土木工程力学结构的计算简图及分类优秀课件
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结构力学第1章结构的计算简图ppt课件
图1.4
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(2) 拱
拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。
图1.5
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(3) 拱
桁架由直杆组成，杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)1.6
刚架通常由若干直杆组成，杆件间的结点多为刚结点，如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
图1.7
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
3.按荷载位置的变化
荷载按其位置的变化可分为固定荷载和移动荷载。 (1)固定荷载—凡荷载的作用位置固定不变的荷载是固定荷载 ，如风、雪、结构自重等。 (2)移动荷载—凡可以在结构上自由移动的荷载是移动荷载，如 吊车、汽车、火车等的轮压。
图1.2
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
可动铰支座 可动铰支座的机动特征是结构可以绕铰的中心(A点)转动，并允 许结构铰A沿支承面方向作微小移动，但不允许(铰A)沿垂直承 载面方向移动。计算简图如图1.3(a) 固定端支座 固定端支座的机动特征是结构不能 绕支座端转动，不能沿水平方向移 动，也不能沿竖向移动。因此，其 计算简图如图1.3(b)所示。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(2) 拱
拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。
图1.5
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
(3) 拱
桁架由直杆组成，杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)1.6
刚架通常由若干直杆组成，杆件间的结点多为刚结点，如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
图1.7
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
3.按荷载位置的变化
荷载按其位置的变化可分为固定荷载和移动荷载。 (1)固定荷载—凡荷载的作用位置固定不变的荷载是固定荷载 ，如风、雪、结构自重等。 (2)移动荷载—凡可以在结构上自由移动的荷载是移动荷载，如 吊车、汽车、火车等的轮压。
图1.2
结构力学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。
可动铰支座 可动铰支座的机动特征是结构可以绕铰的中心(A点)转动，并允 许结构铰A沿支承面方向作微小移动，但不允许(铰A)沿垂直承 载面方向移动。计算简图如图1.3(a) 固定端支座 固定端支座的机动特征是结构不能 绕支座端转动，不能沿水平方向移 动，也不能沿竖向移动。因此，其 计算简图如图1.3(b)所示。
土木工程结构力学教学PPT
应力与应变
01
02
03
04
应力
由于外力作用在物体内部产生 的单位面积上的作用力。
应变
物体在外力作用下发生的形变 。
弹性模量
材料在弹性范围内应力与应变 之比，反映了材料的刚度。
泊松比
材料横向应变与纵向应变之比 ，反映了材料的横向变形性质
。
材料在各种状态下的力学性能拉伸材料在轴向受到拉力时的 力学性能，包括抗拉强度 、屈服点和伸长率等。
土木工程结构力学教学
目
CONTENCT
录
• 引言 • 结构力学的基本概念 • 静力学基础 • 材料力学基础 • 结构分析方法 • 结构稳定性与振动 • 结构优化设计 • 结论与展望
01
引言
课程简介
土木工程结构力学是土木工程专业的一门核心课程，主要研究结 构在各种外力作用下的响应和行为。
该课程涉及静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等方面的知识 ，为土木工程师在设计、施工和维护土木工程结构时提供必要的 理论基础。
结构优化设计的方法和步骤
结构优化设计的方法
常见的结构优化设计方法有数学规划法、遗传算法、模拟退火算 法等。这些方法通过建立数学模型，将结构设计问题转化为求解 数学模型的最优解问题。
结构优化设计的步骤
结构优化设计通常包括问题定义、建立数学模型、选择优化算法 、求解最优解、结果分析和验证等步骤。其中，问题定义是明确 设计目标和约束条件；建立数学模型是将问题抽象为数学表达式 ；选择优化算法是根据问题特点选择合适的求解方法；求解最优 解是通过算法计算得到最优设计方案；结果分析和验证是对最优 解进行评估和验证。
研究方法
通过理论分析、实验研究和数值 模拟等方法，研究结构的内力和 变形，以及结构的稳定性、承载 能力和抗震性能等。
结构力学完整课件
(a)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(b)
(3)桁架
在结点荷载作用下，桁架各杆 发生沿轴线方向伸长或缩短为 主的变形，并产生以轴力为主 的内力。因此，桁架杆又称拉 压杆，或二力杆。
(a) (b)
(4)拱：
拱在竖向荷载作用下会产生 水平支座反力（常称水平推 力）。
(a) (b)
(5)组合结构： (a) (b)
第四节 荷 载
