建筑结构力学--1.建筑力学

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1、2018/10/17,建筑结构力学,建 筑 力 学,解决建筑中的力学问题,建筑力学,主讲教师：王 蕊,2018/10/17,建筑结构力学,绪 论,2018/10/17,建筑结构力学,建筑力学的任务：研究和分析作用在结构（或构件）上力与平衡的关系，结构（或构件）有内力、应力、变形的计算方法以及构件的强度、刚度和稳定条件，为保证结构（或构件）安全可靠又经济合理提供计算理论依据。,2018/10/17,建筑结构力学,建筑力学的研究对象 结构：是建筑物或构筑物中承受外部作用的骨架。可能出现的外部作用包括荷载作用(恒载、活载、风载、水压力、土压力等)、变形作用(地基不均沉降、材料胀缩变形、温度变化引起的

2、变形、地震引起的地面变形等)、环境作用(阳光、风化、环境污染引起的腐蚀、火灾等)。,2018/10/17,建筑结构力学,建筑力学的研究对象是结构。,2018/10/17,建筑结构力学,土木工程是力学最重要的发展源泉和应用园地之一，力学是土木工程重要的理论基础。人类早就会建造房屋了，直到掌握了丰富的力学知识以后，各种各样的摩天大楼、跨海大桥、特大跨度的公共建筑、水下隧道、高速公路才得以建成。,2018/10/17,建筑结构力学,力学的分支学：理论力学、材料力学、结构力学、板壳力学、弹性力学、弹塑性力学、塑性力学、断裂力学、流体力学、复合材料力学、实验力学、计算力学、量子力学等。 “建筑力学”的内

3、容只是力学中最基本的应用广泛的部分。它将静力学、材料力学、结构力学三门课程的主要内容贯通融合成为一体。,2018/10/17,建筑结构力学,考 核,平常成绩 20% 考试成绩 80%,2018/10/17,建筑结构力学,第1章 建筑力学基础,力(Force)是物体间相互的机械作用,力对物体作用效应(Effect of an action )： 一是使物体的机械运动状态发生改变， 叫做力的运动效应或外效应。 二是使物体的形状发生改变， 叫做力的变形效应或内效应。,力的定义,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9

4、 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,力的大小 、力的方向 、力的作用点 。,力的图示法,力的三要素：,力具有大小和方向， 所以说力是矢量(vector )。 可以用一带箭头的直 线段将力的三要素 表示出来， 如图1.1所示。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17

5、,建筑结构力学,力的单位 力的国际单位是牛顿(N)或千牛顿（kN）。,第1章 建筑力学基础,力系的定义 作用于同一个物体上的一组力。,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,等效力系 (Equivalent force system ) 指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。,平衡力系(Equilibrium force system ) 力系作用下使物体平衡的力系。,合

6、力与分力 若一个力与一个力系等效。则这个力 称为该力系的合力，而力系中的各个力称 为该合力的一个分力。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,刚体(Rigid body ) 在任何外力的作用下，大小和形状始 终保持不变的物体。,例如: 桥梁在车辆、人群等荷载作用下的最大竖直变形一般不超过桥梁跨度的1/7001/900。物体的微小变形对于研究物体的平衡

7、问题影响很小，因而可以将物体视为不变形的理想物体刚体,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,力在坐标轴上的投影,已知合力求分力公式：,已知分力求合力公式：,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法

8、13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,例1.1 试求图1.3中各力在轴上的投影，投影的正负号按规定观察判定。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,例1.1题解：,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯

9、曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,第1章 建筑力学基础,例1.1题解：,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体 平衡的必要和充分条件是，这两个力大小 相等，方向相反，作用在同一条直线上。,第1章 建筑力学基础（几

10、个公理和定理）,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,上述的二力平衡公理对于刚体是充分的也是必要的，而对于变形体只是必要的，而不是充分的。如图1.5所示的绳索的两端若受到一对大小相等、方向相反的拉力作用可以平衡，但若是压力就不能平衡。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲

11、应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,受二力作用而处于平衡的杆件或构件 称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,力的平行四边形法则 (Parallelogram of forces ) 作用在物体上同一

12、点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,三力平衡汇交定理 一刚体受共面不平行的三力作用而平 衡时，此三力的作用线必汇交于一点。,第1章 建筑力学基础,作用与反作用定律 两个相互作用物体之间的作用力与反 作用力大小相等，方向相反，沿

13、同一直线 且分别作用在这两个物体上。,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,任何建筑物在施工过程中以及建成后的使用过程中，都要受到各种各样的作用，这种作用造成建筑物整体或局部发生变形、位移甚至破坏。例如，建筑物各部分的自重、人和设备的重力、风力、地震，温度变化等等。其中建筑物的自重、人和设备的重力、风力等作用称为直接作用，在工程上称为荷载(Load )；而地震，温度变化等

14、作用称为间接作用。工程中，有时不严格区分直接作用或间接作用，对引起建筑物变形、位移甚至破坏的作用一概称之为荷载。,第1章 建筑力学基础,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,在工程中，作用在结构上的荷载是多 种多样的。为了便于力学分析，需要从不 同的角度，将它们进行分类。,1、荷载按其作用时间的长短分为 永久荷载(Dead load )、可变荷载(Imposed load

15、) 和偶然荷载。,3、荷载按作用位置是否变化分为 移动荷载和固定荷载。,2、荷载按作用在结构上的性质分为 静力荷载(Steady load)和动力荷载(Dynamic load),第1章 建筑力学基础,荷载的分类,0 绪论 1 力学基础 2 力矩与力偶 3 平面力系 4 轴向拉压 5 扭转 6 几何组成 7 静定结构 8 梁弯曲应力 9 组合变形 10压杆稳定 11位移计算 12力法 13位移法及力矩分配法 14影响线 练习 思考 返回,2018/10/17,建筑结构力学,4、荷载按其作用在结构上的分布情况分为 分布荷载(Uniform load )和 集中荷载(Concentrated load )。,集中荷载 分布范围很小，可近似认为作用在一点的荷载；线分布荷载 沿直线或曲线分布的荷载（单位：KN/m）； 面分布荷载 沿平面或曲面分布的荷载（单位：KN/m2）； 体分布荷载 沿物体内各点分布的荷载（单位：KN/m3）。,