结构力学
（电子教案）
北方工业大学建筑学院力学学科
杨其伟
结 构 力 学
Structural Mechanics
结构理论 Theory of Structural
结构分析 Structural Analysis
建筑力学 Architectural Mechanics
结 构 力 学
教材：
《结构力学教程》（上、下册） 龙驭球、包世华等
高教出版社
参考书：
《结构力学》（上、下册） 龙驭球、包世华 高教出版社
《结构力学》（上、下册） 杨茀康、李家宝 高教出版社
《结构力学》（上、下册） 李廉锟 高教出版社
《结构力学解题指导及习题集》钟朋主编 高教出版社
《应用结构力学 —— 典型例题剖析,郑念国等 同济出版社
? 第一章 绪论
? 第二章 结构的几何构造分析
? 第三章 静定结构的受力分析
? 第四章 静定结构总论
? 第五章 影响线
? 第六章 结构位移计算与虚功
? 第七章 力法
? 第八章 位移法
? 第九章 渐近法及超静定力的影响线
? 第十章 矩阵位移法
? 第十一章 超静定结构总论
? 第十二章 结构的动力计算
目 录
第 一 章
绪 论
§ 1-1 结构力学的任务和学习方法
? 一、结构力学的研究对象
? 研究对象 —— 工程结构
? 结构,构筑物中承担荷载的体系（承
重骨架）。
? 如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水
塔、桥梁、水坝、挡土墙等。
二、结构的类型
? 1、按几何特征分类
? （ 1）、杆件结构（杆系结构）：构件长度远
远大于横截面尺寸。
? （ 2）、薄壁结构（板壳结构）：板壳的厚度
比长度和宽度小得多。
? （ 3）、实体结构：结构的长、宽、高三个尺
寸等量级。
杆件结构（杆系结构）
2.按材料性质、结构类型分类（略）
如：钢筋混凝土结构, 钢结构,
木结构, 砖石结构等 。
如：梁结构, 钢架 （ 框架 ） 结构,
桁架结构, 高层结构等 。
三、结构力学的任务和内容
? 任务：
? 1,研究结构的组成规律和合理形式。
? 2、讨论结构在外因作用下的强度、刚度、
稳定性、动力反应。
? 3、培养能力：分析问题和解决问题的能力，
自学能力，计算能力。
? 内容：
? １,如何将实际结构简化为计算简图。
? ２,研究各种计算简图的计算方法。
? ３,将分析和计算结果应用于实际结
构的设计和施工。
四、结构力学与其他课程的联系
? 结构力学是一门技术（基础）课。
? 先行课：
? 数学 （高等数学、线性代数等）；
? 理论力学 （力学的基本规律）；
? 材料力学 （与结构力学的研究对象不同）。
? 后继课,钢筋混凝土结构，砖石砌体
结构，钢结构，木结构，水工结构等。
（是这些课程的力学基础）
关联课,弹性力学，
塑性力学，
计算结构力学，
有限单元法等课程。
五、学习方法
? 本课程中，新的、纯粹的理论推导并
不多，主要是将前面所学的理论力学、
材料力学等课程的知识，综合应用在结
构的分析和计算上。学习时要注意对问
题的分析方法和解题思路 。 强调能力培
养（分析、计算、自学、表达）。
1、总结分析问题的一般方法：如，由已知
领域向未知领域转化；由整体向局部转化，在由
局部向整体转化。
2、勤学多练：必须做一定量的习题，否则
很难掌握结构力学的基本概念、基本原理和基本
的分析方法。
3、学习要求：（ 1）、预习；（ 2）、课堂
记笔记,注意习题和课堂讨论课；（ 3）、独立、
认真完成作业；（ 4）、主动答疑，多提问题。
§ 1-２结构计算简图及简化要点
? 一,计算简图（计算模型）
? 计算简图：结构计算时，用以代表实际
结构的简化图形。
?
