建筑力学-ll教材

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1、授课教师：肖梅玲 建筑力学介绍 一、课程的性质和任务 建筑力学建筑工程专业 ，工程管理 学生必修的技术基础课 。 它包含理论论力学（静力学部分）、材 料力学和结结构力学三部分内容。 通过过本课课程的学习习，培养学生具有 初步对对工程问题问题 的简简化能力，一定的分 析与计计算能力，是学习习有关后继课继课 程和 从事专业专业 技术术工作的基础础。 通过本课程的学习，使学生 掌握物体的受力分析、平衡条件及熟 练练掌握平衡方程的应应用；（1，2章 ） 掌握基本构件的强度、刚刚度和稳稳定性 问题问题 的分析和计计算； （39章） 掌握平面杆件结结构内力和位移的计计算 方法；（1016章） 二建筑力学任

2、务务 （1）结构的几何组成规律； （2）承受荷载作用下的结构和构 件的强度、刚度和稳定性。 1 结结构和构件 1） 建筑结构 承受荷载起骨架作用 分类 ：杆件、薄壁、实体结构 2）平面杆件：梁、拱、刚架、桁架、组合 结构 2、刚体和变形体及其基本假设 定义：是在任何情况下大小和形状不 变的物体。 目的：刚体是一个理想化的力学模型 ，可以使研究问题大为简化。 对于工程结构中的固体构件都可视为 刚体 2、刚体 定义：是在任何情况下大小和形状不 变的物体。 目的：刚体是一个理想化的力学模型 ，可以使研究问题大为简化。 对于工程结构中的固体构件都可视为 刚体 变形固体基本概念变形固体基本概念 变形固体

3、及其基本假设 在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。 认为物体内的任何部分，其力学性能相同。 均匀性假设 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质。 连续性假设 认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。 各向同性假设 3 杆件变形的基本形式 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 杆件在不同的外力作用下，将发生不同的变形。 轴向拉伸或压缩变形 弯曲变形 扭转变形 剪切变形 变形的基本形式 变形：指构件的形状、尺寸的改变或构件内各点相对位置的改变。 弹性变形：构件受到外力作用产生变形，当外力撤除时随之消失的 变形称为弹性变形。 塑性变形：构件受到外力作用产生变形，当外力撤除时不随之

4、消失 而残留下来的变形称为塑性变形。 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 杆 块 板 壳 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 弹性变形：构件受到外力作用产生变形，当外力撤除时随之消失的 变形称为弹性变形。 塑性变形：构件受到外力作用产生变形，当外力撤除时不随之消失 而残留下来的变形称为塑性变形。 弹性变形塑性变形或残余变形 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 受力特点：外力或外力合力作用线与杆轴线重合。 轴向拉伸与压缩 变形特点：杆件沿轴线方向伸长或缩短。 PP PP 轴向拉伸 轴向压缩 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 受力特点：外力垂直于杆轴线，或一对力偶

5、。 弯曲 变形特点：杆轴线由直线弯成曲线。 弯曲变形 MM 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 受力特点：外力大小相等、方向相反、相距很近、垂直于轴线。 剪切 变形特点：横截面发生相对错动变形。 剪切变形 F F F F 变形固体基本概念变形固体基本概念 杆件变形 受力特点：外力偶在横截面内作用。 扭转 变形特点：各横截面绕轴线作相对的转动。 扭转变形 MM 5 5 荷荷 载载 的的 概概 念念 集集 中中 荷荷 载载 汽车通过轮胎作用在桥面上的力汽车通过轮胎作用在桥面上的力 分分 布布 荷荷 载载 桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力 1、该课程实践性较强，需要同学多作练习。 2

6、、充分利用多种媒体，重点复习。 三、教学方法和教学形式建议 学习方法 建筑力学是建筑及工程管理专业 必修的技术基础课。课堂只能讲解重 点内容，并布置一些重点习题。同学 们应在系统学习教材的基础上尽可能 作较多习题，才能熟练掌握本课程的 知识。 希望同学们应 以学习教材为主， 作简单简单 笔记记，在学习习理论论、概念的同 时时，一定要作相当数量的习题习题 ，通过 手算的方法和技巧来掌握力学的概念 以及分析和计算的方法。 参考书： 王平：工程力学 刘鸿文：材料力学 朱慈勉：结构力学 第一章 静力学基本概念 确定力的必要因素 力的三要素大小 方向作用点 1、力： 力的效应 外效应改变物体运动状态的效

7、应 内效应引起物体变形的效应 力的表示法 力是一矢量，用数学上的矢量 记号来表示，如图。 F 力的单位 在国际单位制中，力的单位是牛顿 (N) 1N= 1公斤米/秒2 （kg m/s2 )。 11 静力学的基本概念 2、力系与平衡 1）力系 平面力系各力的作用线都在同一平面 内的力系。 否则为空间力系。 共点力系各力均作用于同一点的力系 。 力 偶作用线平行、指向相反而大小 相等的两个力。 力 偶 系若干个力偶组成的力系。 2）平衡 力作用下静止或匀速直线运动 3）平衡力系 ：使物体处于平衡状态的力系 基本概念 力 系作用于同一物体或物体系上的一群力。 等效力系对物体的作用效果相同的两个力系。