被支承端相对支承物只能 (1) 转动，不能移动。铰支座 固定 对被支承物产生过铰心的 铰支 反力，由于该反力大小、 座 方向均待求，所以一般分
解为相互垂直的两个分力。
(2)活动铰支座
被支承物可绕铰链的铰心转动， 也可沿支承物的支承平面方向 移动。活动铰支座对被支承物 产生过铰心且垂直与支承平面 的反力。
1.杆件之间的 联结——结 点
铰结 点
铰结点所连各杆杆端可做相 对转动，但不能做相对移动。 铰结点不传递力矩，但传递 力。
铰结点构造示意图
0
0 0
铰结点简图
(2)刚结点
各杆端既不能做相对转动，也 不能做相对移动。刚结点可传 递力矩 ,也可传递力。
A1
A
刚结点及简图
2.结构与支承部分（或大地） 的联结——支座
A
(a)
A
A
(b)
(c)
(3)固定支座
被支承物相对支承物既不 能有转动，也不能有移动。 固定支座对被支承物产生 过支承点的两个相互垂直 的反力分量和一个反力矩。
A
A
(b) A (a)
(c)
A
(d)
A
(e)
（4）定向滑动支座
被支承部分只能发生沿支 承物平面的移动。定向滑 动支座对被支承物产生沿 支承平面垂直方向的反力 和反力矩。
【经典】结构力学ppt课件
§2-3 几何不变体系的基本组成规则
二元体：两根不在一直线上的链杆连接成一个新结点的构 造称为二元体。
二元体规则 在一个体系上增加或拆除二元体，不会改变原有体系的几何构造性质。
铰结点
链杆
链杆 体系
§2-3 几何不变体系的基本组成规则
分析图示铰结体系
以铰结三角形123为基础，增加一个二元体得结点4， 1234为几何不变体系；如此依次增加二元体，最后的体系为几何不变体系，没 有多余联系。
瞬变体系
可变体系
瞬变体系
§2-7 几何构造与静定性的关系
体系
几何不变体系 (形状、位置不变)
几何可变体系 (形状、位置可变)
无多余联系 有多余联系
可变体系 瞬变体系
静定结构 超静定结构
§2-7 几何构造与静定性的关系 分析图a所示体系
分析图b所示体系
无多余联系的几何不变体系 由平衡方程→三个支反力 →截面内力→静定结构 有多余联系的几何不变体系 由平衡方程不能求全部反力
§2-1 概述
一般结构必须是 几何不变体系
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。（图a）
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。（图b）
§2-2 平面体系的计算自由度 自由度：确定体系位置所需的独立坐标数
一个点的自由度=2
一个刚片的自由度=2
第一章 绪论
§1-1 结构力学的研究对象和任务 §1-2 荷载的分类 §1-3 结构的计算简图 §1-4 支座和结点的类型 §1-5 结构的分类
§1-1 结构力学的研究对象和任务
结构：工程中担负预定任务、支承荷载的建筑物。 如：房屋、塔架、桥梁、隧道、挡土墙、水坝等。
结构力学 第1章结构的计算简图
2.计算简图的简化内容
计算简图的简化通常包含下述四方面的简化：
(1)平面简化 (2)杆件的简化
结构力学
(3)结点的简化 结构中杆件的相互连 接处称为结点，根据 实际构造，结点的计 算简图分为两种基本 类型，即铰结点和刚 结点。
图1.1(a)(b)是屋架结 点的简化，图1.1(c) (d)是框架梁和柱结点 的简化。
图1.5
结构力学
(3) 拱
桁架由直杆组成，杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)时，各杆只
受轴力(图1.6)
(4) 刚架
图1.6
刚架通常由若干直杆组成，杆件间的结点多为刚结点，如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
图1.7
结构力学
(5) 组合结构 组合结构是由桁架杆件和梁等组合而成的结构，如图1.8
(a)、(b)所示。
图1.8
结构力学
1.3 荷载的分类
1.按作用时间的久暂
荷载按其作用时间的久暂可分为恒荷载和活荷载。 (1)恒荷载(简称恒载)—长期作用于结构上的不变荷载，如结 构的自重、固定于结构上的设备的重量等。这种荷载的大小 、方向和作用位置是不变的。 (2)活荷载(简称活载)又称可变荷载——暂时作用于结构上的 荷载，如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
图1.3
结构力学
1.2 杆件结构的分类
杆件结构的分类，实际就是计算简图的分类。杆件结构通 常可分为下列几类。
(1) 梁
梁是一种受弯构件。可分为单跨梁(图1.4(a)和(b))和多跨梁( 图1.4(c)和(d))。
图1.4
结构力学
(2) 拱
拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。
计算简图的简化通常包含下述四方面的简化：
(1)平面简化 (2)杆件的简化
结构力学
(3)结点的简化 结构中杆件的相互连 接处称为结点，根据 实际构造，结点的计 算简图分为两种基本 类型，即铰结点和刚 结点。
图1.1(a)(b)是屋架结 点的简化，图1.1(c) (d)是框架梁和柱结点 的简化。
图1.5
结构力学
(3) 拱
桁架由直杆组成，杆与杆之间
的连接点为铰结点。当荷载作用
于结点(即结点荷载)时，各杆只
受轴力(图1.6)
(4) 刚架
图1.6
刚架通常由若干直杆组成，杆件间的结点多为刚结点，如图
1.7(a)(b)。杆件内力一般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
图1.7
结构力学
(5) 组合结构 组合结构是由桁架杆件和梁等组合而成的结构，如图1.8
(a)、(b)所示。
图1.8
结构力学
1.3 荷载的分类
1.按作用时间的久暂
荷载按其作用时间的久暂可分为恒荷载和活荷载。 (1)恒荷载(简称恒载)—长期作用于结构上的不变荷载，如结 构的自重、固定于结构上的设备的重量等。这种荷载的大小 、方向和作用位置是不变的。 (2)活荷载(简称活载)又称可变荷载——暂时作用于结构上的 荷载，如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
