结构力学读书报告

第一篇：结构力学读书报告

姓名：图尔荪江·斯拉吉 学号：1083310402

理论力学、材料力学以及结构力学的关系

摘要 通过学习一个学期的结构力学课程对结构力学分析及计算有了一定的基础。为了更好的巩固对结构力学的知识，全面加强力学计算的能力进而为了准确计算实际工程中遇到的各种问题我觉得很有必要认识清楚结构力学、理论力学以及材料力学的联系及区别。

引言 为了深刻认识三大力学之间的关系先要对各个力学的基本意义、研究方向、研究任务、发展简史及现在工程应用当中的不可忽视的作用进行进一步研究

正文

一，三大力学的基本定义：

理论力学：理论力学是机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学科，也称经典力学。是力学的一部分，也是大部分工程技术科学理论力学的基础。其理论基础是牛顿运动定律，故又称牛顿力学。20世纪初建立起来的量子力学和相对论，表明牛顿力学所表述的是相对论力学在物体速度远小于光速时的极限情况，也是量子力学在量子数为无限大时的极限情况。对于速度远小于光速的宏观物体的运动，包括超音速喷气飞机及宇宙飞行器的运动，都可以用经典力学进行分析。

材料力学：研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。

结构力学：结构力学是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统，包括杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。

二，研究方向：

理论力学：理论力学主要研究刚体系的平衡条件和运动的基本规律。它的研究对象是刚体，与物体形变无关，主要是单纯的力与力，力与物体之间的关系，是承上启下的一门力学基础课。同时理论力学是一门理论性较强的技术基础课，随着科学技术的发展，工程专业中许多课程均以理论力学为基础。理论力学遵循正确的认识规律进行研究和发展。人们通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次的科学试验，经过分析、综合和归纳，总结出力学的最基本的理论规律。

材料力学：材料力学主要是研究单个材料的力学性能，形变与力的关系。它主要研究单根杆件的强度、刚度、和稳定性。

结构力学:结构力学的研究对象主要是杆件结构。三，研究任务

理论力学：理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。理论力学所研究的对象（即所采用的力学模型）为质点或质点系时，称为质点力学或质点系力学；如为刚体时，称为刚体力学。因所研究问题的不同，理论力学又可分为静力学、运动学和动力学三部分。

静力学研究物体在力作用下处于平衡的规律。运动学研究物体运动的几何性质。动力学研究物体在力作用下的运动规律。

理论力学的重要分支有振动理论、运动稳定性理论、陀螺仪理论、变质量体力学、刚体系统动力学、自动控制理论等。这些内容，有时总称为一般力学。

理论力学与许多技术学科直接有关，如水力学、材料力学、结构力学、机器与机构理论、外弹道学、飞行力学等，是这些学科的基础。

材料力学：研究材料在外力作用下破坏的规律、为受力构件提供强度，刚度和稳定性计算的理论基础条件、解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。材料力学基本假设1 连续性假设——组成固体的物质内毫无空隙地充满了固体的体积。2均匀性假设－－在固体内任何部分力学性能完全一样3 各向同性假设——材料沿各个不同方向力学性能均相同4 小变形假设——变形远小于构件尺寸，便于用变形前的尺寸和几何形状进行计算研究内容在人们运用材料进行建筑、工业生产的过程中，需要对材料的实际承受能力和内部变化进行研究，这就催生了材料力学。运用材料力学知识可以分析材料的强度、刚度和稳定性。材料力学还用于机械设计使材料在相同的强度下可以减少材料用量，优化机构设计，以达到降低成本、减轻重量等目的。在材料力学中，将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体。但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际方法对材料进行实验比较。材料在机构中会受到拉伸、压缩、弯曲、扭转及其组合等变形。根据胡克定律，在弹性限度内，物体的应力与应变成线性关系。

结构力学：研究在工程结构在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律；分析不同形式和不同材料的工程结构，为工程设计提供分析方法和计算公式；确定工程结构承受和传递外力的能力；研究和发展新型工程结构。

观察自然界中的天然结构，如植物的根、茎和叶，动物的骨骼，蛋类的外壳，可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关，而且和它们的造型有密切的关系，很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度，还要做到用料省、重量轻．减轻重量对某些工程尤为重要，如减轻飞机的重量就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。从他们的研究方向和研究对象容易看出 材料力学主要是从理论力学的静力学发展而来，因为刚体是不会变形的，材料力学就是研究物体在发生形变以后的一些问题，比如说刚度，强度，稳定性等等。理论力学无法解答超静定问题，但是在材料力学中可以根据变形协调方程或者一些边界约束条件可以解答超静定问题，这是材料力学比理论力学更丰富的地方。而且材料力学在解释实际生活中的问题时时把问题工程化。另外动载荷和疲劳失效问题材料力学中也有涉及但不是重点。而理论力学和材料力学不能解决的问题结构力学有效的解决了。结构力学就更加深化了，研究的是各种杆件的组合结构，扩展到了空间，各加复杂化，实际化。

四，发展简史

理论力学：力学是最古老的科学之一，它是社会生产和科学实践长期发展的结果。随着古代建筑技术的发展，简单机械的应用，静力学逐渐发展完善。公元前5～前4世纪，在中国的《墨经》中已有关于水力学的叙述。古希腊的数学家阿基米德（公元前3世纪）提出了杠杆平衡公式（限于平行力）及重心公式，奠定了静力学基础。荷兰学者S.斯蒂文（16世纪）解决了非平行力情况下的杠杆问题，发现了力的平行四边形法则。他还提出了著名的“黄金定则”，是虚位移原理的萌芽。这一原理的现代提法是瑞士学者约翰第一·伯努利于1717年提出的。