1、简化的必要性,
? （１）完全符合实际常不可能；
? （２）即使采用十分精确的计算简图，
对工程 需要和节省人力财力来说常不必要。
?２、简化原则：
? (1) 反应实际：留主要因素,以反映结构的主要
受力性能；
? (2) 计算简单（力求），去次要因素。
? 3、其它条件：
? (1) 结构重要与否 ;
? (2) 不同设计阶段要求：初步 —— 简单,施工图
阶段 —— 复杂 ;
? (3) 计算问题性质：静力 —— 繁,动力 —— 简 ;工
具：手算 —— 简,电算 —— 繁（精确 ） ;
? (4) 新型结构,常用结构所取计算简图繁简不同。
二、杆件结构体系可简化的因素
（结构体系的简化 ）
? 1、空间 —— 平面
? 杆件结构可分为空间、平面两大类
型。实际结构体系均为空间结构体系，
不是所有的体系都能简化为平面体系。
? 2、杆件 —— 轴线
? 直杆、曲杆均可，条件：（１）小
变形、（２）平截面假定。
3、结点（杆件间连接）的简化
? 杆件结构中，
两个或两个以上
的杆件共同连接
处称为结点 。
? (1)、铰结点：
连接的各杆在连接
处不能相对移动
（传递力）,可相对
转动（不传递力
矩 ）。
(2)、刚结点：
连接的各杆在连
接处，不能相对
移动（传递力），
不能相对转动
（传递力矩）。
? 变形前后在
结点处各杆端切
线夹角不变
4、结构与基础间连接（支座）的简化
(1)滚轴支座
（活动铰支座）
可水平移动，不可
竖向移动。
? 支座的计算简图 —— 用支座链杆表示支座
? 优点：支座对结构的约束条件比较明确
支座反力的数目＝链杆的数目
Fy
(2)、铰支座
（固定铰支座）可转
动，不可移动。
? 反力作用点已知，
方向不知，反力可分
为 Fx, Fy方向。 Fx
Fy
（ 3）,定向（滑动）
支座：
不可转动，可沿一个
方向滑动，分解为一个反
力矩 Ｍ 和一个反力 Fy
（或 Fx ）。
Fy
M
（ 4）,固定支座,
被支撑部分完全
被固定（转动、移
动），分解为三个反
力 Fx, Fy, Ｍ 。
（ 5）,＊弹性支座。
细石
混凝土
Fx
Fy
M
? 5、材料性质
的简化
? 为简化计算，
材料一般设为连续、
均匀、各向同性、完
全弹性或弹塑性的。
O
σ
ε
O
σ
ε
6、荷载的简化
? 作用在结构上的荷载的确定是一个复
杂的问题。
? 其中包括：
? 体积力（自重、惯性力等） ;
? 表面力（其它物体通过接触面传来的力）。
? 可以简化为：
? 较为均匀的分布力 —— 均布荷载
? 短段分布力 —— 集中荷载
? 温度改变，支座移动，材料收缩也可视为
荷载，称为广义荷载。
结构计算简图举例
§ 1-3 杆件结构分类（自学）
? 这里杆件结构分类指的是,结构计算
简图的分类 (按结构特性分 )。
? 自学中应注意各类结构的构造特点，
以及由此而产生的受力特点。
? （ 1）、梁：受弯杆，可单跨、可多跨。
? (2)、拱：杆轴一般为曲线，竖向荷
载作用下，有水平支座反力（推力）。
（ 3）、桁架：由直杆组成，结点为铰结点。
? （ 4）、刚架：受弯构件组成，直杆、
结点形式主要为刚结点。
? （ 5）、组合结构：梁或刚架与桁架组
合在一起，有组合结点。
§１ — ４荷载的分类（自学）
荷载的确定是结构设计中极为重要的工作。
需周密、谨慎；应根据国家建筑规范、进行现场
调查等。
荷载分类：
1、作用时间
恒载 — 长期作用在结构上的不变（重量、位置）
荷载。如：自重、固定设备。
? 活载 — 暂时作用在结构上的可变（位置）
荷载。
? 可动荷载：人群、风雪等；
? 移动荷载：车辆、吊车等。
? 2、作用性质：
? 静力荷载 — 数量、方向、位置不随时间
变化或变化缓慢，无显著加速度的荷载。
动力荷载 — 随时间迅速变化、产生显著
的加速度，有不可忽视的惯性力。
力学既属于自然科学也属于工程科学，它的基础性和应用
性同样鲜明。
附, 力学与土木工程
虽然人们早就会建造房屋了，但直到掌握了丰富的力学知
识以后，才有可能建造摩天大楼、跨海大桥、地铁以及海底