图1.3
结构力学
1.2 杆件结构的分类
杆件结构的分类，实际就是计算简图的分类。杆件结构通 常可分为下列几类。
(1) 梁
梁是一种受弯构件。可分为单跨梁(图1.4(a)和(b))和多跨梁( 图1.4(c)和(d))。
图1.4
结构力学
(2) 拱
拱的轴线为曲线，在竖向荷载作用下有水平推力H(图 1.5(a)和(b))。水平推力大小改变了拱的受力特征。
结构力学1.2结构计算简图与分类
§1-2结构的计算简图与分类一、结构计算简图实际结构总是很复杂的，若完全按照结构的实际情况进行力学分析，一是非常困难(有时是不可能的)，二是也无必要。
所以，进行力学计算之前，总要对结构进行简化，用一个简化的图形来代替原来的实际结构，称为结构计算简图。
它实际上是结构的一个近似的、简化的力学分析模型。
简化原则（1）要求能反映结构的主要几何特征与力学特征（2）在满足精度要求的前提下，尽可能地简化。
简化方法（1）杆件的简化，l>>h,b，三维的杆件用其杆轴线来代替（2）荷载的简化，有集中力，集中力偶，分布力等（3）支座与结点的简化，下一节中详细介绍。
对结构进行合理简化，得出其计算简图，是一项很复杂的工作，是工程师的基本素质之一，要靠长期的工作经验的积累。
例1：简支梁结构，如图 1.1所示图1.1简支梁例2：三角形屋架，主要内力为轴力，弯矩与剪力为次要内力，可简化成桁架结构，如图 1.2所示。
图1.2三角桁架二、支座与结点的类型1.支座类型支座：结构与基础之间的联结装置，称为支座。
(有时不一定有一个具体的装置，如简支)支座在具体构造上有多种形式，根据支座对结构的约束情况，及所提供的反力的个数，常常将支座简化成下面4种理想的形式。
（1）可动铰支座，如P3图1-3所示。
图1.3可动铰支座相当于一根链杆约束，水平方向无反力，无反力偶，竖起方向有反力F A，Ax0，A0，Ay=0，M A=0。
（2）固定铰支座，如P4图1-4所示。
图1.4固定铰支座相当于2根链杆约束，有水平反力F Ax，竖向反力F Ay，无反力偶，Ax=0，Ay=0，A0，M A=0。
（3）固定支座(固定端)，如P4图1-5所示。
图1.5固定端相当于3根链杆约束，有水平反力F Ax，竖向反力F Ay，反力偶M A，Ax=0，Ay=0，A=0，M A0。
（4）定向滑动支座，如P4图1-6与1-7所示。
图1.6滑动支座相当于2根平行链杆约束，有水平反力F Ax，反力偶M A，无竖向反力，Ax=0，Ay0，A=0，M A0，F SA=0。
《结构力学》第1章：结构的计算简图
超静定结构分析方法
力法
力法是以多余约束力为基 本未知量，通过建立和求 解力法方程来求解超静定 结构的方法。
位移法
位移法是以节点位移为基 本未知量，通过建立和求 解位移法方程来求解超静 定结构的方法。
混合法
混合法是结合力法和位移 法的优点，同时以多余约 束力和节点位移为基本未 知量进行求解的方法。
超静定结构计算简图绘制
明确计算目的
在绘制结构计算简图之前，需要明确计算的目的 和要求，从而确定需要简化的结构和保留的细节 。
保持结构几何不变性
在简化结构时，需要保持结构的几何不变性，即 简化后的结构在几何形状上应与原结构保持一致 。
合理简化结构
在绘制结构计算简图时，需要对结构进行合理的 简化，忽略对计算结果影响较小的细节，突出主 要受力构件和节点。
01
深入研究结构力学的基本原理和方法，为结构计算简图的发展
提供坚实的理论基础。
推动技术创新与应用
02
鼓励和支持新技术、新方法的研究与应用，提高结构计算简图
的精度和效率。
加强人才培养与交流
03
重视结构力学领域的人才培养和技术交流，推动行业技术的不
断进步和发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
机械工程中的应用
确定机械零件的承载能力和变形特性
通过结构计算简图，可以对机械零件进行受力分析，从而确定零件在不同荷载作用下的承载能力 和变形特性，为机械设计和制造提供依据。
优化机械设计方案
利用结构计算简图，可以对不同的机械设计方案进行比较和分析，从而选择最优的设计方案，提 高机械的可靠性和经济性。
未来展望与挑战
展望
未来结构计算简图将更加注重实时性、动态性和可视化，能够更好地模拟实际结 构的受力情况和变形过程，为工程设计和施工提供更加可靠的依据。
第三章--建筑结构的类型和结构计算简图 PPT课件
由于只在A、C两点受力而平衡，Ra 、Rc 为
平衡20力20系/3/；31为二力杆
36
第4节 受力分析和受力图 结构的计算简图
二、结构的计算简图 1. 计算简图
在结构计算中，用以代替实际结构，并反映实际结构主 要受力和变形特点的计算模型。
2.计算简图的选择原则 1）尽可能反映实际结构的主要受力和变形性能，以保证
2020/3/31
17
第3节 约束与约束反力
一、约束与约束反力的概念
１.自由体：位移不受限制的物体。
2.非自由体：位移受限制的物体。 3.约束: 阻碍物体运动的限制物。 ４.约束反力: 约束对被约束物体的作用力。
约束反力的方向总是与约束所能阻 止物体的运动方向相反。
2020/3/31
18
第3节 约束与约束反力 二、常见约束类型及其反力 １. 柔索约束
2020/3/31
48
第4节 受力分析和受力图 结构的计算简图 工程实例
2020/3/31
49
第4节 受力分析和受力图 结构的计算简图 3）桁架
约
束A
反
力
RA
表
示
2020/3/31
28
第3节 约束与约束反力 工程实例
2020/3/31
29
第3节 约束与约束反力 工程实例
2020/3/31
30
第3节 约束与约束反力
6.固定端约束
约
简
束
细石混凝土填充 化
反
表
力
基础留出钢筋、 混凝土现场整浇
示
A
表
示
R
X
Y
固定端约束的约束反力：
