结构力学（上）：结构分类与分析

由建筑材料按照一定方式组成并能承受、传递荷载的构筑物称为工程结构，简称为结构。结构的定义包含两层：结构的组成是建筑材料，结构的作用是承受、传递荷载。常见的土木工程结构有房屋、桥梁、电视塔、隧道、水坝等。顾名思义，结构力学是对结构进行力学分析的一门学科。

结构的力学特性与结构自身的几何特征密切相关。按照结构的几何特征可对其进行如下分类。

杆件结构——由若干根杆件组成的结构。杆件的几何特征是其长度尺寸远大于横截面的尺寸，如梁、刚架、桁架等结构形式。图1-5所示为一空间桁架结构。

图1-5　空间桁架结构

板壳结构——也称为薄壁结构。其几何特征是构件的厚度尺寸远小于其长度和宽度尺寸。外形为平面时称为薄板结构（图1-6）；外形为曲面时称为薄壳结构（图1-7）。土木工程中房屋的屋面板、楼板等属于薄板结构，而汽车、轮船等的外壳属于薄壳结构。

图1-6　薄板结构

图1-7　薄壳结构

实体结构——结构的几何特征是长、宽、高三个方向尺度的数量级相同，如水工结构中的重力坝（图1-8）等。

图1-8　实体结构

结构力学的研究对象主要是杆件结构，其具体任务是：(www.xing528.com)

（1）研究结构在荷载等因素作用下的内力和位移的计算。在求出内力和位移之后，便可利用材料力学的方法按强度条件和刚度条件选择或验算截面尺寸，在结构力学中这类问题一般就不再叙述。

（2）研究结构的稳定性计算，以及动力荷载作用下结构的反应。

（3）研究结构的组成规则和合理形式等问题。

结构力学是一门技术基础课，它一方面要用到数学、理论力学和材料力学等课程的知识，另一方面又为学习建筑结构、桥梁、隧道等课程提供必要的基础理论和计算方法。

结构力学的计算方法主要依据的条件：①力系平衡条件，注意整体平衡与局部平衡相结合；②变形连续条件，即几何条件；③物理条件，即力与变形的关系。

随堂练习

1.结构力学的主要研究对象是__。

2.按照几何特征，结构可以分为三类，即______、______、____。