《结构基本计算原理》课件

《结构基本计算原理》课件介绍本课件将深入探讨结构基本计算原理，包括结构力学的基本概念、计算方法和应用课程内容涵盖静力学、材料力学、结构分析等方面，并结合实际工程案例进行讲解什么是结构支撑作用抵抗变形结构的主要功能是支撑和承结构能够抵抗外力的作用，受负载，确保建筑物的稳定防止建筑物过度变形或坍塌性和安全性传递载荷结构将外部负载传递到基础，保证建筑物的安全性和使用寿命结构的组成部分基础柱梁墙结构的基础是结构的底部，柱是垂直的构件，主要用于梁是水平的构件，主要用于墙是围护结构，用于分隔空承载整个结构的重量，将结支撑上部结构的荷载支撑楼板、屋顶等间，保护内部环境构的荷载传递到地基上力的概念和分类力的概念力的分类力是物体之间的相互作用物体之间发生相互作用时，就力可以根据力的性质、作用方式、作用效果等进行分类会产生力，力是使物体产生形变或运动的原因根据力的性质，力可以分为重力、弹力、摩擦力、压力、拉力等根据力的作用方式，力可以分为集中力、分布力等力的表示方法力可以用大小、方向和作用点三个要素来表示可以用箭头来表示力的大小、方向和作用点箭头长度表示力的大小，箭头方向表示力的方向，箭头起点表示力的作用点力的作用力的方向力的作用点

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2.12力具有大小和方向，力的力的作用点是指力作用在方向决定了物体运动的方物体上的位置，力的作用向点决定了力的作用效果力的效果力的平衡

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4.34力的作用可以改变物体的当作用在物体上的合力为运动状态，使其加速、减零时，物体保持静止或匀速或改变运动方向速直线运动力的合成与分解力的合成多个力共同作用于物体，可以合成一个等效力平行四边形法则以两个力为邻边作平行四边形，对角线表示合力方向和大小力的分解将一个力分解为两个或多个分力，满足合成后的力等于原力正交分解将力分解为互相垂直的两个分力，方便计算和分析平面力系的平衡条件平面力系是指所有力都作用在一个平面上的力系平面力系的平衡条件是指，当作用在物体上的所有力相互平衡时，物体将保持静止或匀速直线运动平面力系的平衡条件可以用以下两个方程式表示:12∑X=0∑Y=0水平方向上的力之和为零垂直方向上的力之和为零这两个方程式表明，物体在水平和垂直方向上都处于平衡状态只有满足这两个条件，物体才能保持静止或匀速直线运动满足这两个条件的力系称为平衡力系空间力系的平衡条件空间力系是指作用在刚体上的力，这些力在空间中具有不同的方向和大小空间力系平衡条件是指当作用在刚体上的所有力合力为零时，刚体处于平衡状态空间力系平衡条件可分为三个独立的方程，，∑Fx=0∑Fy=0∑Fz=0这三个方程分别表示作用在刚体上的所有力的水平分量、垂直分量和纵向分量的合力为零空间力系平衡条件的应用范围很广，例如建筑结构、机械设计、航空航天等领域集中力系的平衡条件条件一所有外力的合力为零条件二所有外力的合力矩为零集中力系是指作用于刚体上的几个集中力组成的力系当集中力系满足上述两个条件时，该力系处于平衡状态分布力系的平衡条件分布力系是指作用在物体上，且沿某一方向分布的力例如，建筑物屋顶上的雪荷载，就属于分布力系分布力系的平衡条件是指，当作用于物体上的分布力系满足一定条件时，物体将处于平衡状态平衡条件公式合力为零∑F=0合力矩为零∑M=0内力与外力外力内力外力是作用于结构的外部力量，如重力、风力、地震力等内力是结构内部各部分之间相互作用的力，是外力的平衡力静定结构与静不定结构静定结构结构中未知力数目等于独立平衡方程数目仅用平衡方程即可求解内力静不定结构需要考虑变形协调方程或其他补充条件平衡方程不足以确定结构内力静定结构的计算建立平衡方程1利用力的平衡条件求解未知力2解方程组得到结果确定受力情况3分析结构中各部分受力静定结构的计算是根据结构的几何关系和受力情况，利用力的平衡条件和材料力学的基本原理来求解结构内部力和位移等参数力的分布图力的分布图是描述结构体上外力分布情况的图形它可以直观地反映外力的大小、方向和作用点，帮助工程师理解结构的受力状态力的分布图通常包括荷载的类型、大小、方向和作用点等信息内力图的绘制内力图是用来表示结构中各截面内力大小和方向的图形内力图可以帮助工程师了解结构的受力情况，以及在结构设计中需要考虑哪些因素绘制内力图需要先进行受力分析，确定结构的内力分布情况然后，根据内力分布情况，将内力大小和方向绘制在结构的截面上，形成内力图内力图可以分为三种弯矩图、剪力图和轴力图弯矩图表示结构中各截面上的弯矩大小和方向；剪力图表示结构中各截面上的剪力大小和方向；轴力图表示结构中各截面上的轴力大小和方向受力分析的步骤确定研究对象1明确分析的目标结构或构件，并确定其边界和约束条件绘制受力图2将所有作用在研究对象上的外力，包括集中力、分布力和约束力，清晰地标示在受力图上进行力的分解3将所有外力分解为水平和垂直分力，以便更好地分析力的平衡和传递应用平衡方程4根据力的平衡原理，建立平衡方程，求解未知的力或力矩验证结果5验证结果是否合理，并确保力的平衡和结构的稳定性杆件内力的分析截面法内力种类