使柱子既不能上下移动， 也不能转动
结构的计算简图【共30张PPT】
荷载是主动作用在结构上的外力，如结构自重、人的重量、水压力、风压力等。 实际结构简化为计算简图，应考虑以下几方面的内容。
本书的主要研究对象是平面杆系结构。它也可以分 9(b)为多跨连续梁。
（4） 桁架 由若干杆件通过铰结点连接起来的结构，各杆轴线为直线，支座常为固定铰支座或可动铰支座，当荷载只作用于桁架结点上时，各杆只产生轴力，如图15. 首先按照空间观点，结构可以分为平面结构和空间结构，即如果组成结构的各杆件的轴线都在一平面内，并且荷载也作用于该平面内，则此结构为平面结构，否则为空间结构。 （优选）结构的计算简图 7(b)为其平面布置图，屋面板为大型预应力屋面板，基础为预制杯形基础，并用细石混凝土灌缝，试确定该排架结构的计算简图。 结构构件的简化主要是考虑由于杆件截面尺寸比其长度小得多，可以按照平面假设，根据截面内力来计算截面应力，而且截面内力又只沿杆件长度方向变化，因此在计算简图中，可以用杆件纵轴线代替 杆件，忽略截面形状和尺寸的影响。 （1） 结构构件与其支承物间的连接装置就是支座。
图15.9
15.2 荷载的分类
荷载是主动作用在结构上的外力，如结构自重、 人的重量、水压力、风压力等。
根据特征的不同，荷载可有下列的分类： （1） 根据荷载作用时间的久暂，荷载可分为恒 荷载和活荷载（也叫可变荷载）。 恒荷载是长期作用在结构上的大小和方向不变 的荷载，如结构的自重等，活荷载是随着时间的推 移，其大小、方向或作用位置发生变化的荷载，如 雪荷载、风荷载、人的重量等。
结构的计算简图
（优选）结构的计算简图
本章内容
15.1 结构的计算简图及平面杆系 结构的分类
15.2 荷载的分类
15.1 结构的计算简图及平面杆系结构的分类
结构的计算简图
进行结构力学分析之前，应首先将实际结构进
本书的主要研究对象是平面杆系结构。它也可以分 9(b)为多跨连续梁。
（4） 桁架 由若干杆件通过铰结点连接起来的结构，各杆轴线为直线，支座常为固定铰支座或可动铰支座，当荷载只作用于桁架结点上时，各杆只产生轴力，如图15. 首先按照空间观点，结构可以分为平面结构和空间结构，即如果组成结构的各杆件的轴线都在一平面内，并且荷载也作用于该平面内，则此结构为平面结构，否则为空间结构。 （优选）结构的计算简图 7(b)为其平面布置图，屋面板为大型预应力屋面板，基础为预制杯形基础，并用细石混凝土灌缝，试确定该排架结构的计算简图。 结构构件的简化主要是考虑由于杆件截面尺寸比其长度小得多，可以按照平面假设，根据截面内力来计算截面应力，而且截面内力又只沿杆件长度方向变化，因此在计算简图中，可以用杆件纵轴线代替 杆件，忽略截面形状和尺寸的影响。 （1） 结构构件与其支承物间的连接装置就是支座。
图15.9
15.2 荷载的分类
荷载是主动作用在结构上的外力，如结构自重、 人的重量、水压力、风压力等。
根据特征的不同，荷载可有下列的分类： （1） 根据荷载作用时间的久暂，荷载可分为恒 荷载和活荷载（也叫可变荷载）。 恒荷载是长期作用在结构上的大小和方向不变 的荷载，如结构的自重等，活荷载是随着时间的推 移，其大小、方向或作用位置发生变化的荷载，如 雪荷载、风荷载、人的重量等。
结构的计算简图
（优选）结构的计算简图
本章内容
15.1 结构的计算简图及平面杆系 结构的分类
15.2 荷载的分类
15.1 结构的计算简图及平面杆系结构的分类
结构的计算简图
进行结构力学分析之前，应首先将实际结构进
第15章 结构的计算简图
第15章 结构的计算简图
15.1 基本任务 15.2 杆系结构的计算简图
15.3 杆系结构的分类 15.4 荷载的分类
小结
15.1 基本任务
工程结构（简称结构）：由建筑材料按照一定方式组成 的满足功能要求的承重骨架。 结构分类： （1）杆系结构：长度远大于截面宽度和高度。
（2）板壳结构：厚度远小于它的长度和宽度。
小结
研究对象 杆系结构：梁、拱、刚架、桁架、组合结构等。
研究任务 （1）组成规律 （2）合理形式 （3）结构在荷载作用下的内力和变形 （4）移动荷载作用下内力等量值的变化规律 结构的计算简图 （1）杆件的简化 （2）节点的简化 （3）支座的简化 荷载的分类：狭义荷载，广义荷载。又可分为集中荷载与分布荷载、 恒载与活载、静力荷载与动力荷载等。
连接板
a)
b)
c)
d)
e)
f)
（2）刚节点——在节点处各杆件之间的夹角保持不变。节点对杆端
有防止相对转动的约束力矩存在，即除产生杆端轴力
和剪力外，还产生杆端弯矩。 例如现浇钢筋混凝土刚节点：
a)
b)
4. 支座的简化——联系结构与基础或支承部分的装置称为支座。 支座对结构的反作用力称为支座反力。
（1）可动铰支座—— 又叫辊轴支座。该支座允许结构绕铰轴转动，又允
MA
A FAx FAy
MA FAx FAy
a)
b)
固定端支座
c)
（4）定向支座——又称为滑动支座。该支座允许结构沿着一个方向即
支承面方向平行滑动，但不允许结构转动，也不允 许结构沿垂直于支承面方向移动。
A MA
FA y
b) a) 定向支座
15.2.3 计算简图示例
15.1 基本任务 15.2 杆系结构的计算简图
15.3 杆系结构的分类 15.4 荷载的分类
小结
15.1 基本任务
工程结构（简称结构）：由建筑材料按照一定方式组成 的满足功能要求的承重骨架。 结构分类： （1）杆系结构：长度远大于截面宽度和高度。
（2）板壳结构：厚度远小于它的长度和宽度。
小结
研究对象 杆系结构：梁、拱、刚架、桁架、组合结构等。
研究任务 （1）组成规律 （2）合理形式 （3）结构在荷载作用下的内力和变形 （4）移动荷载作用下内力等量值的变化规律 结构的计算简图 （1）杆件的简化 （2）节点的简化 （3）支座的简化 荷载的分类：狭义荷载，广义荷载。又可分为集中荷载与分布荷载、 恒载与活载、静力荷载与动力荷载等。
连接板
a)
b)
c)
d)
e)
f)
（2）刚节点——在节点处各杆件之间的夹角保持不变。节点对杆端
