《结构力学》课程授课教案（讲义）第一章 绪论 1.1 结构力学的学科内容和任务

结构力学（英文名称：Structuralmechanics）是土木工程类各专业重要的专业基础课。其主要研究任务是：讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图的合理选择；讨论结构内力和变形的计算方法，进行结构的强度和刚度的验算；讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。其目标是使学生掌握系统的结构力学知识；提高结构计算能力，能熟练地分析计算土木工程结构的力学性能；培养学生的分析能力和科学作风；为学习有关专业课程（钢筋混凝土结构、钢结构、地基基础等）、为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好扎实的理论基础。1.1.1结构工程结构：建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分，简称结构。(1）建筑结构Ca实景图b骨架图图1-1某建筑结构图1为一栋高层建筑，如果除去它的装饰、围护墙、门窗、防水隔热设施、水电设施等部分，就剩下一个如图1b所示的钢筋混凝土的骨架。它承受着包括自重、雪、风、地震以及建筑物内的活荷载、设备造成的荷载，而对整个建筑物起到支撑作用。这个骨架即结构。由于它是用于房屋建筑的，所以它属于建筑结构，或称房屋结构。（2）桥梁结构C图1-2武汉长江二桥

结构力学（英文名称：Structural mechanics）是土木工程类各专业重要的专业基础课。 其主要研究任务是：讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图的合理选择；讨论结 构内力和变形的计算方法，进行结构的强度和刚度的验算；讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用 下的结构反应。 其目标是使学生掌握系统的结构力学知识；提高结构计算能力，能熟练地分析计算土木工程结 构的力学性能；培养学生的分析能力和科学作风；为学习有关专业课程（钢筋混凝土结构、钢结 构、地基基础等）、为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好扎实的理论基础。 1.1.1 结构 工程结构：建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分，简称结构。 （1）建筑结构 图1为一栋高层建筑，如果除去它的装饰、围护墙、门窗、防水隔热设施、水电设施等部分，就 剩下一个如图1b所示的钢筋混凝土的骨架。它承受着包括自重、雪、风、地震以及建筑物内的活荷 载、设备造成的荷载，而对整个建筑物起到支撑作用。这个骨架即结构。由于它是用于房屋建筑 的，所以它属于建筑结构，或称房屋结构。 （2）桥梁结构

武汉长江二桥位于武汉长江大桥下游6.8公里处，全桥长4678米，其中正桥1877米，设六车道双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主跨400米，桥梁宽29.4米。（3）隧道结构C武汉市城快速轨道交通网络规划寿方需（选聚年）佛青花园长江麟道图1-3武汉长江隧道长江隧道工程自汉口黄石路越江至武昌三层楼附近。全长3609米，其中，越江沉管段1380米，江北岸坡隧道880米，江北道段183米，江南岸坡隧道1010米，江南引道段156米。横断面总宽34.9米，总高9.2米，净高4.5米。横断面为三孔一管廊，包括2个汽车孔道（双向四车道）、1个地铁孔道（为规划拟建的地铁二号线预留）和1个附属管廊。（4）地下结构C图1-4地下结构（5）水工结构C图1-5a三峡大坝鸟瞰图图1-5b三峡大坝的闸门三峡工程枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物等三大部分组成长虹卧波的三峡大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长2309.47米，坝顶海拨高度185米。坝址区河谷开阔，两岸岸坡平缓

武汉长江二桥位于武汉长江大桥下游6.8公里处，全桥长4678米，其中正桥1877米，设六车道； 双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主跨400米，桥梁宽29.4米。 （3）隧道结构 长江隧道工程自汉口黄石路越江至武昌三层楼附近。全长3609米，其中，越江沉管段1380米， 江北岸坡隧道880米，江北引道段183米，江南岸坡隧道1010米，江南引道段156米。横断面总宽 34.9米，总高9.2米，净高4.5米。横断面为三孔一管廊，包括2个汽车孔道（双向四车道）、1个地铁 孔道（为规划拟建的地铁二号线预留）和1个附属管廊。 （4）地下结构 （5）水工结构 三峡工程枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物等三大部分组成长虹卧波的三峡大坝， 为混凝土重力坝，坝轴线全长2309.47米，坝顶海拔高度185米。坝址区河谷开阔，两岸岸坡平缓

