结构力学-第二章-第三章1

结构力学重难点复习资料第二章结构的几何构成分析1、首先必须深刻理解几个基本概念，这几个概念层层递进。

●几何不变体系：不计材料应变情况下，体系的位置和形状不变。

在几何构成分析中与荷载无关，各个杆件都是刚体。

●刚片：形状不变的物体，也就是刚体。

在几何构成分析中，刚片的选取非常重要，也非常灵活，可大可小，小至一根杆，大至地基基础，皆可视为刚片。

●自由度：体系运动时可以独立改变的坐标的数目。

在平面内，一点有2个自由度，一刚片有3个自由度。

●约束：减少自由度的装置。

一根链杆（或链杆支座）相当于1个约束；一个铰（或铰支座）相当于2个约束，注意两根链杆和一个铰在约束方面的功能完全可等同，可根据几何构成分析的需要相互转换，另外注意瞬铰的概念，两根链杆直接铰接在一点，该点可视为实铰，两根链杆延长后相交在一点，该点则是瞬铰，一个瞬铰也相当于2个约束，两根链杆若平行，瞬铰在平行方向的无穷远处；一个刚结点（或固定端）相当于3个约束。

●多余约束：增加一个约束，体系的自由度并不减少，该约束就是多余约束。

注意一个约束是否多余约束，必须视必要约束而定。

只有必要约束确定后才能确定多余约束，不能直接说哪个约束是多余约束。

2、必须深刻理解几何不变体系的组成规律。

教材上列出4个规律，其实基本的规律只有一个，就是三角形规律，即小学数学就传授的“三角形是稳定的”。

片法则、三刚片法则中“三铰不共线”、“三链杆不互相平行或相交于一点”的条件，若不满足，则为瞬变体系。

3、给大家推荐几何构成分析的基本思路和步骤●若有基础，首先看基础以外部分与基础的联系数：等于3，则只分析基础以外部分，若几何不变，则整体几何不变，若几何可变，则整体几何可变；不等于3，则须将基础作为一个刚片来分析；●观察是否有二元体，剔除所有的二元体；从基本的刚片（特别是铰接三角形）出发，不断地扩大刚片，用两刚片法则或三刚片法则来分析，有些杆件较多的体系可能须多次运用两刚片法则或三刚片法则来分析。

结构⼒学第⼆章第⼆章平⾯体系的机动分析主要讨论平⾯杆件结构的组成规律和合理形式§2-1 ⼏何构造分析的⼏个概念⼀、平⾯杆件结构和平⾯杆件体系[结构（从⼏何）：⼀维杆件（平⾯+空间）、⼆维平⾯（板壳、薄壁）、三维空间（实体）。

狭义研究： ]平⾯杆件结构：两个特点（构筑物、建筑物）简⽀梁（桥）1）所有杆件的轴线在⼀个平⾯内2）承担荷载（作⽤在该平⾯内）、⾻架作⽤：位置、⼏何形状不随时间变（不考虑材料应变）平⾯杆件体系⼏种形式：结合例⼦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，若不考虑材料的应变，⽽能保持其⼏何形状不变，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，即使不考虑材料的应变，其⼏何形状、位置可变。

⼜有两种形式：⼏何常变体系：原为⼏何可变体系，经微⼩位移后仍能继续发⽣刚体运动的⼏何可变体系，为。

⼏何瞬变体系：原为⼏何可变体系，经微⼩位移即转化为⼏何不变体系，称为，它是可变体系的特殊情况。

如图：施加任意荷载P，变形任意⼩的θ⾓，由结点2的平衡条件：2Nsinθ=P N=P/2sinθ→∞、⽀座反⼒→∞⼏何体系划分：⼏何不变体系⼏何可变体系：⼏何常变体系瞬变体系（从不能平衡到平衡的过程中，会产⽣巨⼤的内⼒或⽀座反⼒，使结构破坏，绝对不能应⽤于⼯程中）引出本章三个主要⽬的：（要解决问题）1）给定⼀个体系：不变、可变、瞬变，判定，只有2）杆件如何拼接成为结构，创造新的合理的结构形式3）最合理的组成⽅式，最优⼏何组成分析：结构应当承受外荷载，起⾻架作⽤，要求结构的⼏何组成应当合理，受载后应保持其⼏何形状和位置不变（排除材料应变引起的变形）。

