由建筑材料按照合理方式组成,并能承受一定荷载作用的物体或体系,称为建筑结构(简称结构)。换句话说,结构是建筑物中由承重构件(梁、柱等)组成的体系,是建筑物的骨架,用以承受作用在建筑物上的各种荷载。结构一般是由多个构件联结而成的,如桁架、框架等;最简单的结构则是单个构件,如梁、柱等。公路和铁路工程中的桥梁、涵洞、隧道、挡土墙,以及房屋、堤坝、水塔等用以担负预定任务、支承荷载的建筑物,都可称为结构。
结构力学以结构为研究对象,其基本任务是研究结构的组成规律和合理形式以及结构在荷载、温度变化等因素作用下的内力、变形和稳定性的计算原理和方法等。
理论力学主要研究物体机械运动的基本规律和力学一般原理;材料力学主要研究单个杆件的强度、刚度和稳定性;结构力学则以理论力学和材料力学的知识为基础,主要研究杆件结构的强度、刚度和稳定性,从而为钢、木结构和钢筋混凝土结构等后续专业课程及以后的结构设计提供一般的计算原理与分析方法。因此,结构力学是介于基础课与专业技术课之间的专业基础课,或者叫做技术基础课。具体说来,结构力学包括以下几方面的任务。
①计算由荷载(包括静力及动力荷载)、温度变化等因素在结构各部分所产生的内力,为结构的强度计算提供依据,以确保结构满足安全和经济的要求。
②计算由上述各因素所引起的变形和位移,为结构的刚度计算提供依据,以保证结构在使用过程中不致发生不能允许的过大变形。
③分析确定结构丧失稳定性的最小临界荷载,使结构物所承受的最大荷载小于该临界荷载值,以保证结构能处于稳定的平衡状态。
④研究结构的组成规律,以保证在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。同时探讨结构的合理形式,以便能有效地利用材料,充分发挥其性能。
以上几个方面均要涉及内力和位移的计算问题。因此,研究杆件结构在各种外因作用下内力和位移的计算原理和方法便成为本课程的主要内容。本书对静定和超静定结构的分析方法做了比较深入的阐述,以便读者能深刻地理解其基本概念,掌握计算方法。