§1-3杆件结构的分类 以上是计算水管孰向应力所取的计算简图,当计算环向应力时,由于 水管很长,且每截面所受的水压力也是一样的,因而可以截取一单位宽度 的圆环进行计算,计算简图示十图1-8c当水管突然放空而形成真空时 于外压的存在,有丧失稳定的可能,原先的圆环在失稳后变为椭圆形,故 还須验算圆环在均匀外压作用下的稳定性(图1-8d) §1-3杆件结构的分类 结构的分类实际上是指结构计算简图的分类 杆件结构通常可分为下列几类: (1)梁梁(图!9a)是一种受弯构件.其轴浅通常为直线、梁呵以是 单跨的或多跨的 (2)拱拱(图1-9b)的轴线为曲线,其力学特点是在竖向荷载作用下 们水平攴座反力(推力) (3)桁架桁架图1·9c)由直杆组成.所有结点都为铰结点 (4)刚架刚架图1-9d)也是由直杆组成的,其结点通常为刚结点 (5)组合结构组合结构(图1-9e)是桁架和梁或刚架组台在··起形成 的结构,其中含有组台结点。 tr 3 (d) N 图1-9 杆件结构可分为平面结构和空间结构两类。在平面结构中,各杆的轴 线和外力的作用线都在同一平面内,如图1-10所示为一平面结构的桁架
10 第1章绪论 空间结构则不满足上述条件,图1-11所小为一空间刚架,各杆的轴线不 在同一平面内。大多数结构在设计中通常是按平面结构进行计算的。在有 些情况下、必须考虑结构的空间作用 图110 图111 除上述分类外,按计算特性,结构又可分为静定结构和超静定结构如 果结构的杆件内力(包括反力)可由平衡条件唯…确定,则此结构称为静定 结构。如果杆件内力由平衡条件还不能唯一确定,而必须同时考虑变形条 件才能唯一-确定,则此结构称为超静定结构 1-4荷载的分类 荷载是主动作用于结构的外力,例如结构的自重,加于结构的水压力和 土压力。除外力以外,还有其他因素可以使结构产生内力或变形,如温度变 化、基础沉陷、村料收缩等。从广义上来说,这些因素也可以称为荷载。 对结构进行计算以前,须先确定结构所受的荷载。荷载的确定是结构 设计中极为重要的工作。荷载如估计过大,则设计的结构会过于笨重,造成 浪费;荷载如佔计过低则设计的结构将不够交全、确定荷载需要周密的考 虑和谨慎的￡作
§1-5方法论(1)—-学习方法 荷载可以根据不同特征进行分类: 根据荷载作用时间的久暂,可以分为恒载和活载两类。恒载是长期作 用在结构上的不变荷载,如结构的自重或上压力。活载是在建筑物施和 使用期间叮能存在的可变荷载,如楼面荷载、屋面荷载、吊车荷载、雪载和风 载等 对结构进行计算时恒载和大部分活载(如雪载、风载)在结构十作用的 位置可以认为是固定约,这种荷载称为固定荷载。有些活载如吊车梁上的 乍荷载、公路桥梁上的汽荷轼,在结构上的位置是移动的,这种荷载称 为移动荷载 根据荷载作用的性质,可以分为静力荷载和动力荷载两类.静力荷载 的数量、方问和位置不随时间变化或变化极为缓慢,不使结构产生显著的加 速度,因而惯性力的影响可以忽略。动力荷载是随时间迅速变化或在短暂 时段内突然作用或消矢的荷载,使结构产生显著的加速度,厌而惯性力的影 响不能忽略。结构的自重和其他恒载是静力荷载:动力机械运转时产生的 何载或冲击波的压力是动力荷载的例子、车辆荷戟、风载和地震荷载通常 在设计中简化为静力荷载但在特殊情况下要按动力荷载考虑 荷载的确定,常常是比较复杂的:荷载规范总结了设计经验和科学研 的成果,供设计时应用。但在不少情况下.设计者需要深人现场,结合实 情况进行调查研究,才能对荷载作出合理的确定 81-5方法论(1)——学习方法 学习要讲究方法。要学会,更要会学 关于学习方法,首先想起的是华罗庚院t:的形象比喻:由薄到、再由 厚到薄。 H溥到厚是指知讦的摄取和积累过程,是加法。由厚到薄是指知识的 提炼和升华过程,是减法。在学习中,要会加会减,减法似乎比加法更难、更 重婆 在学习中,还要会问、会用注意创新。作学问,要既学又问,问是学习 ·把钥匙。学和用要结合,在学中用,在用中学,用是学的继续、检验和深 化·在学习中要有创新意识,有所创新。 下面对加、减问、用和创新五个方面展开些议论。主要是在结构力学 教学和科研过程中产生的一些想法。 会加 (1)勤于积累