动力学的科学基础以及整个力学的奠定时期在17世纪。意大利物理学家伽利略创立了惯性定律，首次提出了加速度的概念。他应用了运动的合成原理，与静力学中力的平行四边形法则相对应，并把力学建立在科学实验的基础上。英国物理学家牛顿推广了力的概念，引入了质量的概念，总结出了机械运动的三定律(1687年)，奠定了经典力学的基础。他发现的万有引力定律，是天体力学的基础。以牛顿和德国人G.W.莱布尼兹所发明的微积分为工具，瑞士数学家L.欧拉系统地研究了质点动力学问题，并奠定了刚体力学的基础。

材料力学：<1> 独立学科的标志及杆件的拉伸问题

通常认为，意大利科学家伽利略《关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明》—书的发表（1638年）是材料力学开始形成一门独立学科的标志。在该书中这位科学巨匠尝试用科学的解析方法确定构件的尺寸，讨论的第—问题是直杆轴向拉伸问题，得到承载能力与横截面积成正比而与长度无关的正确结论。

<2> 梁的弯曲问题

在《关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明》一书中，伽利略讨论的第二个问题是梁的弯曲强度问题。按今天的科学结论，当时作者所得的弯曲正应力公式并不完全正确，但该公式已反映了矩形截面梁的承载能力和bh2（b、h分别为截面的宽度和高度）成正比，圆截面梁承载能力和d3（d为横截面直径）成正比的正确结论。对于空心梁承载能力的叙述则更为精彩，他说，空心梁“能大大提高强度而无需增加重量，所以在技术上得到广泛的应用。在自然界就更为普遍了。这样的例子在鸟类的骨骼和各种芦苇中可以看到，它们既轻巧，而又对弯曲和断裂具有相当高的抵抗能力”。

梁在弯曲变形时，沿长度方向的纤维中有一层既不伸长也不缩短者，称为中性层。早在1620年荷兰物理学家和力学家比克门发现，梁弯曲时一侧纤维伸长、另一侧纤维缩短，必然存在既不伸长也不缩短的中性层。英国科学家胡克（Hooke R）于1678年也阐述了同样的现象，但他们都没有述及中性层位置问题。首先论及中性层位置的是法国科学家马略特。其后莱布尼兹、雅科布•伯努利、伐里农等人及其他学者的研究工作尽管都涉及了这一问题，但都没有得出正确的结论。18世纪初，法国学者帕伦对这一问题的研究取得了突破性的进展。直到1826年纳维才在他的材料力学讲义中给出正确的结论：中性层过横截面的形心。

平截面假设是材料力学计算理论的重要基础之一。雅科布•伯努利于1695年提出了梁弯曲的平截面假设，由此可以证明梁（中性层）的曲率和弯矩成正比。此外他还得到了梁的挠曲线微分方程。但由于没有采用曲率的简化式，且当时尚无弹性模量的定量结果，致使该理论并没有得到广泛的应用。

梁的变形计算问题，早在13世纪纳莫尔已经提出，此后雅科布•伯努利、丹尼尔•伯努利、欧拉等人都曾经研究过这一问题。1826年纳维在他材料力学讲义中得出了正确的挠曲线微分方程式及梁的弯曲强度的正确公式，为梁的变形与强度计算问题奠定了正确的理论基础。

俄罗斯铁路工程师儒拉夫斯基于1855年得到横力弯曲时的切应力公式。30年后，他的同胞别斯帕罗夫开始使用弯矩图，被认为是历史上第一个使用弯矩图的人。

<3> 关于杆件扭转问题

对于圆轴扭转问题，可以认为法国科学家库仑分别于1777年和1784年发表的两篇论文是具有开创意义的工作。其后英国科学家杨在1807年得到了横截面上切应力与到轴心距离成正比的正确结论。此后，法国力学家圣维南于19世纪中叶运用弹性力学方法奠定了柱体扭转理论研究的基础，因而学术界习惯将柱体扭转问题称为圣维南问题。闭口薄壁杆件的切应力公式是布莱特于1896年得到的；而铁摩辛柯、符拉索夫和乌曼斯基则对求解开口薄壁杆件扭转问题做出了杰出的贡献。

<4> 关于压杆稳定问题

压杆在工程实际中到处可见，第11章已经述及压杆的失稳现象。早在文艺复兴时期，伟大的艺术家、科学家和工程师达•芬奇对压杆做了一些开拓性的研究工作。荷兰物理学教授穆申布罗克于1729年通过对于木杆的受压实验，得出“压曲载荷与杆长的平方成反比的重要结论”。众所周知，细长杆压曲载荷公式是数学家欧拉首先导出的。他在1744年出版的变分法专著中，曾得到细长压杆失稳后弹性曲线的精确描述及压曲载荷的计算公式。1757年他又出版了《关于柱的承载能力》的论著（工程中习惯将压杆称为柱），纠正了在1744年专著中关于矩形截面抗弯刚度计算中的错误。而大家熟知的两端铰支压杆压曲载荷公式是拉格朗日在欧拉近似微分方程的基础上于1770年左右得到的。1807年英国自然哲学教授杨、1826年纳维先后指出欧拉公式只适用于细长压杆。1846年拉马尔具体讨论了欧拉公式的适用范围，并提出超出此范围的压杆要依*实验研究方可解决问题的正确见解。关于大家熟知的非细长杆压曲载荷经验公式的提出者，则众说纷云，难于考证。一种说法是瑞士的台特迈尔和俄罗斯的雅辛斯基都曾提出过有关压杆临界力与柔度关系的经验公式，雅辛斯基还用过许可应力折减系数计算稳定许可应力。