杆件结构是由许多杆件组成，⽽许多杆件组成的体系并不⼀定是结构。

杆件组成结构应该满⾜⼀定的规则。

⽬的：1）杆件体系能否作为结构2）组成结构的规则，杆件如何组合才能成为结构。

结构力学基本概念第一章绪论1、建筑物和工程设施中承受．．称为工程结构，简称为结构。

．．．．的部分．．、传递荷载．．．．而起骨架作用从几何角度来看，结构可分为三类，分别为：杆件结构、板壳结构、实体结构。

2、结构力学中所有的计算方法都应考虑以下三方面条件：①力系的平衡条件或运动条件。

②变形的几何连续条件。

③应力与变形间的物理条件（或称为本构方程）。

3、结点分为：铰结点、刚结点。

铰结点：可以传递力，但不能传递力矩。

刚结点：既可以传递力，也可以传递力矩。

4、支座按其受力特质分为：滚轴支座、铰支座、定向支座、固定支座。

5、在结构计算中，为了简化，对组成各杆件的材料一般都假设为：连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。

6、荷载是主动．．作用于结构的外力。

狭义荷载：结构的自重、加于结构的水压力和土压力。

广义荷载：温度变化、基础沉降、材料收缩。

7、根据荷载作用时间的久暂，可以分为：恒载、活载。

根据荷载作用的性质，可以分为：静力荷载、动力荷载。

第二章结构的几何构造分析1、在几何构造分析中，不考虑这种由于材料的应变所产生的变形．．．．．．．．．．．．．．．．．．。

2、杆件体系可分为两类：几何不变体系------在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和形状是不能改变的。

几何可变体系------在不考虑材料应变的条件下，体系的位置和形状是可以改变的。

3、自由度：一个体系自由度的个数．．。

．．．．．．．的个数．．．可以独立改变的坐标．．．．．．，等于这个体系运动时一点在平面内有两个自由度（横纵坐标）。

一个刚片在平面内有三个自由度（横纵坐标及转角）。

4、凡是自由度．．都是几何可变．．．．体系。

．．．．．的体系．．．的个数大于零5、一个支杆（链杆）相当于一个约束。

可以减少一个自由度．．．．．．．。

一个单．铰（只连接两个刚片的铰）相当于两个约束。

可以减少两个自由度．．．．．．．。

一个单．刚结（刚性结合）相当于三个约束，可以减少三个自由度．．．．．．．。

第一章结构的几何构造分析1 •瞬变体系：本来是几何可变，经微小位移后，又成为几何不变的体系，成为瞬变体系。

瞬变体系至少有一个多余约束。

2.两根链杆只有同时连接两个相同的刚片，才能看成是瞬较。

3.关于无穷远处的瞬较：（1）每个方向都有且只有一个无穷远点，（即该方向各平行线的交点），不同方向有不同的无穷远点。

（2）各个方向的无穷远点都在同一条直线上（广义）。

（3）有限点都不在无穷线上。

4.结构及和分析中的灵活处理：（1）去支座去二元体。

体系与大地通过三个约束相连时，应去支座去二元体；体系与大地相连的约束多于4个时，考虑将大地视为一个刚片。

（2）需要时，链杆可以看成刚片，刚片也可以看成链杆，且一种形状的刚片可以转化成另一种形状的刚片。

5.关于计算自由度：（基本不会考）（1），则体系中缺乏必要约束，是几何常变的。

（2）若，则体系具有保证几何不变所需的最少约束，若体系无多余约束，则为几何不变，若有多余约束，则为几何可变。

（3）,则体系具有多与约束。

是保证体系为几何不变的必要条件，而非充分条件。

若分析的体系没有与基础相连，应将计算出的W减去3.第二章静定结构的受力分析1.静定结构的一般性质：（1）静定结构是无多余约束的几何不变体系，用静力平衡条件可以唯一的求得全部内力和反力。