有防止相对转动的约束力矩存在，即除产生杆端轴力
和剪力外，还产生杆端弯矩。 例如现浇钢筋混凝土刚节点：
a)
b)
4. 支座的简化——联系结构与基础或支承部分的装置称为支座。 支座对结构的反作用力称为支座反力。
（1）可动铰支座—— 又叫辊轴支座。该支座允许结构绕铰轴转动，又允
MA
A FAx FAy
MA FAx FAy
a)
b)
固定端支座
c)
（4）定向支座——又称为滑动支座。该支座允许结构沿着一个方向即
支承面方向平行滑动，但不允许结构转动，也不允 许结构沿垂直于支承面方向移动。
A MA
FA y
b) a) 定向支座
15.2.3 计算简图示例
土木工程力学12-结构的计算简图及分类
5
学习探究
画受力图的步骤
① 选研究对象，画脱离体图；
受 力
② 首先画上主动力；
图 ③ 明确研究对象所受周围的约束，根据
约束类型，然后再画约束力；
④ 检查是否含有二力杆，如果有首先分析二
力杆;必要时用二力平衡公理、三力平衡汇交
定理确定某些约束力的指向。
2021/5/22
6
学习探究
一、结构的计算简图
屋架
柱
2021/5/22
基础
14
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示
柱
2021/5/22
15
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示 实例2—刚架
两铰刚架
2021/5/22
16
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示 实例3—刚架
三铰刚架
2021/5/22
17
2.固定铰支座
Fx
Fy
可以转动，但不能竖向移动和水平移动。 提供竖向和水平约束反力。
固定铰支座
2021/5/22
30
学习探究
3.固定端支座
M
Fx Fy
不能竖向移动、水平移动和转动。 提供竖向、水平约束反力和约束力矩
2021/5/22
31
学习探究
预制钢筋混凝土柱插入杯形基础的两种施工方法
2021/5/22
142020824杆件的简化基础屋架实例1屋架152020824杆件的简化32以轴线粗实线表示162020824两铰刚架实例2刚架杆件的简化32以轴线粗实线表示172020824三铰刚架实例3刚架杆件的简化32以轴线粗实线表示182020824节点杆件之间的连接杆件与基础的连接支座杆件间连接的简化33节点的简化192020824杆件间连接的简化33节点的简化铰节点刚节点202020824杆件间连接的简化33节点的简化铰节点实例上图的木屋架通过预埋在柱子或墙内的螺栓不柱或墙相连接屋架不柱丌能发生相对位秱但仍然有可能发生微小的相对转动故常把这种节点简化为铰节点
结构的计算简图及分类
动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时段内突 然作用或消失的荷载，使结构产生 显著的加速度，要考虑惯性力的影 响，如冲击荷载等。
28
25
中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范 GB 50009--2001
3 荷载分类和荷载效应组合 3.1 荷载分类和荷载代表值 3.1.1 结构上的荷载可分为下列三类： 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。 2 可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、
吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。 注：自重是指材料自身重量产生的荷载 (重力)。
Fx Fy
可以转动，但不能竖向移动和水平移动。 提供竖向和水平约束反力。
固定铰支座
9
沥青麻刀
屋架
焊缝 预埋钢板
柱
10
3.固定支座 (Fixed support)
M Fx
Fy
不能竖向移动、水平移动和转动。 提供竖向、水平约束反力和约束力矩
11
细石混凝土
12
M Fx
Fy
13
4.定向支座 (Directional support)
§1-5 结构的计算简图及分类
结构的计算简图及简化要点 杆件结构的分类 荷载的分类
1
§1-5-1 结构的计算简图及简化要点
一、结构的计算简图（Computing model of structure ） 用一个简化的图形代替实际结构，
反应实际结构的主要受力和变形特点。 二、简化原则
31 从实际出发 2 分清主次，略去细节
24
§1-5-3 荷载的分类
荷载(Load) ：指主动作用于结构上的外力 广义荷载：其他使结构产生内力或变形的因 素，如温度变化、基础沉陷、材 料收缩等。
28
25
中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范 GB 50009--2001
3 荷载分类和荷载效应组合 3.1 荷载分类和荷载代表值 3.1.1 结构上的荷载可分为下列三类： 1 永久荷载，例如结构自重、土压力、预应力等。 2 可变荷载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、
吊车荷载、风荷载、雪荷载等。 3 偶然荷载，例如爆炸力、撞击力等。 注：自重是指材料自身重量产生的荷载 (重力)。
Fx Fy
可以转动，但不能竖向移动和水平移动。 提供竖向和水平约束反力。
固定铰支座
9
沥青麻刀
屋架
焊缝 预埋钢板
柱
10
3.固定支座 (Fixed support)
M Fx
Fy
不能竖向移动、水平移动和转动。 提供竖向、水平约束反力和约束力矩
11
细石混凝土
12
M Fx
Fy
13
4.定向支座 (Directional support)
§1-5 结构的计算简图及分类
结构的计算简图及简化要点 杆件结构的分类 荷载的分类
1
§1-5-1 结构的计算简图及简化要点