<5> 疲劳强度问题

随时间作周期性变化的应力，称为交变应力。构件在交变应力作用下，经一定循环次数发生的破坏，称为疲劳破坏。1839年巴黎大学教授庞赛洛特在讲课中首先使用了金属疲劳的概念。19世纪中期，随着铁路运输的发展，断轴的事故常有发生，引起人们对疲劳破坏现象的研究兴趣。当时沃勒首先在旋转弯曲疲劳试验机上进行开创性的试验研究，提出了应力一寿命图和疲劳极限的概念。为纪念他对疲劳强度研究工作所做的杰出贡献，人们将应力与疲劳破坏循环次数的关系曲线（即s—N曲线）称为沃勒曲线，尽管在他当时的研究工作中并没有使用这种曲线。

其后，盖帕尔和古德曼）分别研究了平均应力对寿命的影响，后者还提出了考虑平均应力影响的简单理论。此后，高夫对多轴应力状态疲劳现象进行研究，将静应力强度理论引入多轴应力疲劳问题，并和波拉德共同提出解决多轴应力疲劳设计的Gough-Pollard公式，出版了第一本关于金属材料疲劳的专著

结构力学：人类在远古时代就开始制造各种器物，如弓箭、房屋、舟楫以及乐器等，这些都是简单的结构。随着社会的进步，人们对于结构设计的规律以及结构的强度和刚度逐渐有了认识，并且积累了经验，这表现在古代建筑的辉煌成就中，如埃及的金字塔，中国的万里长城、赵州安济桥、北京故宫等等。尽管在这些结构中隐含有力学的知识，但并没有形成一门学科。

就基本原理和方法而言，结构力学是与理论力学、材料力学同时发展起来的。所以结构力学在发展的初期是与理论力学和材料力学融合在一起的。到19世纪初，由于工业的发展，人们开始设计各种大规模的工程结构，对于这些结构的设计，要作较精确的分析和计算。因此，工程结构的分析理论和分析方法开始独立出来，到19世纪中叶，结构力学开始成为一门独立的学科。

19世纪中出现了许多结构力学的计算理论和方法。法国的纳维于1826年提出了求解静不定结构问题的一般方法。从19世纪30年代起，由于要在桥梁上通过火车，不仅需要考虑桥梁承受静载荷的问题，还必须考虑承受动载荷的问题，又由于桥梁跨度的增长，出现了金属桁架结构。

从1847年开始的数十年间，学者们应用图解法、解析法等来研究静定桁架结构的受力分析，这奠定了桁架理论的基础。1864年，英国的麦克斯韦创立单位载荷法和位移互等定理，并用单位载荷法求出桁架的位移，由此学者们终于得到了解静不定问题的方法。

基本理论建立后，在解决原有结构问题的同时，还不断发展新型结构及其相应的理论。19世纪末到20世纪初，学者们对船舶结构进行了大量的力学研究，并研究了可动载荷下的梁的动力学理论以及自由振动和受迫振动方面的问题。

20世纪初，航空工程的发展促进了对薄壁结构和加劲板壳的应力和变形分析，以及对稳定性问题的研究。同时桥梁和建筑开始大量使用钢筋混凝土材料，这就要求科学家们对钢架结构进行系统的研究，在1914年德国的本迪克森创立了转角位移法，用以解决刚架和连续梁等问题。后来，在20～30年代，对复杂的静不定杆系结构提出了一些简易计算方法，使一般的设计人员都可以掌握和使用了。

到了20世纪20年代，人们又提出了蜂窝夹层结构的设想。根据结构的“极限状态”这一概念，学者们得出了弹性地基上梁、板及刚架的设计计算新理论。对承受各种动载荷(特别是地震作用)的结构的力学问题，也在实验和理论方面做了许多研究工作。随着结构力学的发展，疲劳问题、断裂问题和复合材料结构问题先后进入结构力学的研究领域。

20世纪中叶，电子计算机和有限元法的问世使得大型结构的复杂计算成为可能，从而将结构力学的研究和应用水平提到了一个新的高度。

很明显，三大力学各有自己的独特发展历史，在这发展过程中也有同时性，相对性，互补性，相互促进性。他们是相互离不开的。本学学期在学习结构力学过程中深深体会到了认识清楚三大力学之间的关系对解决问题多么的重要。在解题过程中必须善于三大力学的分开运用和结合运用。不能以为结构力学是材料力学和理论力学的继续，更不能把单个力学拿出来当另两个力学的补充看，他们三个是相互补充的。要明白理论力学和材料力学是学好结构力学的基础和前提。从理论力学到材料力学再到结构力学应该有个阶梯型的学习过程，不能一下子跳到结构力学这样对求学者带来很大的难度，对他们的热情泼冷水，会影响学习感兴趣。虽然材料力学和理论力学看起来简单，但不能忽视这两大力学的熟练掌握，知识的巩固。作为一名工程师对三大力学应该有深刻的认识，应该达到一个能准确的应用到实际工程当中的水平，及应该具备顽强的科学素质遇到问题不放弃应该灵活运用所学的理论知识。结构是一个工程的命，没有熟练掌握结构力学，无从可谈一个结构的存在。在我们日常生活中时常遇到牵扯到力学的问题，在各个工程当中力学是无处不在的。有了准确的力学态度和计算能力才有了我们五彩缤纷的美丽世界。