（2）静定结构只在荷载作用下产生内力，其他因素作用时，只引起位移和变形。

（3）静定结构的内力与杆件的刚度无关。

（4）在荷载作用下，如果仅靠静定结构的某一局部就可以与荷载维持平衡，则只有这部分受力，其余部分不受力。

（5）当静定结构的一个内部几何不变部分上的荷载或构造做等效变换时，其余部分的内力不变。

（6）静定结构有弹性支座或弹性结点时，内力与刚性支座或刚性节点时一样。

解放思想：计算内力和位移时，任何因素都可以分别作用，分别求解，再线性叠加，以将复杂问题拆解为简单情况处理。

2.叠加院里的应用条件是：用于静定结构内力计算时应满足小变形，用于位移计算和超静定结构的内力计算时材料还应服从胡克定律，即材料是线弹性的。

第一章绪论（约3学时）§1-1结构力学的研究对象和任务一、结构和结构的分类力：物体之间的相互作用；力学：理论力学，弹性力学，材料力学，结构力学，塑性力学，粘塑性力学，液体力学，断裂力学等结构：用建筑材料组成在建筑物中承担荷载并起骨架作用的部分，称为结构。

如梁、柱、楼板、桥梁、堤坝及码头等。

结构力学：构件：结构中的各个组成部分称为构件。

结构的类型：可从不同方面进行分类从结构型式划分：砖混结构、框架结构、剪力墙结构、框剪结构、框筒结构；从建筑材料划分：砖石结构、木结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、组合结构等；从空间角度划分：平面结构、空间结构等以上结构从几何角度来分，有：（1）杆系结构：由杆件组成，杆件的长度远大于其横截面的宽度和高度，这是本课的研究内容。

建筑结构中的梁、柱、桥梁、框架结构等（2）板壳结构：厚度尺寸远小于长度和宽度，即薄壁结构；板、壳、墙体等。

弹性力学（3）实体结构：长、宽、高三个几何尺寸属于同一数量级；基础、坝体等。

弹性力学二、结构力学研究对象：平面杆系结构材料力学：研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题；结构力学：以杆件结构为研究对象；弹性力学：对杆件作更精确的分析，并以板、壳、块体等实体结构为研究对象。

注：结构力学：常指狭义的方面，即平面杆件结构力学。

三、结构力学的任务（从结构设计的内容引出）1、土木工程项目建设过程1） 业主投资：可行性研究、报建立项、城建规划土地批文、招标投标2） 设计：方案、（工艺）、建筑、结构、设备（水暖电火自控）[初步、技术、施工]3） 施工（承包人、材料供应、运输、保险、质检、定额、银行）、投入运行4） 全过程控制：监理2、设计部分指建筑、结构、设备施工图及相应的设计说明书，供施工需要。

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3、强度、刚度和稳定性为了使结构既能安全、正常地工作，又能符合经济的要求，就要对其进行强度、刚度和稳定性的计算。

第一章绪论§1.1 结构和结构的分类一、结构(structure)由建筑材料筑成，能承受、传递荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构。

如：梁柱结构、桥梁、涵洞、水坝、挡土墙等等.二、结构的分类：按几何形状结构可分为：1、杆系结构(structure of bar system) :构件的横截面尺寸<<长度尺寸；2、板壳结构（plate and shell structure) ：构件的厚度〈〈表面尺寸。

3、实体结构（massive structure）：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。

三、杆系结构的分类：按连接方法，杆系结构可分为：§1.2 结构力学的研究对象、任务和方法一、各力学课程的比较：二、结构力学的任务：1、研究荷载等因素在结构中所产生的内力(强度计算）；2、计算荷载等因素所产生的变形（刚度计算);3、分析结构的稳定性（稳定性计算）；4、探讨结构的组成规律及合理形式。

进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安全和经济的要求。

计算刚度的目的，在于保证结构不至于发生过大的变形，以至于影响正常使用。

研究组成规律目的，在于保证结构各部分，不至于发生相对的刚体运动，而能承受荷载维持平衡。

探讨结构合理的形式，是为了有效地利用材料，使其性能得到充分发挥。

三、研究方法：在小变形、材料满足虎克定律的假设下综合考虑：1、静力平衡;2、几何连续；3、物理关系三方面的条件,建立各种计算方法。

§1.3 结构的计算简图（computing model of structure )一、选取结构的计算简图必要性、重要性：将实际结构作适当地简化，忽略次要因素，显示其基本的特点。