一、结构的计算简图（Computing model of structure ） 用一个简化的图形代替实际结构，
反应实际结构的主要受力和变形特点。 二、简化原则
31 从实际出发 2 分清主次，略去细节
24
§1-5-3 荷载的分类
荷载(Load) ：指主动作用于结构上的外力 广义荷载：其他使结构产生内力或变形的因 素，如温度变化、基础沉陷、材 料收缩等。
土木工程力学课件完整图文
1.杆件
采用容易变形的钢锯条、硬纸条做杆件。 2.结点
将几根钢锯条端部的圆孔对齐,插入螺栓,即形成铰结点(图1-1 6a)。
图1-16 结点与支座的模型
3.支座 将两根塑料短链杆的一端用螺栓拼到木条的两个孔上,另一端孔 对孔穿螺栓再与锯条端孔相连,形成固定铰支座;在木条上开一个 V形槽,限制锯条的端部左右移动和向下移动,容许转动,也可模拟 固定铰支座(图1-16c)。
图1-18 物块的受力图
1.4.3 单个物体的受力图
如图1-9a所示,单层厂房在建造时,预制的钢筋混凝土柱是怎 样吊装到位的?
图1-19 起吊钢筋混凝土柱的两种绑扎方法
图1-20 起吊初期柱的受力图
图1-21 斜吊、直吊状态下柱的受力图
图1-22 楼盖大梁的受力图
图1-23 屋架的受力图
图2-24 静定多跨梁的受力分析
图3-1 杆件的基本受力变形形式
图3-2 组合变形
图3-3 柱的受力变形形式
3.3.1 杆件的内力 如图3-4所示,用力拉橡皮筋的A、B两端,橡皮筋会伸长。
图3-4 橡皮筋的受力与变形
3.3.2 显示内力计算内力的方法——截面法
为了计算内力,须用一个假想的截面将杆件截为两部分,使构 件的内力显示出来,然后,取其中一部分为研究对象,用静力平 衡方程计算内力。
图2-18 求悬臂梁的支座反力
图2-19 求外伸梁的支座反力
每人支承桶重的几分之几? 离桶近,支承的力大。
力的大小按距离比例分配为:FP、FP 图2-20 求简支梁的支座反力
图2-21 求固定端支座的支座反力
图2-22 简支刚架
*2.5.3 简单物体系统的平衡问题
图2-23 三铰拱的受力分析
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⑵ 刚节点
2020/10/28
19
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
铰节点实例
上图的木屋架通过预埋在柱子或墙内的螺栓与柱或墙相连 接，屋架与柱不能发生相对位移，但仍然有可能发生微小 的相对转动，故常把这种节点简化为铰节点。
2020/10/28
20
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
2020/10/28
26
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
部分刚节、部分铰节的节点称为半铰或复合铰节点。
不完全铰节点
2020/10/28
27
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化 1.可动绞支座
Fy
可以转动和水平左右移动，但不能竖向上下移动。 提供垂直于支撑面的竖向约束反力
4
学习探究
一、知识回顾 1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体
2、光滑接触面约束—公法线及反力画法
3、圆柱铰链约束—四选一
4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）
5、支座—11种表达及其反力画法
2020/10/28
5
学习探究
画受力图的步骤
① 选研究对象，画脱离体图；
受 力
② 首先画上主动力；
图 ③ 明确研究对象所受周围的约束，根据
当杯口四周用细石混凝土填实、地基较好且基础较大时，可 简化为固定支座。
2020/10/28
34
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
一根两端支承在墙上的钢筋混凝土梁，受到均布荷载的作用， 对这样一个最简单的结构，如果要严格按实际情况去计算， 是很困难的。因为梁两端所受到的反力沿墙宽的分布情况十 分复杂，反力无法确定。
约束类型，然后再画约束力；
④ 检查是否含有二力杆，如果有首先分析
二力杆;必要时用二力平衡公理、三力平衡汇
交定理确定某些约束力的指向。
2020/10/28
6
学习探究
一、结构的计算简图
2020/10/28
7
学习探究
一、结构的计算简图
概念 结构
承受荷载起骨架作用的 构件或由其组成的整体
分类
杆系结构 板壳结构
2020/10/28
35
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
立体
平面
当截面尺寸增大时，将引起较大误差。 如：超过长度的1/4。
32 杆件的简化
——以轴线（粗实线）表示
实例1--屋架
屋架
柱
基础
2020/10/28
14
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示
柱
2020/10/28
15
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示 实例2—刚架
C
2020/10/28
24
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
2020/10/28
刚节点
不能相对移动和转动 可以传递力和弯矩
25
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
刚节点连接的杆件受到荷载 作用而产生变形时，刚节点 处各杆件的夹角不会发生改 变，约束反力用两对互相垂 直、等大反向的力加上两对 力偶矩表示。
2020/10/28
28
学习探究
可动铰支座
2020/10/28
Fy
29
学习探究
2.固定铰支座