第二篇：结构力学认识实习报告

结构力学认识实习报告

结构力学认识实习报告

引言：

为了让同学们到现场去近距离地观察、认识各种结构，了解结构的传力途径，区分构造物的结构和非结构部分，观察结点和支座的构造处理方式，以进一步加深对计算简图的理解，樊剑老师在6月7日带领我们进行了一个上午的结构力学认识实习。过程有点曲折，但最终还是勉强完成了此次认识实习任务。首先我们参观了光谷体育馆，接着去了一处正在建造的民房工地，由于天气原因，我们只参观了这两个地方。

一、光谷体育馆

1、综述

光谷体育馆坐落在我们学校主校区东南方，地处光谷开发区腹地，总建筑面积达26758平方米。毗邻武汉市武昌区主干道珞瑜路，建筑由一个主赛馆（40m×70m）、一个训练馆（36.5m×24m）及相关辅助设施组成，并结合环境设计形成一个集正式体育比赛、体育教学科研、大型群众集会等多项功能于一身的现代化大型综合场馆。

2、桁架拱结构

光谷体育馆顶部支撑主体结构为桁架拱结构，如图所示，三根拱结构之间由多根二力杆连接组成桁架拱结构，由材料力学知识可知，等截面的实心梁在荷载作用下弯矩沿杆长的分布是不均匀的，应力在其截面的分布也是不均匀的，因此材料的强度性能不能充分发挥；而桁架拱正好可以有效的解决这两个方面的问题。

进入光谷体育馆的内部，首先映入眼帘的便是这由桁架拱支撑起的壳形顶，显得非常宏伟；老师为我们详细讲解了顶部受力的具体情况：雨水等外部荷载作用于顶部板块结构上，板块等结构加上自身重力再作用于桁架拱结构上，桁架拱结构再传力于支座上。拱与拱之间还有一些起固定作用的钢结构，如图所示。整体结构简洁实用，既考虑了功能性，也考虑了经济性。

3、阶梯形看台

该体育馆可以容纳六千多人，总座位数6316座，其中固定座椅4054座，因此看台也是该体育馆的重要结构之一。从老师的讲解中得知，该看台是悬挑式结构，主要组成是钢筋混凝土，之所以选用钢筋混凝土这种材料，是充分考虑了该材料的力学性质的，钢筋混凝土材料综合了钢筋和混凝土两种材料的优点，抗压、抗拉、抗剪能力均很强，其次这种材料相对较为经济耐用。

4、墙体结构

现在一般的建筑均采用框架式结构，起支撑作用的结构主体是柱子，由于该建筑早已完工，柱结构早已被装饰墙体覆盖，因此也未能上图，便主要讲下墙体结构。在早期建筑中，墙体结构还是起支撑作用的，如现在的农村住房还多采用这种建筑方式，随着技术和生活水平的上升，人们对建筑的要求也越来越高，建筑的安全性受到很大的重视，而框架式结构建筑的安全性相对较高，因而也受到欢迎，现在的墙体结构一般起着装饰和隔离作用。

二、民房建筑施工工地

参观完光谷体育馆后，在老师的带领下，我们去了一处建筑施工工地简要地参观了下，由于天气不是很好，雨下的比较大，工地上的人也比较少，而且正在拆模，我们也不能深入进行观察，只能在外围简要地看了下，不过也认识了一些结构。

1、塔吊

塔吊是建筑施工上非常重要的起重工具，该工地上塔吊有好几台，可见该工程还是不小的。

从图上可以看出塔吊主体结构是立体桁架结构，可见桁架结构在工程上的应用还是很广泛的，其特点是显而易见的：各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布；由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力；结构布置灵活，应用范围非常广；桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度；在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座；这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构；更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。

2、结点

工程中各种杆件的连接当然不能忽视结点的存在，工程中有大量的结点存在，结点有两种：刚结点和铰结点。铰结点不能移动，但可以绕结点自由转动；刚结点既不能移动也不能转动。桁架结构中的结点一般可当作铰结点，如上面所讲的光谷体育馆中的桁架拱结构中的结点，还有塔吊中立体桁架结构的结点；

当然工程中刚结点也不少，如这次在工地上所见的，如塔吊每节桁架之间均由螺栓连接，因而是刚结点，又如工地上随处可见的脚手架，杆与杆之间的连接均采用螺栓连接，所形成的结点均为刚结点。

3、基面

由于工程设计需求，该楼建有地下室，且要达到防空要求，因而对基面的要求很高，听老师讲该基面是非常厚实的钢筋混凝土结构，对抗压及抗冲击性能要求很高，可以看成是一种板状结构。

4、框架结构

框架结构是一种比较安全的结构形式，如现场的脚手架，房屋的主要结构为框架结构，安全性高，抗震等级较高，其受力形式为：外部荷载及静荷载作用于楼面上，楼面加上自身重力作用于梁上，梁再加上自身重力作用于柱上，如此一层作用于一层，最后作用于地基上，各结构分工明确。