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2.12将杆件在某截面处假想切断，研究截面上的内力轴力、剪力、弯矩内力符号规定内力图

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4.34正负号表示内力方向与预定方向一致或相反将杆件上各截面的内力值绘制成图梁的内力分析剪力与弯矩弯矩图剪力图集中力与分布力梁的内力分析涉及计算梁承弯矩图表示梁上每个点处的剪力图显示了梁上每个点处内力分析需要考虑不同类型受的剪力和弯矩，这对评估弯矩大小，可帮助确定梁中的剪力大小，帮助理解梁的的载荷，如集中力、分布力梁的强度和稳定性至关重要最危险的部位承载能力以及它们的组合框架的内力分析框架结构特点受力情况框架结构通常由梁、柱和节框架结构会受到各种荷载，点组成，并通过刚性连接连包括自身重量、外力、风力接在一起等等内力种类分析方法框架结构内部会产生各种内可以使用多种方法分析框架力，包括轴力、剪力、弯矩结构的内力，例如力法、位移法等平面桁架的内力分析节点法截面法弯矩线图的绘制弯矩线图是反映结构中弯矩变化情况的图形，绘制弯矩线图需要确定弯矩的值和方向弯矩线图的绘制步骤包括确定截面上的弯矩值、绘制弯矩线图、标注弯矩值和方向弯矩线图在结构设计中具有重要的作用，它能够帮助工程师了解结构的弯矩分布情况，从而进行合理的结构设计剪力线图的绘制步骤一确定截面位置步骤二计算剪力值步骤三绘制剪力图首先选择梁上需要绘制剪力线图的截根据截面位置和外力的作用情况，计将计算得到的剪力值在横坐标上绘制面位置，并根据力的方向确定剪力方算截面上剪力的大小和方向成图，并连接各点，即可得到剪力线向图轴力线图的绘制轴力线图是用来表示杆件在受力状态下，其内部轴力的变化规律的图形轴力线图横坐标代表杆件长度，纵坐标代表轴力大小，轴力线图可以直观地反映杆件内部轴力的分布情况轴力线图在工程结构设计和分析中具有重要作用，可以帮助工程师了解杆件内部应力分布情况，进而进行结构优化设计变形分析的基本原理结构的响应位移和应变结构在载荷作用下会发生形变形包括位移和应变，位移变，形变是结构对载荷的响是结构各点位置的变化，应应，反映了结构的刚度和承变是材料内部的形变程度载能力力学关系应用价值变形分析基于材料力学理论变形分析可以预测结构的变，通过建立力、位移、应力形程度，确保结构的安全性、应变之间的关系来分析结和可靠性，为结构设计提供构的变形行为指导力位移关系-弹性力弹性力与位移成正比，比例系数称为刚度结构变形结构在载荷作用下产生的位移，反映结构的刚度和稳定性力位移曲线-描述结构在不同载荷作用下的变形规律，用于分析结构的承载能力应变应力关系-应力应变应力是指作用在材料截面上的外力，它衡量了材料内部的应变是指材料在受力作用下发生的形变程度，它反映了材抵抗变形的能力料在受到外力作用后的形变大小应力的大小通常用帕斯卡（）或兆帕（）表示，并应变是一个无量纲量，它通常用百分比（）或百万分率Pa MPa%分为正应力（拉伸或压缩）和切应力（剪切）两种类型（）表示，并分为正应变（拉伸或压缩）和切应变（ppm剪切）两种类型位移分析的步骤建立模型1定义结构的几何形状和材料性质施加荷载2确定作用在结构上的所有外力求解方程3利用平衡方程和材料力学原理计算结构的位移结果分析4分析结构的位移分布和最大位移值位移分析是结构分析的重要步骤，可以帮助工程师了解结构在荷载作用下的变形情况常见结构的位移分析梁的位移分析柱的位移分析12梁的位移分析主要研究梁柱的位移分析主要关注柱在荷载作用下的挠度和转的轴向位移和侧向位移，角变化，可以使用叠加法需要考虑柱的截面形状、、积分法等方法进行计算材料性质和荷载情况框架的位移分析桁架的位移分析34框架的位移分析较为复杂桁架的位移分析主要关注，需要考虑框架的整体稳杆件的轴向变形，可以使定性，并进行节点位移的用节点位移法、力法等方计算，通常使用矩阵法进法进行计算行分析结构计算中的重要概念安全系数结构可靠度安全系数是结构设计中重要的概结构可靠度是指结构在规定的使念，它表示结构实际承载能力与用寿命内，在各种荷载和环境条设计荷载的比值安全系数的取件下，安全可靠地完成预定功能值与结构类型、材料特性以及荷的概率载条件等因素有关结构刚度结构稳定性结构刚度是指结构在荷载作用下结构稳定性是指结构在荷载作用抵抗变形的能力刚度是结构的下保持其平衡状态的能力稳定重要性能指标，它与结构的材料性是结构安全的重要保证，它与特性、截面尺寸以及结构形式等结构的几何形状、支撑条件以及因素有关材料特性等因素有关总结与展望本课程介绍了结构基本计算原理，包括力的概念、平衡条件、内力、变形分析等掌握这些知识对于理解和分析结构的力学行为至关重要，为后续学习更复杂的结构设计和分析打下基础。