Fx
Fy
可以转动，但不能竖向移动和水平移动。 提供竖向和水平约束反力。
固定铰支座
2020/10/28
30
学习探究
3.固定端支座
M Fx
Fy
不能竖向移动、水平移动和转动。 提供竖向、水平约束反力和约束力矩
特点
杆件的截面尺 寸远小长度
平面杆系结构
建筑 块体结构
结构
2020/10/28
8
学习探究
一、结构的计算简图
计算简图：指对实际结构进行简化，表现主要特点略去次要 因素，用一个简化图形来代替实际结构，这简化图形就称为 实际结构的计算简图。
计算简图选择的原则： 1、尽可能符合实际——计算简图应能反映实际结构的主要 受力和变形性能 2、尽可能简单——计算简图要便于计算
两铰刚架
2020/10/28
16
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示 实例3—刚架
三铰刚架
2020/10/28
17
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
节点
杆件之间的连接
支座
杆件与基础的连接
2020/10/28
18
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
节点的类型：
⑴ 铰节点
2020/10/28
22
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
2020/10/28
铰节点
不能相对移动，可以相对转动 可以传递力，但不能传递弯矩
23
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
铰节点连接的杆件受到荷载 作用而产生变形时，铰节点 处各杆件的夹角会发生改变， 约束反力用两对互相垂直、 等大反向的力表示。
铰节点实例
上图的钢筋混凝土屋架，其端部与柱顶都有事先预埋的钢 板，吊装就位后，把钢板焊在一起。屋架与柱不能发生相 对位移，但仍然有可能发生微小的相对转动，故常把这种 节点简化为铰节点。
2020/10/28
21
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
刚节点实例
上图(a)所示为现浇钢筋混凝土框架顶层节点的构造。因梁 与柱在节点处，是用混凝土现浇成整体，且配置适量钢筋， 故在节点处，梁与柱既不能相对移动又不能相对转动，此 时便把该节点简化为刚节点，如图(b)所示。
2020/10/28
31
学习探究
预制钢筋混凝土柱插入杯形基础的两种施工方法
2020/10/28
32
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
在杯口四周填入沥青麻丝，柱端可发生微小转动，则可简化 为固定铰支座。
2020/10/28
33
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
2020/10/28
9
学习探究
实际结构简化的过程
1
2
3
4
5
结
杆
节
支
荷
构
件
点
座
载
体
的
的
的
的
系
简
简
简
简
的
化
化
化
化
简
化
计算简图
2020/10/28
10
学习探究
31 结构体系的简化
空间结构
平面结构
框架结构
2020/10/28
11
学习探究
排架结构
空间结构
2020/10/28
平面结构
12
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示
学习探究
土木工程力学结构的计算简图及分类优秀课件
学习探究 温故知新
学习探究
结构的计算简图及分类
知识强化
提纲挈领
课堂延伸
2020/10/28
2
学习探究
本节课需要解决的问题:
1、什么是结构计算简图 2、荷载的分类
3、平面杆系结构的分类
2020/10/28
3
学习探究
补充知识 结构的计算简图及分类
2020/10/28
2020/10/28
19
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
铰节点实例
上图的木屋架通过预埋在柱子或墙内的螺栓与柱或墙相连 接，屋架与柱不能发生相对位移，但仍然有可能发生微小 的相对转动，故常把这种节点简化为铰节点。
2020/10/28
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学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
2020/10/28
26
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
部分刚节、部分铰节的节点称为半铰或复合铰节点。
不完全铰节点
2020/10/28
27
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化 1.可动绞支座
Fy
可以转动和水平左右移动，但不能竖向上下移动。 提供垂直于支撑面的竖向约束反力
4
学习探究
一、知识回顾 1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体
2、光滑接触面约束—公法线及反力画法
3、圆柱铰链约束—四选一
4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）
5、支座—11种表达及其反力画法
2020/10/28
5
学习探究
画受力图的步骤
① 选研究对象，画脱离体图；
受 力
② 首先画上主动力；
图 ③ 明确研究对象所受周围的约束，根据
当杯口四周用细石混凝土填实、地基较好且基础较大时，可 简化为固定支座。
2020/10/28
34
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
