1
编制 主讲
结构力学是研究杆件结构的
强度、刚度和稳定性的一门学科
结构力学研究的三个依据：
静力平衡；几何连续；物理关系
结构力学研究的三种单元：
结点；杆件；杆件体系
结构力学的研究对象
杆件结构
结构力学研究一个主题
杆件结构的强度、刚度和稳定性
结构力学 基本假定,
均匀，连续，各向同性，小变形
2
?结 构 与 结 构 分 类
?结 构 力 学 的 研 究 对 象 和 任 务
?结 构 的 计 算 简 图
?杆 件 结 构 和 荷 载 的 分 类
3
一、结构,由建筑材料筑成，能承
受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 …… 。
§ 1.1 结构和结构的分类
4
5
计算简图 ?原位置
6
7
8
9
二、结构的分类,按几何形状结构可分为：
杆系结构,构件的横截面尺寸 <<长度尺寸；
板壳结构,构件的厚度 <<表面尺寸；
实体结构：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。
学 科 研究对象 研究任务
理论力学 质点、刚体 物体机械运动的一般规律
材料力学 单根杆件 变形体的强度、刚度
和稳定性结构力学 杆件结构
弹性力学 板壳、实体结构
变形体的强度、刚度
和稳定性
变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度
?
§ 1.2 结构力学的研究对象、任务和方法
各力学课程的比较：
一、结构力学的研究对象是 杆系结构
由此可见：结构力学是研究杆件结构的强
度、刚度和稳定性的一门学科
10
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
考虑以下三方面的条件，建立各种计算方法。
1、静力平衡； 2、几何连续； 3、物理关系！！
?
11
四、结构力学的发展
我国的木架建筑在新石器时代晚期就初具规模。
隋代建造的赵州桥，它那造型艺术与结构功能的巧妙统一，
结构形式与材料性能的巧妙结合，堪称一绝。
秦代时期的都江堰，设计精巧，规模宏伟，至今仍发挥着
灌溉作用。
十九世纪前半期，形成了结构力学理论的初步基础，并从
古典力学中划分出来，成为一门独立的学科。
十九世纪后半期，建立了关于结构变形和超静定结构的一
般理论。
二十世纪初期，产生了位移法及其派生的各种渐进法和近
似法。 随着生产力的不断发展，塑性理论、结构稳定和结构
动力学的计算理论也有了迅速的发展。
二十世纪中期，计算机用于结构力学，使结构力学为生产
建设服务的能力有了量级上的变化。这种强有力的计算手段，
使空间结构,特殊结构,结构抗震,结构的弹塑性分析以及
结构优化设计的理论与方法得到了迅速的发展和应用。！！
?
12
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。
三、影响计算简图选取的主要因素：
1、结构的重要性,重要结构 —— 精；次要结构 —— 粗；
2、设计阶段：初步设计 —— 粗；技术设计 —— 精；
3、计算问题的性质：静力计算 —— 精；
动力计算 —— 粗；
4、计算工具：先进 —— 精；
简陋 —— 粗。
?
§ 1.3 结构的计算简图
13
四、结构简化的几个 主要 方面
1,结构体系的简化
一般结构实际上都是空间结构，各部相连成为一空间整体，
以承受各方向可能出现的荷载。
在多数情况下，常忽略一些次要的空间约束，而将实际结
构分解为平面结构。
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
用结点间距表示，荷载作用于轴线上。
3、结点的简化
杆件间的连接区通常简化成为三种理想情况：
（ 1）铰结点：约束各杆端不能相对移动，但可相对转动；
可以传递力，不能传递力矩。
（ 2）刚结点：连接各杆端既不能相对移动，又不能相对
转动；既可以传递力，又可传递力矩。
（ 3）组合结点：是一些杆端为刚结，另一些杆端为铰
结。！！
示例
14
4、支座的简化
（ 1） 滚轴支座,约束杆端不能竖向移动，但可水平移动
和转动。只有竖向反力。
（ 2）定向支座：允许杆端沿一定方向自由移动，而沿其
它方向不能移动，也不能转动。
（ 3）固定端：约束杆端不能移动也不能转动，有三个反
力分量。
（ 4） 铰支座,约束杆端不能移动，但可以转动。有两个
互相垂直的反力，或合成为一个合力。
5、材料的性质的简化
对组成结构的建筑材料，一般都假定为均匀连续、各向
同性、完全弹性 (或弹塑性 )。
6、荷载的简化 体力和面力均简化为
作用在轴线上的分布荷载和集中荷载。！！
?
15
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l
结构的计算简图举例
例 1：
?
16
例 2：
?
17
例 3：
18
细石混凝土填充
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ ↓↓↓↓↓
例 4：
19
细石混凝土填充
例 3：
?
例 4：
26
超静定结构
静定结构
?按连接方法，结构可分为：
?按计算方法，结构可分为：
静定结构、超静定结构
?按空间概念，结构可分为：
平面结构、空间结构
1、梁
3、桁架
5、组合结构
4、刚架
2、拱
?
§ 1.4 杆件结构的分类
27
平面结构
空间结构
?