第1章绪论 摄取和积累知识是培养能力的基础,也是研究创新的基础。 才须学也。非学无以广才非志无以成学”(诸葛亮)。要有集腋成裘 积土成山的志趣。 (2)融会通 要把知识点连成一片,互相沟通,左石联系,前后呼应,融会贯通。在数 学语言和力学语言之间要会翻译:把抽象的数学公式翻译成具体生动的物 理概念;把直观的力学思路翻译成严密的数学程序 (3)用心梳理 积累的知识要用心梳理,使之条理化、成为一个脉络清晰、有主有次、有 目有纲的知识网。这样才便于储存,便于提取,便于驾驭 (4)落地生根 把别人的、书本上的知识变成自己的.化他为己,这样的知识才是牢靠 的,生了根的。牛吃草,变成奶,也就是化他为己把新学来的知识融化在 自已已有的知惧结构上,把“故”作为“新”的基地,使“新”在“故”上生根发芽 成长J 关于知识的摄取和积累,有各式各样的理解和比喻 把摘来的核桃装在麻袋里 把采集的草药放在一排排药屉里 把拾来的珍珠穿成项链。 把点和站编制成能放能收的网 上述几种说法,在理解上有深浅之分,在比喻上有表里之别、 2.会减 (1)概括的能力 把一章内容概括成二言两语,对一门课理出它的主要脉络,写人能勾出 特征,画龙会点睛 会概括,会减法,是值得炫耀的。“我用十句话说清楚了人家一本书的 内容以及人家一本书没有说清的内容”(尼采)。 会健忘才会真不忘:“一种健康的健忘,千头万绪简化为二三事,留在 记忆里,节省了不少心力”(钱钟书) (2)简化的能力 有简化——不分主次,乱剪乱砍。 合理简化——分清主次,剪枝留干 选取结构计算简图是结构力学的基本功。不会简略估算、定性判断,是 很危险的。 郑板桥曾写道,删繁就简三秋树……,树也会简化。会简化,才会过冬
§1-5方法论11)—-学习方法 13 才会立于不败之地 (3)统帅驾驭的能力 学习积累的知识.要形成一个知识系统.要培养提纲挈领.统帅仝局的 能力,达到纲举目张,灵活驾驭的目的 一本书中有许多章、许多节、许多知识点这些都是“日“。要能够抓住 指导全书的堪本思路,统帅全书的核心策略,贯穿仑书的那根主线,这就是 纲¨。举一纲而万目张。日的特点是多、繁、散,纲的特点是少、精、帅、多 繁、散,是砂与金的混杂。少、精、帅,是吹尽黄沙始见金,举帅旗而全军听指 多、繁、散,有点抓不住。少、精、帅就好抓了,抓得牢了。抓伟少、精 帅,才能带动多、繁、散:以少带多,以精领繁.以帅驭散 能多更能少。能平铺细说,吏能一语道破 能繁更能精、能旁征博引.更能直指要害 能放更能收。放得开,收得泷?铺得宽,提得起。 能进更能出、进得去,出得柬,还能深入浅出 (4)弃形取神的能力 氽画小鸡二十年,十年能得形似,十年能得伸似、”(齐白石)画家讲形 似.吏推崇神似。讲究弃形取神 在力学学习和科学研究中同样要培养由表入里,弃形取神的能力 个别到一般。舍弃千差万别的个性和特殊性,摘取其中的共性和普遍 性 具体到抽象、舍弃不同问题的具体性,提炼为-般原理的抽象性 现象到规律。舍弃现象的表面形态,洞察出深藏的本质和内在的规律。 温故到创新、拆除旧观念的篱笆,标新立异.另辟新路,开拓新途径和 新领域 3,会问 (1)多问出智慧 学习中要多问,多打几个问号。“?”像-把钥匙,一把开启心扉和科学 迷宫的钥匙, (2)要会问 学习中提不出问题是学习中最大的问题。从学生提出的问题可以了解 他学习的深浅。发现了问题是好事,抓住了隐藏的问题是学习深化的表现 知惑才能解惑。学习和研究就是困惑和解惑的过程。善于提出问题是 解决问题的重要一步。正确敏锐地提出科学问题,是创新的开端。希耳伯 特(D. Hilbert1900年向数学界提出了23个有待解决的问题(称为 Hilbert