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结构力学
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1 绪论
2 结构的几何组成分析
9 渐近法和超静定结构的
影响线
3 静定结构内力计算
10 矩阵位移法
4 静定结构总论
12 超静定结构总论
5 移动载荷与影响线
13 结构的动力计算
6 静定结构位移计算
15 结构的极限荷载
7 力法
8 位移法
3
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第一章
绪论
4
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结构的定义: 建筑物中支承荷载而
起骨架作用的部分。
1-1 结构的几何分类:
(1)杆件结构:杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。
(2)板壳结构：这类结构的厚度要比长度和宽度小得多。
(3)实体结构：这类结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。
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结构力学课程以杆系结构为研究对象。
其它分类：
1、按建筑材料分：
混凝土结构（素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土）、钢结
构、钢－混凝土组合结构、砌体结构、木结构。
2、按结构体系分：
墙体结构体系（砌体墙、钢筋混凝土剪力墙）、框架结构体系
、排架结构、框架剪力墙结构体系、筒体结构
3、按结构层数分
单层、多层、高层（大于等于10层或高度超过30m）
4、按空间作用分
壳体结构、网架结构、悬索结构
本课程仅限于研究平面杆系结构
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1-2 结构力学的任务:
(1)结构的组成规律与合理形式,计算简图的合理选择；
(2)结构内力与变形的计算方法.强度和刚度；
(3)稳定与动力反应。
结 构 力 学 的 内 容 (从 解 决 工 程 实 际 问 题 的 角 度 提 出 )
(1) 将 实 际 结 构 抽 象 为 计 算 简 图 ；
(2) 各 种 计 算 简 图 的 计 算 方 法 ；
(3) 将 计 算 结 果 运 用 于 设 计 和 施 工 。
目标是掌握系统的结构力学知识；培养结构设计、分析、计算能力，能
熟练地分析计算土木工程结构的力学性能；培养学生的分析能力和科学
作风；为学习有关专业课程（钢筋混凝土结构、钢结构、地基基础等）、
为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好扎实的理论基础。
9
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结构力学与相关力学课程的关系
理论力学：研究物体机械运动的基本规律。以刚体为对象，讨论力的平衡等。
材料力学：研究杆件的强度、刚度和稳定性。以单杆为对象，讨论材料性能。
弹（塑）性力学：研究实体结构和板壳结构。寻求变形体一般力学规律。
分析方法：
解析（方程）、数值（计算）、实验
结构设计过程与步骤:
(1)选择合理承重体系及构件几何尺寸；
(2)引入简化假定，取计算简图，进行结构分析；
(3)依据结构分析结果，进行结构设计和构造处理。
结构力学的学习方法
加——广采厚积，织网生根。
减——去粗取精，弃形取神。
问——知惑解惑，开启迷宫。
用——实践检验，多用生巧。
创新——觅真理立巨人肩上，出新意于法度之中。
认真预习、听课、复习，及时独立完成作业
10
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§1-2 结构的计算简图
定义：真实的结构往往不能直接用于计算,必须略
去一些次 要的东西,而以简化图形代替它,这个用以
计算的简化图形即为计算简图.