5、剪力墙

房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载{重力}的墙体，防止结构剪切破坏。如图所示

三、平时所见结构

以上便是本次认识实习的所见所得，其实平时我们也与各种结构打交道以下便是我平时所见的一些结构。

1、牛腿

在一些比较老的建筑中可以看到如图所示的结构：牛腿。悬臂体系的挂梁与悬臂间必然出现搁置构造，通常就将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿，又称梁托。

牛腿的作用是衔接悬臂梁与挂梁，并传递来自挂梁的荷载。在这里由于梁的相互搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半，却又要传递较大的竖直和水平反力，这就使它成为上部结构中的薄弱部位，设计中应对此处的构造予以足够的重视。这种结构在我们学院的结构大厅也可以看到。

2、屋檐

在老家可以看到如右图所示的屋檐结构，其主要作用是排水，避免雨水对墙体的危害，同时也起到了一定的美观作用，是一种外伸性结构。

3、梁

梁是我们生活中较为常见的结构之一，随处可见，从功能上分，有结构梁，如基础地梁、框架梁等，与柱、承重墙等竖向构件共同构成空间结构体系；有构造梁，如圈梁、过梁、连系梁等，起到抗裂、抗震、稳定等构造性作用。

如图可以看到梁是建筑结构必不可少的部分，结构设计中应该充分考虑其应用。本次认识实习，过程虽说有点曲折，天气不是很好，但收获还是不少：首先近距离对各种结构有了比较清楚地认识；其次对结构的传力途径有了更深的理解，对结构在图纸上和实际应用上的区别有了实物上的体验；最后对建筑的建造过程有了初步的了解，也认识到了自身在一些知识储备上还有欠缺，所要学习的东西还很多。

这样的实习机会在是非常难得的，它可以使我们对自身有更深的了解，也是对自身知识的检验，非常期待再次的实习机会。

袁拥桃

2015-6-11

第三篇：结构力学认识实习实习报告

结构力学认识实习实习报告

班级：土木1307 姓名：张林文 学号：U201315734 日

期

：

2015.06.07

结构力学认识实习之

——光谷体育馆与框架居民楼

一、引言

6月7号，虽然天公不作美，下起了大雨，但是我们土木七个班依然在老师的带领下开展了认识实习，我们大约八点二十在光谷体育馆集合，先是认真听老师讲解了光谷体育馆的大致结构及与我们所学知识的联系，随后我们又搭乘校车来到一处商品房工地，此时雨下的愈发大，但丝毫没有削减同学们的热情。我们分几批有序的参观完工地，老师依然热心的对某些结构进行讲解。此次参观的主要为拱结构和框架结构，看到了书本上的知识在现实中的运用。下面，让我详细汇报此次认识实习的收获。

二、光谷体育馆

1.简介

光谷体育馆坐落在华中科技大学主校区东南方，地处光谷开发区腹地，总建筑面积达26758平方米。毗邻武汉市武昌区主干道珞瑜路，建筑由一个主赛馆（40m×70m）、一个训练馆（36.5m×24m）及相关辅助设施组成，并结合环境设计形成一个集正式体育比赛、体育教学科研、大型群众集会等多项功能于一身的现代化大型综合场馆。华科体育馆与普通的体育馆不同采用了钢结构，跨度相当大，四面不需要支点，采用了钢结构，加大了受力平衡的难度，也使整个体育馆显得更美观，更实用。2.拱

无论是从外面还是进去向上观望，体育给我们最直观的感觉就是顶上就是一个有一个的拱形状，事实也是如此，如上图所示，体育馆上方最主要的结构就是这一个又一个的钢拱结构，因为体育馆要求内部空间较大，而内部又不能有柱子作为支撑，所以拱是最合适的选择，既能提供一个大的内部空间，又能保证应有的强度。光谷体育管内有南北向七根大拱，拱在竖直方向载荷的作用下，会将力传到支座，使支座产生水平反力。在这里，拱承受的载荷主要为自重以及上面外壳的重量，这里的拱顶端无铰连接，属于无铰拱，所以拱与支座的连接为刚性连接。

3.桁架

作为一个大型的体育馆，光谷体育馆里面的拱肯定不可能如书本上示意图只有一根普通杆组成，拱内部都是一个个桁架体系，用桁架体系有很多优点，因为杆件承受的是拉力或者压力，在截面积相同的状况下，与实心杆相比，杆件截面应力分布是均匀的，因此，材料的强度性能可以充分发挥作用，杆件的重量将大大减轻。桁架体系中各节点均为铰接，且荷载以及支座反力都作用在节点上。桁架与其他部分的连接也为铰接。荷载通过这一个个的铰连接传到支座上，保持结构的稳定。

3.梁

拱与拱之间通过梁连接，拱与梁的连接为铰接，梁的主要作用为承受外壳的荷载，将荷载传到拱上，再由拱将载荷传到支座上。根据所学知识，梁两端应为铰接，梁上既有弯矩又有剪力。梁的使用使整个屋面融为一体，保证了整体的稳定性。

4.地基

我们之前在内部参观的时候，一根根大拱横跨整个体育馆，我就想着这些主拱的水平推力是由什么来承担的，最后发现体育馆外部有这一个个很大的混凝土支撑地基，钢拱结构通过在荷载转化为轴力然后传给地基，很好的利用的钢筋混凝土的抗压特性提供足够的支座反力，从而使整个体育馆保持稳定。