一根两端支承在墙上的钢筋混凝土梁，受到均布荷载的作用， 对这样一个最简单的结构，如果要严格按实际情况去计算， 是很困难的。因为梁两端所受到的反力沿墙宽的分布情况十 分复杂，反力无法确定。
约束类型，然后再画约束力；
④ 检查是否含有二力杆，如果有首先分析
二力杆;必要时用二力平衡公理、三力平衡汇
交定理确定某些约束力的指向。
2020/10/28
6
学习探究
一、结构的计算简图
2020/10/28
7
学习探究
一、结构的计算简图
概念 结构
承受荷载起骨架作用的 构件或由其组成的整体
分类
杆系结构 板壳结构
2020/10/28
35
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
立体
平面
当截面尺寸增大时，将引起较大误差。 如：超过长度的1/4。
32 杆件的简化
——以轴线（粗实线）表示
实例1--屋架
屋架
柱
基础
2020/10/28
14
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示
柱
2020/10/28
15
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示 实例2—刚架
C
2020/10/28
24
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
2020/10/28
刚节点
不能相对移动和转动 可以传递力和弯矩
25
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
刚节点连接的杆件受到荷载 作用而产生变形时，刚节点 处各杆件的夹角不会发生改 变，约束反力用两对互相垂 直、等大反向的力加上两对 力偶矩表示。
2020/10/28
28
学习探究
可动铰支座
2020/10/28
Fy
29
学习探究
2.固定铰支座
Fx
Fy
可以转动，但不能竖向移动和水平移动。 提供竖向和水平约束反力。
固定铰支座
2020/10/28
30
学习探究
3.固定端支座
M Fx
Fy
不能竖向移动、水平移动和转动。 提供竖向、水平约束反力和约束力矩
特点
杆件的截面尺 寸远小长度
平面杆系结构
建筑 块体结构
结构
2020/10/28
8
学习探究
一、结构的计算简图
计算简图：指对实际结构进行简化，表现主要特点略去次要 因素，用一个简化图形来代替实际结构，这简化图形就称为 实际结构的计算简图。
计算简图选择的原则： 1、尽可能符合实际——计算简图应能反映实际结构的主要 受力和变形性能 2、尽可能简单——计算简图要便于计算
两铰刚架
2020/10/28
16
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示 实例3—刚架
三铰刚架
2020/10/28
17
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
节点
杆件之间的连接
支座
杆件与基础的连接
2020/10/28
18
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
节点的类型：
⑴ 铰节点
2020/10/28
22
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
2020/10/28
铰节点
不能相对移动，可以相对转动 可以传递力，但不能传递弯矩
23
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
铰节点连接的杆件受到荷载 作用而产生变形时，铰节点 处各杆件的夹角会发生改变， 约束反力用两对互相垂直、 等大反向的力表示。
铰节点实例
上图的钢筋混凝土屋架，其端部与柱顶都有事先预埋的钢 板，吊装就位后，把钢板焊在一起。屋架与柱不能发生相 对位移，但仍然有可能发生微小的相对转动，故常把这种 节点简化为铰节点。
2020/10/28
21
学习探究
3 杆件间连接的简化 ——节点的简化
刚节点实例
上图(a)所示为现浇钢筋混凝土框架顶层节点的构造。因梁 与柱在节点处，是用混凝土现浇成整体，且配置适量钢筋， 故在节点处，梁与柱既不能相对移动又不能相对转动，此 时便把该节点简化为刚节点，如图(b)所示。
2020/10/28
31
学习探究
预制钢筋混凝土柱插入杯形基础的两种施工方法
2020/10/28
32
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
在杯口四周填入沥青麻丝，柱端可发生微小转动，则可简化 为固定铰支座。
2020/10/28
33
学习探究
34 结构与基础间连接的简化 ——支座的简化
2020/10/28
9
学习探究
实际结构简化的过程
1
2
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结
杆
节
支
荷
构
件
点
座
载
体
的
的
的
的
系
简
简
简
简
的
化
化
化
化
简
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计算简图
2020/10/28
10
学习探究
31 结构体系的简化
空间结构
平面结构
框架结构
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学习探究
排架结构
空间结构
2020/10/28
平面结构
12
学习探究
32 杆件的简化 ——以轴线（粗实线）表示
学习探究
土木工程力学结构的计算简图及分类优秀课件
学习探究 温故知新
学习探究
结构的计算简图及分类
知识强化
提纲挈领
课堂延伸
2020/10/28
2
学习探究
本节课需要解决的问题:
1、什么是结构计算简图 2、荷载的分类
3、平面杆系结构的分类
2020/10/28
3
学习探究
补充知识 结构的计算简图及分类
2020/10/28