大坝建筑物基础为坚硬完整的花岗岩体。(6）其他C图1-6a板壳图1-6b塔架图1-6c刚架图1-6d桁架1.1.2结构分类（1）按几何的角度分表1-1结构的分类名称特点实例杆件结构梁、拱、刚架、桁架由杆件组成的结构，是结构力学的研究对象板壳结构又称壁结构，其厚度要比长度和宽度小得多壳体屋盖实体结构长、宽、厚三个尺度大小相仿水工结构中的重力坝(2）其它分类1）按建筑材料分混凝土结构（素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土）、钢结构、钢-混凝土组合结构（钢－混凝土梁板结构、钢骨混凝土结构和钢管混凝土结构）、砌体结构、木结构。2）按结构体系分：墙体结构体系（砌体墙、钢筋混凝土剪力墙和钢骨混凝土剪力墙）、框架结构体系、排架结构、框架剪力墙结构体系、筒体结构3）按结构层数分单层、多层、高层（大于等于10层或高度超过30m）

大坝建筑物基础为坚硬完整的花岗岩体。 （6）其他 1.1.2 结构分类 （1）按几何的角度分 表1-1 结构的分类 名称 特点 实例 杆件结构 由杆件组成的结构，是结构力学的研究对象 梁、拱、刚架、桁架 板壳结构 又称壁结构，其厚度要比长度和宽度小得多 壳体屋盖 实体结构 长、宽、厚三个尺度大小相仿 水工结构中的重力坝 （2）其它分类 1）按建筑材料分 混凝土结构（素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土）、钢结构、钢－混凝土组合结构（钢－混 凝土梁板结构、钢骨混凝土结构和钢管混凝土结构）、砌体结构、木结构。 2）按结构体系分： 墙体结构体系（砌体墙、钢筋混凝土剪力墙和钢骨混凝土剪力墙）、框架结构体系、排架结构、 框架剪力墙结构体系、筒体结构 3）按结构层数分 单层、多层、高层（大于等于10层或高度超过30m）

4）按空间作用分壳体结构、网架结构、悬索结构课外作业：收集身边的结构（图片），并加以分析。1.1.3结构力学的研究内容和任务（1）结构力学与相关力学课程的关系理论力学：研究物体机械运动的基本规律。例如我们已经熟知的物体静力平衡条件等材料力学：研究杆件的强度、刚度和稳定性。例如杆件受拉（压）、弯曲、扭转时的应力计算；材料强度条件；梁的变形计算；压杆稳定等结构力学：以杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究在外力因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的几何组成规律。（理解强度、刚度、稳定性、动力反应及结构的几何组成规律的概念）引伸：弹塑性力学（研究实体结构和板壳结构，研究生课程），振动力学、计算力学、水力学、断裂力学等。（2）研究任务讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图的合理选择；讨论结构内力和变形的计算方法，进行结构的强度和刚度的验算；讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。目标：对实际结构的受力分析一一结合钢筋混凝土、地基基础等课程，能够应用所学的知识解决实际问题。1.1.3学习方法（1）注重力学概念；（2）活学活用，理论联系实际；（3）多练，多想，提高计算能力（4）培养自学能力

4）按空间作用分 壳体结构、网架结构、悬索结构 课外作业：收集身边的结构（图片），并加以分析。 1.1.3 结构力学的研究内容和任务 （1）结构力学与相关力学课程的关系 理论力学：研究物体机械运动的基本规律。例如我们已经熟知的物体静力平衡条件等。 材料力学：研究杆件的强度、刚度和稳定性。例如杆件受拉（压）、弯曲、扭转时的应力计 算；材料强度条件；梁的变形计算；压杆稳定等 结构力学：以杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究在外力因素作用下结构的内力和变 形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的几何组成规律。 （理解强度、刚度、稳定性、动力反应及结构的几何组成规律的概念） 引伸： 弹塑性力学（研究实体结构和板壳结构，研究生课程），振动力学、计算力学、水力学、断裂力 学等。 （2）研究任务 讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图的合理选择； 讨论结构内力和变形的计算方法，进行结构的强度和刚度的验算； 讨论结构的稳定性以及在动力荷载作用下的结构反应。 目标： 对实际结构的受力分析――结合钢筋混凝土、地基基础等课程，能够应用所学的知识解决实际 问题。 1.1.3 学习方法 （1）注重力学概念； （2）活学活用，理论联系实际； （3）多练，多想，提高计算能力； （4）培养自学能力