简化原则：尽量准确反应结构实际受力状态，便于计算。
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1.结构体系的简化
空间结构→平面结构
12
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2.杆件的简化
杆件用其轴线表示，杆件之间的连接区用结点表示，
杆长用结点间的距离表示，而荷载的作用点也转移
到轴线上。
13
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3.结点的简化（结构中杆件相互连接的部分）
(1) 铰结点
铰结点: 各杆可以绕结点转
动; 各杆之间的夹角可以相
互改变。
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(2) 刚结点
刚结点:
各杆可以绕结点转动;
各杆之间的夹角不变。
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(3) 组合结点
组合结点（半铰结点）：
一部分是刚结点;一部分是 铰结点。
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4.支座的简化
(1) 铰支座
(2) 滚轴铰支座
(3) 固定支座
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（4）定向支座
5.材料性质的简化
将结构材料视为连续、均匀、各向同性、理想弹性或理想弹塑性。
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结构的计算简图举例
例1：
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
l
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例2：
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例3：
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↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ ↓↓↓↓↓
细石混凝土填充
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§1-3 杆件结构的分类
1.梁
梁:受弯构件;有单跨、多跨。
A
B
C
D
E
F
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§1-3 杆件结构的分类
2.桁架
桁架:直杆铰接体系。
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3.刚架
刚架:由梁柱组成的结构,部分或全部结点为钢结点, 主
要承受弯矩。
35
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4.拱
拱:在水平荷载作用下,可以产生水平推力的结构。
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5.组合结构
.组合结构:部分杆只承受轴力,而另一部分杆还同
时承受弯矩和剪力。
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静定结构 与 超静定结构
平面结构和空间结构
RA
RB
杆件不在一平面内
43
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讨论：框架结构的平面化
侧面来风
正面来风
只计算平面内的风载
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§1-4
荷载的分类
１、根据荷载作用时间长短：恒载、活载。
恒载：长期作用与结构上的不变荷载。
特征：大小、方向、作用位置是不变的。
实例：结构的自重、安装在结构上的设备重量等。
活载：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载
实例：吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
45
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２、按荷载作用的性质：静力荷载、动力荷载。
静力荷载：数量、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢，
不使结构产生显著的 加速度。
实
例：结构自重、楼面活载等；
动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失
使结构产生显著的加速度和惯性力。
实
例：转子的离心力、爆炸冲击、地震等。
注意：车辆荷载、风荷载等通常在设计中简化为静力荷载，但
在特殊情况下要按动力荷载考虑。
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3、按荷载的作用范围
集中荷载：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。
如轮压
分布荷载：分布作用在一定面积或长度上的荷载，
如风、雪、自重等荷载。
4、按荷载位置的变化
固定荷载：作用位置固定不变的荷载。
实
例：风、雪、结构自重等。
移动荷载：可以在结构上自由移动的荷载。
实
例：各种桥梁上的车辆荷载就是移动荷载。
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结构力学
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1 绪论
2 结构的几何组成分析
9 渐近法和超静定结构的
影响线
3 静定结构内力计算
10 矩阵位移法
4 静定结构总论
12 超静定结构总论
5 移动载荷与影响线
13 结构的动力计算
6 静定结构位移计算
15 结构的极限荷载
7 力法
8 位移法
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第一章
绪论
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结构的定义: 建筑物中支承荷载而
起骨架作用的部分。
1-1 结构的几何分类:
(1)杆件结构:杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。
(2)板壳结构：这类结构的厚度要比长度和宽度小得多。
(3)实体结构：这类结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。
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结构力学课程以杆系结构为研究对象。
其它分类：
1、按建筑材料分：
混凝土结构（素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土）、钢结
构、钢－混凝土组合结构、砌体结构、木结构。
2、按结构体系分：
墙体结构体系（砌体墙、钢筋混凝土剪力墙）、框架结构体系
、排架结构、框架剪力墙结构体系、筒体结构
3、按结构层数分
单层、多层、高层（大于等于10层或高度超过30m）
4、按空间作用分
壳体结构、网架结构、悬索结构