隧道等等。
土木工程是应用力学知识最多的工程领域之一。
不少力学工作者把自己的研究重点放在土木工程领域。
大量的土木工程学者（工程师）在从事着力学研究。
力学与土木工程的一个结合点是结构分析。土木工程是
离不开力学的。
总之，力学于土木工程，是不可须臾或缺的重要理论基础，
土木工程也是力学最重要的发展源泉与应用园地之一。
（电子教案）
北方工业大学建筑学院力学学科
杨其伟
结 构 力 学
Structural Mechanics
结构理论 Theory of Structural
结构分析 Structural Analysis
建筑力学 Architectural Mechanics
结 构 力 学
教材：
《结构力学教程》（上、下册） 龙驭球、包世华等
高教出版社
参考书：
《结构力学》（上、下册） 龙驭球、包世华 高教出版社
《结构力学》（上、下册） 杨茀康、李家宝 高教出版社
《结构力学》（上、下册） 李廉锟 高教出版社
《结构力学解题指导及习题集》钟朋主编 高教出版社
《应用结构力学 —— 典型例题剖析,郑念国等 同济出版社
? 第一章 绪论
? 第二章 结构的几何构造分析
? 第三章 静定结构的受力分析
? 第四章 静定结构总论
? 第五章 影响线
? 第六章 结构位移计算与虚功
? 第七章 力法
? 第八章 位移法
? 第九章 渐近法及超静定力的影响线
? 第十章 矩阵位移法
? 第十一章 超静定结构总论
? 第十二章 结构的动力计算
目 录
第 一 章
绪 论
§ 1-1 结构力学的任务和学习方法
? 一、结构力学的研究对象
? 研究对象 —— 工程结构
? 结构,构筑物中承担荷载的体系（承
重骨架）。
? 如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水
塔、桥梁、水坝、挡土墙等。
二、结构的类型
? 1、按几何特征分类
? （ 1）、杆件结构（杆系结构）：构件长度远
远大于横截面尺寸。
? （ 2）、薄壁结构（板壳结构）：板壳的厚度
比长度和宽度小得多。
? （ 3）、实体结构：结构的长、宽、高三个尺
寸等量级。
杆件结构（杆系结构）
2.按材料性质、结构类型分类（略）
如：钢筋混凝土结构, 钢结构,
木结构, 砖石结构等 。
如：梁结构, 钢架 （ 框架 ） 结构,
桁架结构, 高层结构等 。
三、结构力学的任务和内容
? 任务：
? 1,研究结构的组成规律和合理形式。
? 2、讨论结构在外因作用下的强度、刚度、
稳定性、动力反应。
? 3、培养能力：分析问题和解决问题的能力，
自学能力，计算能力。
? 内容：
? １,如何将实际结构简化为计算简图。
? ２,研究各种计算简图的计算方法。
? ３,将分析和计算结果应用于实际结
构的设计和施工。
四、结构力学与其他课程的联系
? 结构力学是一门技术（基础）课。
? 先行课：
? 数学 （高等数学、线性代数等）；
? 理论力学 （力学的基本规律）；
? 材料力学 （与结构力学的研究对象不同）。
? 后继课,钢筋混凝土结构，砖石砌体
结构，钢结构，木结构，水工结构等。
（是这些课程的力学基础）
关联课,弹性力学，
塑性力学，
计算结构力学，
有限单元法等课程。
五、学习方法
? 本课程中，新的、纯粹的理论推导并
不多，主要是将前面所学的理论力学、
材料力学等课程的知识，综合应用在结
构的分析和计算上。学习时要注意对问
题的分析方法和解题思路 。 强调能力培
养（分析、计算、自学、表达）。
1、总结分析问题的一般方法：如，由已知
领域向未知领域转化；由整体向局部转化，在由
局部向整体转化。
2、勤学多练：必须做一定量的习题，否则
很难掌握结构力学的基本概念、基本原理和基本
的分析方法。
3、学习要求：（ 1）、预习；（ 2）、课堂
记笔记,注意习题和课堂讨论课；（ 3）、独立、
认真完成作业；（ 4）、主动答疑，多提问题。
§ 1-２结构计算简图及简化要点
? 一,计算简图（计算模型）
? 计算简图：结构计算时，用以代表实际
结构的简化图形。
?