28
?按作用时间的久暂可分为,
1、恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。
2、活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。
?按作用位置是否改变可分为：
1、固定荷载：作用位置固定不变。
2、移动荷载：作用位置是移动的。
?按作用性质可分为：
1、静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极
其缓慢。
2、动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
§ 1.5 荷载的分类
29
编制 主讲
结构力学是研究杆件结构的
强度、刚度和稳定性的一门学科
结构力学研究的三个依据：
静力平衡；几何连续；物理关系
结构力学研究的三种单元：
结点；杆件；杆件体系
结构力学的研究对象
杆件结构
结构力学研究一个主题
杆件结构的强度、刚度和稳定性
结构力学 基本假定,
均匀，连续，各向同性，小变形
2
?结 构 与 结 构 分 类
?结 构 力 学 的 研 究 对 象 和 任 务
?结 构 的 计 算 简 图
?杆 件 结 构 和 荷 载 的 分 类
3
一、结构,由建筑材料筑成，能承
受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 …… 。
§ 1.1 结构和结构的分类
4
5
计算简图 ?原位置
6
7
8
9
二、结构的分类,按几何形状结构可分为：
杆系结构,构件的横截面尺寸 <<长度尺寸；
板壳结构,构件的厚度 <<表面尺寸；
实体结构：结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。
学 科 研究对象 研究任务
理论力学 质点、刚体 物体机械运动的一般规律
材料力学 单根杆件 变形体的强度、刚度
和稳定性结构力学 杆件结构
弹性力学 板壳、实体结构
变形体的强度、刚度
和稳定性
变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度变形体的强度、刚度
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§ 1.2 结构力学的研究对象、任务和方法
各力学课程的比较：
一、结构力学的研究对象是 杆系结构
由此可见：结构力学是研究杆件结构的强
度、刚度和稳定性的一门学科
10
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
考虑以下三方面的条件，建立各种计算方法。
1、静力平衡； 2、几何连续； 3、物理关系！！
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11
四、结构力学的发展
我国的木架建筑在新石器时代晚期就初具规模。
隋代建造的赵州桥，它那造型艺术与结构功能的巧妙统一，
结构形式与材料性能的巧妙结合，堪称一绝。
秦代时期的都江堰，设计精巧，规模宏伟，至今仍发挥着
灌溉作用。
十九世纪前半期，形成了结构力学理论的初步基础，并从
古典力学中划分出来，成为一门独立的学科。
十九世纪后半期，建立了关于结构变形和超静定结构的一
般理论。
二十世纪初期，产生了位移法及其派生的各种渐进法和近
似法。 随着生产力的不断发展，塑性理论、结构稳定和结构
动力学的计算理论也有了迅速的发展。
二十世纪中期，计算机用于结构力学，使结构力学为生产
建设服务的能力有了量级上的变化。这种强有力的计算手段，
使空间结构,特殊结构,结构抗震,结构的弹塑性分析以及
结构优化设计的理论与方法得到了迅速的发展和应用。！！
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12
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。
三、影响计算简图选取的主要因素：
1、结构的重要性,重要结构 —— 精；次要结构 —— 粗；
2、设计阶段：初步设计 —— 粗；技术设计 —— 精；
3、计算问题的性质：静力计算 —— 精；
动力计算 —— 粗；
4、计算工具：先进 —— 精；
简陋 —— 粗。
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§ 1.3 结构的计算简图
13
四、结构简化的几个 主要 方面
1,结构体系的简化
一般结构实际上都是空间结构，各部相连成为一空间整体，
以承受各方向可能出现的荷载。
在多数情况下，常忽略一些次要的空间约束，而将实际结
构分解为平面结构。
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
用结点间距表示，荷载作用于轴线上。
3、结点的简化
杆件间的连接区通常简化成为三种理想情况：
（ 1）铰结点：约束各杆端不能相对移动，但可相对转动；
可以传递力，不能传递力矩。
（ 2）刚结点：连接各杆端既不能相对移动，又不能相对
转动；既可以传递力，又可传递力矩。
（ 3）组合结点：是一些杆端为刚结，另一些杆端为铰
结。！！
示例
14
4、支座的简化
（ 1） 滚轴支座,约束杆端不能竖向移动，但可水平移动
和转动。只有竖向反力。
（ 2）定向支座：允许杆端沿一定方向自由移动，而沿其
它方向不能移动，也不能转动。
（ 3）固定端：约束杆端不能移动也不能转动，有三个反
力分量。
（ 4） 铰支座,约束杆端不能移动，但可以转动。有两个
互相垂直的反力，或合成为一个合力。
5、材料的性质的简化
对组成结构的建筑材料，一般都假定为均匀连续、各向
同性、完全弹性 (或弹塑性 )。
6、荷载的简化 体力和面力均简化为
作用在轴线上的分布荷载和集中荷载。！！
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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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17
例 3：
18
细石混凝土填充
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例 4：
19
细石混凝土填充
例 3：
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例 4：
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超静定结构
静定结构
?按连接方法，结构可分为：
?按计算方法，结构可分为：
静定结构、超静定结构
?按空间概念，结构可分为：
平面结构、空间结构
1、梁
3、桁架
5、组合结构
4、刚架
2、拱
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§ 1.4 杆件结构的分类
27
平面结构
空间结构
?
28
?按作用时间的久暂可分为,
1、恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。
2、活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。
?按作用位置是否改变可分为：
1、固定荷载：作用位置固定不变。
2、移动荷载：作用位置是移动的。
?按作用性质可分为：
1、静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极
其缓慢。
2、动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
§ 1.5 荷载的分类
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