称为薄壳。 （图1－2b、c）。图1－2b中， 三角形折板屋顶(图1－3a)和长筒壳屋顶(图1－3b)就属于板、壳结构。 §1—1 杆件结构计算的任务 图1－2 图1－3 §1—1 杆件结构计算的任务 3)实体结构 该类结构三个方向的尺度l、b、h具有相同量级(图1－2d)，如挡土墙(图1－4)、堤坝等。 图1－4 图1－2 §1—1 杆件结构计算的任务 （2）按空间特征分类 1)平面结构 组成结构的所有杆件的轴线及外力都在同一平面内。 2)空间结构 组成结构的杆件的轴线及外力不在同一平面内。 ●实际建筑物都是空间的，在许多情况下为简化计算起见，可分成若干个平面结构来处理(例如，图1－1中的厂房结构)。但有些空间结构不能简化为平面结构，则必须按空间结构来分析。 §1—1 杆件结构计算的任务 ●本书主要研究平面杆件结构。 3. 杆件结构计算的任务 在《工程力学》(第一分册)中，已经研究了单个杆件的强度、刚度和稳定性问题，本书将进一步研究杆件结构的强度、刚度和稳定性问题。 为此，必须首先计算结构在荷载或其他因素(如温度改变、支座移动等)作用下的内力与位移，然后才能对结构进行强度、刚度和稳定性计算，以保证结构满足安全和经济的要求。 另外，还必须研究结构的几何组成规律，以保证结构能承受荷载并维持平衡。 §1—1 杆件结构计算的任务 在对某一结构进行力学分析时，由于实际结构的受力和变形情况比较复杂，完全按照结构的实际工作状态进行分析往往是困难的，所以必须对结构加以简化，忽略某些次要因素，根据其主要因素取简化图形来计算。 §1－2 杆件结构的计算简图 这种简化后的图形称为结构的计算简图。本书今后所称的结构都是指其计算简图。 选择结构计算简图的原则如下： 1）必须使计算简图尽可能正确地反映结构的 实际情况。 2）忽略次要因素，便于分析计算。 要很好地符合这两项原则，选取最合理的计算简图，不仅需要有较丰富的实践经验，还需要有较完备的力学知识，才能分析主、次要因素的相互关系，有时还要借助模型试验或现场实测才能确定较合理的计算简图。 1－2－1 平面杆件结构的简化 1．杆件的简化 杆件结构中的杆件，在计算简图中都用杆轴线表示，其长度则用轴线交点间的距离来确定。 2．结点的简化 杆件间的相互联结处称为结点。结点可简化为两种基本类型。 §1－2 杆件结构的计算简图 (1)铰结点 铰结点的特征是所联各杆可以绕结点中心自由转动。 在实际工程中，用铰结点联结杆件的情况很少。例如，在图1－5a所示木结构的结点构造中，是用钢板和螺栓将各杆端联结起来的，各杆之间不能有相对移动，但可允许有微小的相对转动，故可作为铰结点处理，其简图如图1－5b所示。 §1－2 杆件结构的计算简图 图1－5 §1－2 杆件结构的计算简图 (2)刚结点 汇交于该点的各杆端相互固结在一起，各杆之间既不能相对移动又不能相对转动，这种结点称为刚结点。 图1－6a为钢筋混凝土结构的结点构造