8、 平衡力系能使物体维持平衡的力系。 合 力在特殊情况下，能和一个力系等效 的一个力。 12 静力学公理 A 公理一 (力平行四边形公理) 作用于物体上任一点的两个力可合成为作用 于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两 力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢 来表示。 F1 F2 R 矢量表达式：R= F1+F2 即，合力为原两力的矢量和。 12 静力学公理 公理二 (二力平衡公理) 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态， 必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿 同一直线作用。 公理三 (加减平衡力系公理) 可以在作用于刚体的任何一个力系上加上 或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对 刚体

9、的作用。 12 静力学公理 推论一 (力在刚体上的可传性) 作用于刚体的力，其作用点可以沿作用线 在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚 体的作用 = F A F2 F1 F A B F1 A B 12 静力学公理 推论二 (三力平衡汇交定理) 当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的 作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过 这个点。 F1 F3 R1 F2 A = 证明： A3 F1 F2 F3 A3 A A2 A1 12 静力学公理 公理四 (作用和反作用公理) 任何两个物体间的相互作用的力，总是大小相等 ，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这 两个物体上。 12 静力学公理

10、 13 约束和约束反力 1、自由体： 2、非自由体： 3、约束： 4、约束反力： 5、主动力： 可以任意运动（获得任意位移）的物体。 不可能产生某方向的位移的物体。 约束对被约束体的反作用力。 由周围物体所构成的、限制非自由体 位移的条件。 约束力以外的力。 基本概念： 13 约束和约束反力 1、自由体： 2、非自由体： 3、约束： 4、约束反力： 5、主动力： 可以任意运动（获得任意位移）的物体。 不可能产生某方向的位移的物体。 约束对被约束体的反作用力。 由周围物体所构成的、限制非自由体 位移的条件。 约束力以外的力。 基本概念： 1、绳索、链条或胶带约束（拉力） 2、理想光滑接触面约束

11、13 约束和约束反力 常见的几种类型的约束 光滑接触面约束实例 13 约束和约束反力 常见的几种类型的约束 3、光滑圆柱铰链约束 A B N A B 13 约束和约束反力 常见的几种类型的约束 Ny Nx (1) 固定铰链支座： N 13 约束和约束反力 常见的几种类型的约束 用光滑圆柱铰链将物体与固定的支承物上，称为固定 铰支座。因此，固定铰支座约束与圆柱铰链约束一样，区 别只是其中一个物体是否固定。 固定铰支座 约束力：通过销 钉中心，方向未 知，用F表示。 A A 固定铰支座 (物A固定) 圆柱铰链( 物A不固定) 固定铰支座 FAy FAx FA A A 计算简图 A A A A A

12、受力图 A (2) 活动铰链支座： N N 常见的几种类型的约束 13 约束和约束反力 在固定铰支座的底部安装几个辊轴（圆柱形滚轮）， 支承于支承面上，这种约束称为可动铰支座，又称为活动 铰支座。 可动铰支座 约束力：垂直于 支承面，指向待 定，用F表示 只能限制物体在 垂直于支承面方 向的运动 可动铰 支 座 固定铰 支 座 可动铰支座 FA 计算简图 A A 受力图 A A 光滑圆柱铰链约束实例 常见的几种类型的约束 13 约束和约束反力 常见的几种类型的约束 13 约束和约束反力 4、光滑球铰链约束： A B N 常见的几种类型的约束 13 约束和约束反力 A B NA NB A C B

13、 5、双铰链刚杆约束： 常见的几种类型的约束 13 约束和约束反力 C B 两端用光滑圆柱铰链（即铰）与物体相连且中间不受 力的直杆，称为链杆。 链杆约束 只能限制物体沿链杆 中心线趋向或离开链 杆的运动 约束力：沿链杆中心线 ，箭头指向或背离物体 ，用F表示。 A C B F 链杆约束 FC FB AB F FAy FAx FB 链杆是二力 杆，即链杆 受压(压杆)或 受拉(拉杆) 问题1：AB杆是不是链杆？ 常见的几种类型的约束 13 约束和约束反力 6、插入端约束： 固定端支座 A B FAy F F AxAx mA A B 1.4 1.4 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图

14、受力分析：受力分析：就是分析物体（即研究对象）受到的全部主动 力和约束反力。 分离体：分离体：就是解除所有约束后得到的物体，又称为隔离体 或脱离体。 受力图：受力图：在分离体上画出其所受的全部主动力和约束反力。 1.4 1.4 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图 体操运动员做十字支撑 1.4 1.4 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图 选择研究对象 取分离体 画受力图 画受力图的步骤 1.4 1.4 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图 注意点 u分析约束的类型和性质，确定相应的约束力。 u既不要漏力，也不要多画力。 u不同的力，应当用不同的字母标注，不能用相同的字

15、母 表示两个不同的力。 u当出现二力平衡、三力平衡或作用力与反作用力关系时 ，应符合二力平衡公理、三力平衡汇交定理或作用力与反 作用力公理，并在受力图上正确画出。 u要正确判断二力杆。 14 受力分析和受力图 画受力图的方法与步骤： 1、取分离体（研究对象） 2、画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生 运动或运动趋势的力） 3、在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束 反力（研究对象与周围物体的连接关系） A P NF TE C G B E P A F D 解： (1) 物体B 受两个力作用： (2) 球A 受三个力作用： (3) 作用于滑轮C 的力： C NG TG TG 14 受力分析和受力 图 TD Q B 例题1-4-1 在图示的平面系统中，匀质球A重为P，借本身重量 和摩擦不计的理想滑轮C 和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上， 绳的一端挂着重