任何实际应用的背后都蕴含着理论，这是理工学科的特点，要想联系实际结构来说明，我得先说点理论：

任何结构或构件都是由可变性固体材料组成，在荷载作用下会产生变形和位移。在说明结构的位移计算之前，要明确变形和位移的概念区别。

简单来说就是，杆件受力后发生的形状和尺寸的改变称为变形。杆件发生变形后，在杆件上的一些点、线、面可能发生空间位置上的改变，这些点、线、面在空间位置上的改变称为位移。

产生位移的原因是结构的变形，变形的结果是引起杆件内一些点、线、面的位移。

变形是绝对的，而位移是相对的。

总结：外荷载→内力→变形→位移。箭头表示引起的意思，四者之间只有因果关系，没有先后顺序，一定是同时发生，同时消失的。

当然，除了外荷载会引起结构的位移外，还有其他一些因素，比如温度变化、支座移动、材料收缩、制造误差等也会使结构产生位移，但是不一定会产生内力。

基本的理论叙述到这里，那么计算结构的位移有什么目的？我联系实际结构给大家说说。

通常来说，计算结构位移的目的有：

1.为了校核结构的刚度。如果结构在荷载作用下变形过大，就说明没有足够的刚度，即使不破坏也是不能正常继续使用的。例如，火车通过桥梁时，若梁的挠度（竖向线位移 ）太大，则行驶桥面将不平顺，以至引起过大的冲击、振动，影响行车。

2.铁路桥涵设计规范规定，在竖向静荷载作用下桥梁的最大挠度，简支钢板梁不得超过挠度的 ，简支钢桁架梁不得超过跨度的 。又比如，钢筋混凝土高层建筑的水平位移如果过大，将可能导致混凝土开裂或次要结构破坏，并且人的感觉也不舒服，因此对于这种情况，有关规范规定，在风力或地震作用下，相邻两层间的相对水平线位移（层间位移）的最大值与层高之比，不宜大于 ~ 之间。

3.结构在施工中也往往需要知道位移。比如下图所示的三孔钢桁梁，进行悬臂拼装时，在梁的自重、临时轨道、吊机等荷载作用下，左侧悬臂端部将下垂发生竖向位移 ，若 太大，吊机容易滚走，同时梁也不能按照设计要求安装就位。因此，必须先计算 的值，以采取相应措施，确保施工安全和拼装就位。

4.分析超静定结构的基础。我们知道，超静定结构是无法单凭静力平衡条件求解反力及内力的，还必须考虑位移协调条件，而建立位移协调条件就必须计算结构的位移。比如用力法计算超静定结构时就必须根据位移协调条件建立力法典型方程。

5.结构动力计算和结构稳定计算中，需要计算结构的位移。在动力学中，需要求出体系在静荷载作用下的静位移 ，再用动力系数放大求出振幅 ，其他参数的计算有时也需要用到静位移。而结构稳定计算中需要求出柔度系数 ，以便计算临界荷载 。

可见，计算结构位移的目的多种多样，每一种目的都有重要用途，而计算结构位移的方法主要是以虚功原理为基础。理论力学中虚功原理是指刚体体系的虚功原理，又叫虚位移原理。

结构力学研究的线弹性结构，所以引入到结构力学中，称为变形体系的虚功原理，也就是虚功方程，它是结构力学的理论核心，也是位移计算的一般方法——单位荷载法的理论背景。

变形体系的虚功原理的定义是：变形体系处于平衡的充要条件是，对于任何虚位移，外力所作虚功总和等于各微段上的内力在对应的变形上所作的虚功总和。简单来说，就是外力虚功等于内力虚功。通过推导外力虚功和内力虚功的计算公式从而建立虚功方程，得到了位移计算的一般公式，单位荷载法：