本课程仅限于研究平面杆系结构
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1-2 结构力学的任务:
(1)结构的组成规律与合理形式,计算简图的合理选择；
(2)结构内力与变形的计算方法.强度和刚度；
(3)稳定与动力反应。
结 构 力 学 的 内 容 (从 解 决 工 程 实 际 问 题 的 角 度 提 出 )
(1) 将 实 际 结 构 抽 象 为 计 算 简 图 ；
(2) 各 种 计 算 简 图 的 计 算 方 法 ；
(3) 将 计 算 结 果 运 用 于 设 计 和 施 工 。
目标是掌握系统的结构力学知识；培养结构设计、分析、计算能力，能
熟练地分析计算土木工程结构的力学性能；培养学生的分析能力和科学
作风；为学习有关专业课程（钢筋混凝土结构、钢结构、地基基础等）、
为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好扎实的理论基础。
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结构力学与相关力学课程的关系
理论力学：研究物体机械运动的基本规律。以刚体为对象，讨论力的平衡等。
材料力学：研究杆件的强度、刚度和稳定性。以单杆为对象，讨论材料性能。
弹（塑）性力学：研究实体结构和板壳结构。寻求变形体一般力学规律。
分析方法：
解析（方程）、数值（计算）、实验
结构设计过程与步骤:
(1)选择合理承重体系及构件几何尺寸；
(2)引入简化假定，取计算简图，进行结构分析；
(3)依据结构分析结果，进行结构设计和构造处理。
结构力学的学习方法
加——广采厚积，织网生根。
减——去粗取精，弃形取神。
问——知惑解惑，开启迷宫。
用——实践检验，多用生巧。
创新——觅真理立巨人肩上，出新意于法度之中。
认真预习、听课、复习，及时独立完成作业
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§1-2 结构的计算简图
定义：真实的结构往往不能直接用于计算,必须略
去一些次 要的东西,而以简化图形代替它,这个用以
计算的简化图形即为计算简图.
简化原则：尽量准确反应结构实际受力状态，便于计算。
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1.结构体系的简化
空间结构→平面结构
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2.杆件的简化
杆件用其轴线表示，杆件之间的连接区用结点表示，
杆长用结点间的距离表示，而荷载的作用点也转移
到轴线上。
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3.结点的简化（结构中杆件相互连接的部分）
(1) 铰结点
铰结点: 各杆可以绕结点转
动; 各杆之间的夹角可以相
互改变。
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(2) 刚结点
刚结点:
各杆可以绕结点转动;
各杆之间的夹角不变。
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(3) 组合结点
组合结点（半铰结点）：
一部分是刚结点;一部分是 铰结点。
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4.支座的简化
(1) 铰支座
(2) 滚轴铰支座
(3) 固定支座
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（4）定向支座
5.材料性质的简化
将结构材料视为连续、均匀、各向同性、理想弹性或理想弹塑性。
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结构的计算简图举例
例1：
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例2：
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§1-3 杆件结构的分类
1.梁
梁:受弯构件;有单跨、多跨。
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§1-3 杆件结构的分类
2.桁架
桁架:直杆铰接体系。
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3.刚架
刚架:由梁柱组成的结构,部分或全部结点为钢结点, 主
要承受弯矩。
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拱:在水平荷载作用下,可以产生水平推力的结构。
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5.组合结构
.组合结构:部分杆只承受轴力,而另一部分杆还同
时承受弯矩和剪力。
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静定结构 与 超静定结构
平面结构和空间结构
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杆件不在一平面内
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讨论：框架结构的平面化
侧面来风
正面来风
只计算平面内的风载
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荷载的分类
１、根据荷载作用时间长短：恒载、活载。
恒载：长期作用与结构上的不变荷载。
特征：大小、方向、作用位置是不变的。
实例：结构的自重、安装在结构上的设备重量等。
活载：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载
实例：吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
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２、按荷载作用的性质：静力荷载、动力荷载。
静力荷载：数量、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢，
不使结构产生显著的 加速度。
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例：结构自重、楼面活载等；
动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失
使结构产生显著的加速度和惯性力。
实
例：转子的离心力、爆炸冲击、地震等。
注意：车辆荷载、风荷载等通常在设计中简化为静力荷载，但
在特殊情况下要按动力荷载考虑。
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3、按荷载的作用范围
集中荷载：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。
如轮压
分布荷载：分布作用在一定面积或长度上的荷载，
如风、雪、自重等荷载。
4、按荷载位置的变化
固定荷载：作用位置固定不变的荷载。
实
例：风、雪、结构自重等。
移动荷载：可以在结构上自由移动的荷载。
实
例：各种桥梁上的车辆荷载就是移动荷载。
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