这种代替实际结构的简化图形,称为结构的计算简图。

合理地选取结构的计算简图是结构计算中的一项极其重要而又必须首先解决的问题。

二、选取结构的计算简图的原则：1、能反映结构的实际受力特点，使计算结果接近实际情况.2、忽略次要因素，便于分析计算。

第一章绪论1.结构按其几何特征分为三类（1）杆件结构（2）板壳结构（3）实体结构2.本课程讨论的范围是杆件结构理论力学研究的刚体的机械运动的基本规律和刚体的力学分析，材料力学研究的是单根杆件的强度、刚度和稳定性问题，结构力学研究杆件体系的强度、刚度和稳定性问题3.结构力学的任务：（1）结构的组成规律、合理性是以及结构计算简图的合理选择（2）结构内力和变形的计算方法，以便进行结构强度和刚度的验算（3）结构的稳定性以及在动力何在作用下结构的反应4.计算简图选择原则是：计算简图：用一个能反映其基本受力和变形性能的简化的计算图形来代替实际结构。

这种代替实际结构的简化计算图形称为结构的计算简图（1）计算简图应能反映实际结构的主要受力和变形性能（2）保留主要因素，略去次要因素，使计算简图便于计算5.结构与基础间连接的简化活动铰支座，固定铰支座，固定支座，定向支座6.材料性质的简化材料一般假设为连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的7.结构承受的荷载可分为体积力和表面力两大类。

体积力指的是结构的重力或惯性力等，表面力指的是由其他物体通过接触面传给结构的作用力8.杆件的分类梁：受弯为主拱：在竖向荷载作用下有水平推力且截面以受压为主刚架：由梁和柱等直杆组成的结构，杆件间的结点多为刚结点，主要内力为弯矩桁架：由两端为铰的直杆组成，当荷载作用于结点时，各杆只受轴力9.静定结构与超静定结构凡用静力平衡条件可以确定全部支座反力和内力结构称为静定结构凡不能用静力平衡条件确定全部支座反力和内力的结构成为超静定结构10.荷载的分类按时间：恒荷载，活荷载按性质：静力荷载，动力荷载第二章结构的几何组成分析1.根据杆件体系的形状和位置，杆件体系可以分为两类：几何不变体系，几何可变体系2．把杆件体系中的一部分杆件或结点勘察是具有自由度的运动对象，而将另一部分杆件或连接勘察是对这些刚片或结点的运动起限制作用的约束3.自由度：描述几何体系运动时，所需要改变的坐标数目4.约束：使体系减少自由度的装置或连接分为两大类：支座约束和刚片间的连接约束5.约束代换和瞬铰一个简单铰相当于两个约束，两根链杆也相当于两个约束，约束是可以代换的瞬铰：如果连接两个刚片的两个链杆不在刚片上相交，则两链杆的交点处，形成一虚铰，虚铰的位置是变化的，6.在杆件体系中能限制体系自由度的约束，称为必要约束对限制体系自由度不起作用的约束，称为多余约束7.几何不变无多余约束体系的组成规则三个：（1）一刚片和一个点用不共线的两个链杆连接（2）两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆或三个全不平行也不交于一点的三根链杆连接（3）三刚片用不在同一直线上的三个铰两两相连第三章静定梁1.截面法：计算杆件指定截面的内力的基本方法2.内力图是表示杆件上个截面内力沿杆长度变化规律的图形3.弯矩图的纵坐标一律画在杆件受拉纤维一侧，剪力图和轴力图可画在杆件任一侧，但需注明正负号4.在分布荷载和无荷载段，内力图为连续图形，而在荷载的不连续点，内力图也出现不连续的变化5.控制截面是指荷载的不连续点，如分布荷载的起点和终点、集中力作用点和集中力偶作用点6.弯矩图叠加是指弯矩纵坐标（竖标）的叠加，而不是指图形的简单拼合7.解题方法（1）简支斜梁计算支座反力和内力的方法是隔离体平衡和截面法（2）在竖向荷载作用下，简支斜梁的支座反力和相应的平梁的支座反力是相同的（3）在竖向均布荷载作用下，简支斜梁的弯矩图和相应的平梁的弯矩图是相同的（4）在竖向荷载作用下，斜梁有轴力，斜梁的剪力和轴力是相应平梁的两个投影8.静定多跨梁的组成特点是：可以在铰处分解为以单跨梁为单元的基本部分和附属部分。