1、简化的必要性,
? （１）完全符合实际常不可能；
? （２）即使采用十分精确的计算简图，
对工程 需要和节省人力财力来说常不必要。
?２、简化原则：
? (1) 反应实际：留主要因素,以反映结构的主要
受力性能；
? (2) 计算简单（力求），去次要因素。
? 3、其它条件：
? (1) 结构重要与否 ;
? (2) 不同设计阶段要求：初步 —— 简单,施工图
阶段 —— 复杂 ;
? (3) 计算问题性质：静力 —— 繁,动力 —— 简 ;工
具：手算 —— 简,电算 —— 繁（精确 ） ;
? (4) 新型结构,常用结构所取计算简图繁简不同。
二、杆件结构体系可简化的因素
（结构体系的简化 ）
? 1、空间 —— 平面
? 杆件结构可分为空间、平面两大类
型。实际结构体系均为空间结构体系，
不是所有的体系都能简化为平面体系。
? 2、杆件 —— 轴线
? 直杆、曲杆均可，条件：（１）小
变形、（２）平截面假定。
3、结点（杆件间连接）的简化
? 杆件结构中，
两个或两个以上
的杆件共同连接
处称为结点 。
? (1)、铰结点：
连接的各杆在连接
处不能相对移动
（传递力）,可相对
转动（不传递力
矩 ）。
(2)、刚结点：
连接的各杆在连
接处，不能相对
移动（传递力），
不能相对转动
（传递力矩）。
? 变形前后在
结点处各杆端切
线夹角不变
4、结构与基础间连接（支座）的简化
(1)滚轴支座
（活动铰支座）
可水平移动，不可
竖向移动。
? 支座的计算简图 —— 用支座链杆表示支座
? 优点：支座对结构的约束条件比较明确
支座反力的数目＝链杆的数目
Fy
(2)、铰支座
（固定铰支座）可转
动，不可移动。
? 反力作用点已知，
方向不知，反力可分
为 Fx, Fy方向。 Fx
Fy
（ 3）,定向（滑动）
支座：
不可转动，可沿一个
方向滑动，分解为一个反
力矩 Ｍ 和一个反力 Fy
（或 Fx ）。
Fy
M
（ 4）,固定支座,
被支撑部分完全
被固定（转动、移
动），分解为三个反
力 Fx, Fy, Ｍ 。
（ 5）,＊弹性支座。
细石
混凝土
Fx
Fy
M
? 5、材料性质
的简化
? 为简化计算，
材料一般设为连续、
均匀、各向同性、完
全弹性或弹塑性的。
O
σ
ε
O
σ
ε
6、荷载的简化
? 作用在结构上的荷载的确定是一个复
杂的问题。
? 其中包括：
? 体积力（自重、惯性力等） ;
? 表面力（其它物体通过接触面传来的力）。
? 可以简化为：
? 较为均匀的分布力 —— 均布荷载
? 短段分布力 —— 集中荷载
? 温度改变，支座移动，材料收缩也可视为
荷载，称为广义荷载。
结构计算简图举例
§ 1-3 杆件结构分类（自学）
? 这里杆件结构分类指的是,结构计算
简图的分类 (按结构特性分 )。
? 自学中应注意各类结构的构造特点，
以及由此而产生的受力特点。
? （ 1）、梁：受弯杆，可单跨、可多跨。
? (2)、拱：杆轴一般为曲线，竖向荷
载作用下，有水平支座反力（推力）。
（ 3）、桁架：由直杆组成，结点为铰结点。
? （ 4）、刚架：受弯构件组成，直杆、
结点形式主要为刚结点。
? （ 5）、组合结构：梁或刚架与桁架组
合在一起，有组合结点。
§１ — ４荷载的分类（自学）
荷载的确定是结构设计中极为重要的工作。
需周密、谨慎；应根据国家建筑规范、进行现场
调查等。
荷载分类：
1、作用时间
恒载 — 长期作用在结构上的不变（重量、位置）
荷载。如：自重、固定设备。
? 活载 — 暂时作用在结构上的可变（位置）
荷载。
? 可动荷载：人群、风雪等；
? 移动荷载：车辆、吊车等。
? 2、作用性质：
? 静力荷载 — 数量、方向、位置不随时间
变化或变化缓慢，无显著加速度的荷载。
动力荷载 — 随时间迅速变化、产生显著
的加速度，有不可忽视的惯性力。
力学既属于自然科学也属于工程科学，它的基础性和应用
性同样鲜明。
附, 力学与土木工程
虽然人们早就会建造房屋了，但直到掌握了丰富的力学知
识以后，才有可能建造摩天大楼、跨海大桥、地铁以及海底
隧道等等。
土木工程是应用力学知识最多的工程领域之一。
不少力学工作者把自己的研究重点放在土木工程领域。
大量的土木工程学者（工程师）在从事着力学研究。
力学与土木工程的一个结合点是结构分析。土木工程是
离不开力学的。
总之，力学于土木工程，是不可须臾或缺的重要理论基础，
土木工程也是力学最重要的发展源泉与应用园地之一。