三、某在建小区工地

参观完光谷体育馆，我们又搭乘校车来到了江夏区某建筑工地，此时雨下的更大了，而且出于安全考虑，我们要分批进行参观，但同学们的热情丝毫没有减退。由于天气的影响，我们并没有进入内部进行参观。我们在外面好奇的看着里面的结构，然后听着老师的讲解。1.框架结构主体 老师介绍说，现在大部分居明楼的设计都是框架结构，框架结构有很多优点。框架结构中，以简支梁为基础，主梁和次梁综合使用，结构形式简单，空间布局比较灵活。框架结构中有很多柱子作为支撑，梁支座在柱子上的即为主梁，支座于主梁上的就是次梁，最后楼板搭在梁上。荷载由板传到次梁再传到主梁，再由主梁传到柱子，所以主梁一般搭在柱子上，主梁和柱子刚结，次梁一般搭在主梁上，次梁和主梁铰接。主梁和柱子是承担整个建筑物安全的主要骨架，因此其强度和稳定性必须达标。而柱子如右图，一般采用现浇钢筋混凝土柱，柱子承受轴力，特别是有巨大的压力，所以柱子必须有良好的稳定性。

1.剪力墙

在现代高层建筑中，剪力墙是必不可少的一个构件，剪力墙是高层建筑为了增加抵御风力，地震等水平推力的能力。将转角处外墙与部分内墙与柱子结合起来，采用现浇钢筋混凝土结构，即为剪力墙。剪力墙所承受的荷载一般是自重和楼面荷载，通过楼面传递到剪力墙，竖向荷载除了在连梁（门窗洞口上的梁）内产生弯矩以外，在墙肢内主要产生轴力。

4.楼梯

因为此次我们没有进入房子内部进行参观，而楼梯又作为高层建筑一个必不可少的部分，因为我上网查阅了资料对楼梯的构造进行补充说明。按结构形式和受力特点，楼梯可分为板式、梁式、悬挑（剪刀）式和螺旋式，前两种属于平面受力体系，后两种则为空间受力体系。采用最多的是现浇钢筋混凝土板楼梯。梯段板和平台板都支承于平台梁上，楼梯大部分情况下承受的是活动竖直荷载，因此楼板上会有剪力和弯矩，与书上所介绍的移动荷载在简支梁上的受力情况有类似之处。

四、光谷人行天桥

从寝室到光谷步行街，光谷天桥是必须要经过的地方。平时天桥上的人流量也较大，每次走在上面，下面有车经过的时候，天桥都会颤动着。刚开始以为很不安全，后来研究一番后才知道其实这并没有什么影响。天桥的结构相对简单，虽然感觉脚下是混凝土，但其实他的主体是钢结构。桥面为一整个大钢板，两端各有两跟柱子作为支撑，由于承受的荷载只有自重以及人的荷载，所以荷载并不算大，这四根柱子是最重要的支撑结构。柱子与桥面间通过钢板连接，增强稳定性。选用钢结构施工简单，强度满足要求，虽整体在车辆经过是稍有晃动，但是不影响安全性。

五、实习体会、收获

本次在老师的带领下我们参观了两个完全不同的结构-钢拱结构和框架结构。在这次实习中，我们既看到了书本上知识在实际上的运用，又知道了书本上知识与实际的不同。这次实习也是对书本上知识的有力补充。当到了工地之后，亲眼看到梁，板，柱等具体结构，知道了书上理论化线条的实际化，让我更好的知道了这门课的意义与重要性。同时，我也明白了安全的重要性，老师要求我们进工地一定戴安全帽，这是从基础抓起。工地那么多的零件，结构确实有很多隐藏的危险。身为一名土木人，我更要好好学习，为祖国的建设贡献自己的力量。

第四篇：结构力学课程设计报告

结构力学课程设计报告

经过一周的学习和上机实习，我完成了老师布置的任务，也掌握了如何使用结构力学求解器进行杆系结构的分析计算，进一步掌握结构力学课程的基本理论和基本概念。同时，通过这次的实习，我阅读了很多相关的设计框图并编写和调试了结构力学程序，进一步提高了运用计算机进行计算的能力，为后续课程的学习、毕业设计及今后工作中使用计算机进行计算打下良好的基础。

这次结构力学实习让我们充分的运用了所学过的结构力学理论知识，通过学习结构力学求解器的使用方法，让我理解了许多过去没搞明白的结构力学知识，并将这些知识融会贯通，形成了一个较好的对整个制作过程的把握。

一个星期的结构力学实习过程让我得到的不仅仅是通过我们自己努力所取得的成果，还让我收获了许多平时学习生活中没学到的东西。

首先，让我学会了如何把书本上的知识联系到实际设计中去．以前只知道抱着书本死啃，却没有参透其中的真正含义，当我们面对真正的问题急待解决时却无从下手，所以即使你学的再好也终究会被现实所淘汰．这也正印证了那句哲理：实践才是检验真理的唯一标准．通过这次难忘的经历让我深刻的体会到：理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。其次，通过这次设计还让我学到了许多平时课本中所未涉及到的内容，比如在做题计算过程中所必须用到的公式编辑器等等。总之，如果你自己不去探索，也许你永远都不能接触到这些东西。最后，同学之间的互助和老师的指点也是我能完成这次实习的重要因素。