西安建筑科技大学-结构力学考研大纲西安建筑科技大学结构力学大纲第一篇结构力学第一章结构力学总论内容：结构计算简图；平面杆件结构的分类；荷载的分类；平面体系的自由度；平面体系的几何组成规则；平面体系的几何组成分析；体系的几何特征与静力特征的关系；基本要求：了解结构力学的研究对象和任务；结构计算简图；平面杆件结构的分类；荷载的分类；理解平面体系的自由度；掌握平面体系的几何组成规则，会应用规则作平面体系的几何组成分析；掌握体系的几何特征与静力特征的关系；重点：结构计算简图；平面体系的几何组成分析；难点：平面体系的几何组成分析；第二章静定梁和静定刚架的受力分析内容：单跨静定梁的组成和受力性能；曲梁、斜梁的内力计算；多跨静定梁的组成和受力性能；悬臂刚架、简支刚架，三铰刚架的内力计算。

基本要求：掌握单跨静定梁的组成和受力性能，用截面法求指定截面内力，用区段简支梁叠加法做弯矩图；了解曲梁、斜梁的内力计算。

掌握多跨静定梁的组成和受力性能，内力计算原理和方法。

掌握悬臂刚架、简支刚架，三铰刚架的内力计算原理和方法。

重点：单跨静定梁的组成和受力性能；曲梁、斜梁的内力计算；多跨静定梁的组成和受力性能；悬臂刚架、简支刚架，三铰刚架的内力计算；截面内力和截面一侧外力的关系。

难点：截面法；多跨静定梁的组成和受力性能；三铰刚架的内力计算。

第三章静定拱的受力分析内容：静定拱的基本概念及基本特点；静定拱的反力及内力计算；静定拱的合理拱轴线的概念。

基本要求：掌握静定拱的基本概念及基本特点。

掌握静定拱的反力及内力计算。

了解静定拱的合理拱轴线的概念。

重点：静定拱的基本概念及基本特点；静定拱的反力及内力计算。

难点：静定拱的反力及内力计算。

第四章静定平面桁架和组合结构的受力分析内容：桁架的组成特点及受力性能；桁架的计算简图；桁架的分类。

基本要求：掌握桁架的组成特点及受力性能，掌握桁架的计算简图，了解桁架的分类。

掌握结点法和截面法计算内力。

掌握组合结构的内力计算原理和方法。

第一章绪论1、不论设计任何结构都要经过正确的计算，才能达到安全、经济和合乎使用要求的目的。

2、活动铰支座、铰支座、固定支座和定向支座3、杆件结构的结点，通长可分为铰结点、刚结点、组合结点三种。

4、铰结点上的铰结端可以自由相对转动，因此，受荷载作用时：铰结点上个杆间夹角可以改变，与受荷前的夹角不同；各杆的铰结端不产生弯矩。

铰结点：被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，可以传递力，但不能传递力矩。

木屋架的结点比较接近与铰结点。

5、刚结点上各杆的刚结端不能相对转动，即认为刚结点是一个刚体，各杆均刚结与此刚体上，因此，受荷后：刚结点上各杆间的夹角不变，各杆的刚结端旋转同一个角度；各杆的刚结端一般产生弯矩。

刚结点：被链接的杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动，既可以传递力也可以传递力矩。

现浇混凝土结点通常属于这类情形。

6、若在同一个结点上，某些杆间相互刚结，而另一些杆间相互铰结，则称为组合结点或半铰结点。

7、铰结点上的铰称为完全铰或全铰。

组合结点上的铰则称为非完全铰或半铰。

8、实际结构情况复杂，往往不能考虑所有因素去做严格计算，而需去掉次要因素，以简化图式来代替，这种用以计算的简化图式，叫做结构的计算简图或计算模型。

9、确定计算简图的原则是：保证设计上需要的足够精度；使计算尽可能简单。

10、常见杆件结构类型梁（多跨静定梁、连续梁）、拱、桁架、钢架。

第二章平面体系的几何组成分析1、在不考虑材料应变的条件下，几何形状和位置都不能改变的体系称为几何不变体系。

在原来位置上可以运动，而发生微量位移后不能继续运动的体系，叫做瞬变体系。

可以发生非微量位移的体系称为常变体系。

常变体系和瞬变体系统称为可变体系，均不能作为建筑结构，只有几何不变体系才能用作建筑结构。

由于瞬变体系能产生很大的内力，所以不能用作建筑结构。

2、自由度：是体系运动时可以独立改变的几何参数的数目。

即确定体系位置所需的独立坐标的数目。

3、点的自由度：在平面内点的自由度等于2.4、刚片：几何不变的平面物体叫刚片。