但也发现了自身很多的不足，我对结构力学的许多知识的认识还停留在表面，并没有深度探究这些知识的联系，这让我花了不少时间，有待改进。还有对计算结果数据的含义以及其实际运用还了解的不够透彻，比如像节点坐标、柱杆件关联号、梁杆件关联号等信息还不能巧加运用，仍需进一步学习。

同学们在这次实践过程中，依托老师们的指导，运用自己所学知识，顺利的完成了这项任务，掌握了不少技巧，为我们以后的学习和工作提供和很大的便利。

总体来说，此次实践课程让我们深刻体会到了使用计算机进行结构计算的方便与快捷，也对我们后续课程的学习打下狼嚎的基础。对于倪老师以及其他老师们的谆谆教诲和耐心细致的指导，我们深表感谢。

第五篇：结构力学讲稿

第一章 绪论

§1-1结构力学的研究对象和任务

一、力：物体之间的相互作用；

力学：理论力学，弹性力学，材料力学，结构力学，塑性力学，粘塑性力学，液体力学，断裂力学等

结构：用建筑材料组成在建筑物中承担荷载并起骨架作用的部分，称为结构。如梁、柱、楼板、桥梁、堤坝及码头等。

结构力学：研究杆件结构的组成形式及外因作用下的强度、刚度和稳定性问题。

构件：结构中的各个组成部分称为构件。

二、结构的类型：

从结构型式划分：砖混结构、框架结构、框架剪力墙结构、框剪结构、筒体结构等；

从建筑材料划分：砖石结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构、组合结构等；

从空间角度划分：平面结构、空间结构等 以上结构从几何角度来分，有：

杆系结构：由杆件组成，杆件的长度远大于其横截面的宽度和高度，这是本课的研究内容。

板壳结构：厚度尺寸远小于长度和宽度，即薄壁结构；弹性力学 实体结构：长、宽、高三个几何尺寸属于同一数量级；弹性力学 结构力学研究对象：平面杆系结构

注： 结构力学：常指狭义的方面，即杆件结构力学。

三、任务：（土木工程项目建设过程）

1）业主投资：可行性研究、报建立项、城建规划土地批文、招标投标 2）设计：方案、（工艺）、建筑、结构、设备（水暖电火自控）[初步、技术、施工] 3）施工（承包人、材料供应、运输、保险、质检、定额、银行）、投入运行 4）全过程控制：监理

5）结构设计：结构方案（合理布置）、竖向承重体系、水平承重体系、附属结构体系、施工图

6）初步方案+尺寸+材料、外力（静动荷载+支座反力）、内力（应力）+位移（应变变形）、强度刚度稳定性设计动力响应、最后尺寸材料（钢、木、钢筋混凝土、组合）（修正或验证）

四、为了使结构既能安全、正常地工作，又能符合经济的要求，就要对其进行强度、刚度和稳定性（三种破坏形式）的计算。材料力学：研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题； 结构力学：以杆件结构为研究对象；

弹性力学：对杆件作更精确的分析，并以板、壳、块体等实体结构为研究对象。

五、结构力学的任务：(1)研究结构的组成规则和合理形式等问题(组成规则：保证结构各部分之间不能发生相对运动，以承担预定的荷载；合理形式：为了充分发挥结构的性能，更有效地利用材料，以达到安全、经济的目的。)

(2)研究结构在外界因素(如荷载、温度变化及支座移动)的影响下，结构的反力、内力和 位移的计算原理和方法。求出内力和位移后，可根据材料力学按强度条件和刚度条件来选取或验算各杆的截面尺寸，这已不是结构力学的研究方法。

(3)研究结构的稳定性，以保证不会失稳破坏，如柱子细长问题以及在动力荷载作用下的 结构反应。

上述各处方面(强度、刚度、合理形式及稳定性)都与内力密切相关。因此，各种结构的内力计算方法成为研究重点。

§1-2荷载的分类

一、定义：

荷载：主动作用在结构上的外力。自重、风、地震

广义荷载：外力、温度改变、支座沉降、制造误差、材料的收缩及松驰、地震作用、风荷载 作用（效应）：引起结构受力或变形的外因。

进行结构计算前，确定荷载大小很关键：若估计过大，消耗材料，浪费；若估计过小，无法保证结构的安全。《建筑结构荷载规范》

二、分类：

1、按作用时间的久暂：

恒载：（永久、长期）自重 活载：（暂时，大小方向作用点随时间变化）人群、雪、风可动：在结构上可能占有任意位置的活荷载

移动：一组相互平行、间距不变，且在结构上移动的活荷载（吊车、车辆在桥上移动）

2、作用面积范围：

分布面积/结构尺寸的相对比值，按分布情况：集中荷载、分布荷载（特例：均布荷载）

3、作用性质（对结构产生的动力效应）：

静力荷载：略去惯性力的影响，大小方向作用点不随时间变化或变化极为缓慢，无加速度。

动力荷载：使结构产生不容忽视的加速度，冲击、振动。随时间变化迅速或在短时间内突然作用或突然消失、动力效应不大的动力荷载可以简化为静力荷载

4、接触方式：

直接、间接，主次梁体系，（绘图表示）

5、作用位置：

固定荷载、移动荷载

6、按荷载规范：

主要荷载：指结构在正常使用条件下经常作用着的荷载，如结构自重、车辆荷载；

附加荷载：指不经常作用的荷载，如风压力、温度变化等；

特殊荷载：指特殊事故引起的或在特殊情况下才发生的荷载，如地震作用、因部分结构损坏引起的载荷等。

§1-3结构的计算简图

一、实际结构：十分复杂，完全按照原结构的实际情况进行分析是不可能的，也是不必要的，因此，对实际结构进行力学计算之前，必须加以简化，略去不重要的细节，显示其基本特点，用一个简化的图形来代替实际结构。

计算简图：意义：实际结构极其复杂，分析前，将其实体结构加以简化，用一个简化的图形来代替实际结构。计算简图要慎重选取：若细节一一考虑，工作量大，也不为人所接受；若太简单，不能反映实际受力情况，造成工程事故。

选择计算简图的原则：

(1)从实际出发－计算简图要反映实际结构的主要性能；(2)分清主次，略去细节－计算简图要便于计算。

二、简化方法：四方面简化（结合厂房承重结构体系）(1)结构体系简化：空间结构→平面结构、例如 图示多层框架结构体系

(2)杆件简化：一维杆件，截面尺寸比杆件长度小得多，且截面上应力可以根据截面的内力来确定，用轴线代替杆件。杆件长度即结点间距，荷载作用点移到轴线上。如拱：圆弧；(3)结点简化：根据结点的受力状态和构造情况而定。影响结点受力状态的因素有：一是结点的构造情况，另一就是结点的几何组成情况

结点：杆件的汇交点，一般简化成以下三种形式：

铰结点：各杆在连接区不能相对移动，但可绕该节点自由转动，即可以传递力，但不能传递力矩，示意(a)

刚结点：各杆在连接区既不能相对移动，也不能相对转动(各杆轴线间夹角变形前 后一致)，即可以传递力，也可以传递力矩。如现浇钢筋混凝土结点。示意(b)

组合结点：同时具有以上两种节点的特征。示意(c)

单铰与复铰

单刚结点及复杂刚结点

(4)支座简化：

支座：结构与基础联结装置。支座将产生支座反力，因此在结构计算中所选用的支座简图必须与支座的实际构造和变形相符合。通常有以下几种：

活动铰支座(滚轴支座)：在支承部分有一个铰结构或类似于铰结构的装置。构件绕铰心转，并沿支承面移动。反力只有竖向力Y，(固定)铰支座：被支承的部分可以转动，但不能移动，能提供两个反力X、Y。支座反力通过铰点，但方向大小未定，一般处理方法将这种支座反力分解成互相垂直的支座反力，其方向任意选定，最后由计算结果的正负确定方向。

固定支座：被支承的部分完全被固定，不发生任何移动或转动，能提供三个反力

X、Y、M

滑动支座(定向支座)：不能转动，不能沿垂直于支承面的方向移动，但可沿支承方向滑动，能提供反力矩M和一个反力，(不多见，常在对称法计算中及机动法研究影响线中用)

（示意支座画法、支座反力、及在结构中的应用）

以上为刚性支座：支座在外荷载作用下本身不产生变形；

弹性支座：实际工程中，支承部分有一定的弹性。在外荷载作用下支座产生变形，从而影响结构的内力和变形，其反力与结构支承端相应的位移成正比；

(5)荷载简化：

荷载简化为作用在杆件轴线上。风、地震作用简化 作用面积不大：按集中荷载考虑； 作用面积较大：按分布荷载考虑； 相联作用给予的反作用力：力偶荷载； 最后化成三大作用：线荷载、集中荷载及力偶荷载。(6)材料性质简化：

材料假设为连续的、均匀的、各向同性的、完全弹性或弹塑性的。例：框架结构的框架计算

选择合适计算简图的重要性、可变性、复杂性，主要根据前人经验和工程实际。同一结构，要求不同，可以简化为不同的计算简图。

§ 1-4杆件结构的分类

① 按轴线和外力的空间位置划分：平面结构，空间结构 ② 按杆件联结性质划分：铰结结构：桁架

刚结结构：刚架 混合结构：

③杆系结构按其受力特性不同可分为：

1、梁：杆件轴线一般为直线（除曲梁），可以是单个杆件，也可以是多个杆件，有单多跨之分。受弯构件，M、V。轴线常为直线

简支梁

外伸梁

悬臂梁

多跨静定梁

单跨超静定梁

连续梁

（图示）

2、拱：轴线为曲线，在竖向荷载作用下会产生水平反力(推力)，M、N、V

3、刚架：由许多梁柱组成，结点以刚结点为主，各杆主要受弯，柱子附带受轴力。M、V、N

4、桁架：由许多直杆组成，所有结点全是铰结点，只有结点荷载作用时，各杆只有轴力。屋架、吊车、大跨

5、组合结构：存在组合结点。有些杆件只有N(轴力杆、二力杆)，而另一些杆件同时有M、N、V(梁式杆)。主要由桁架和梁或桁架和刚架组合而成。

6、悬索结构：承重结构为悬挂于塔、柱上的缆索，只有轴向拉力

④按计算方法划分：

静定结构：只靠平衡条件求解

超静定结构：平衡条件＋变形条件。⑤按支座反力的方向不同：

梁式结构：只产生竖向支反力

拱式结构：竖向支反力＋向内水平推力

悬式结构：竖向支反力＋向外水平拉力