1、建筑力学,第一章 绪论 1，着重于基本概念掌握力学的最基本概念，建立起力学的基本概念； 2，着重于分析问题和解决问题掌握力学分析的基本要求，能分析和解决问题； 3，着重于与建筑实践环节的联系掌握建筑上所应用的必备力学知识；,1-1 建筑力学的任务,一，建筑结构的概念由构件按合理形状组成的骨架，用于承担预定荷载和围合组成建筑的支撑体系叫建筑结构； 二，建筑结构的作用承担荷载，荷载使结构产生变形或产生破坏； 三，建筑力学研究的问题1，力系的简化和力系的平衡问题；2，建筑材料的强度问题；刚度问题，稳定问题；3，建筑结构的受力分析及几何组成问题。,力系的简化和力系的平衡问题静力学,静力学是研究物体在力
2、作用下的平衡规律的科学。在一般工程问题中，所谓平衡是指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。 平衡是物体机械运动的一种特殊形式，它的特点是物体的运动状态不发生变化。 通常，一个物体所受的力不止一个而是若干个。我们把作用于物体上的一组力，称为力系。 如果物体在力系作用下处于平衡状态，则该力系称为平衡力系。,当物体平衡时，作用于物体上的力系所满足的条件，称为力系的平衡条件。作用于物体上的力系如果可以用另一个力系来代替而作用效应相同，那么这两个力系互称等效力系。如果一个力与一个力系等效，则该力称为此力系的合力，而力系中的各个力称为其合力的分力。静力学主要研究两个问题：(1) 力系的简化；(2)
3、 力系的平衡条件及其应用。,在一般情况下，作用于物体上的力系较为复杂，在建立力系的平衡条件时，为了便于分析，往往需要把作用于物体上较复杂的力系，用与其作用效应相同的简单力系来代替，这种对力系作效应相同的代换，称为力系的简化，或称为力系的合成,材料力学的强度刚度和稳定性问题,材料力学是研究构件承载能力的科学。 构件的承载能力，是指构件在荷载作用下，能够满足强度、刚度和稳定性要求的能力。所谓强度是指构件抵抗破坏的能力。所谓刚度是指构件抵抗变形的能力。 所谓稳定性是指构件保持原有平衡状态的能力。,例如受压的细长直杆，在压力较小时，可以保持原有的直线平衡状态，当压力增大到一定数值时，便会突然变弯，不能
4、保持原有的直线平衡状态，从而丧失工作能力。这种现象称为丧失稳定，简称失稳。 在设计构件时，为了满足强度、刚度和稳定性的要求，只要选择较好的材料及较粗大的构件即可，但这样必然造成优材劣用和大材小用，导致巨大的浪费。安全和经济形成了矛盾的两个方面。,材料力学的任务就是在保证构件满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，以最经济的代价为构件选择适宜的材料，确定合理的形状和尺寸，提供必要的理论基础和计算方法。,建筑结构的受力分析结构力学,建筑物中起支承荷载作用的骨架称为结构。房屋中的屋架、梁、板、柱、基础等构件或由这些构件联结而成的体系都是结构的典型例子。图0.1为一工业厂房的结构示意图。按照几何观点，结构
5、可以分为三类：（1） 杆件结构结构由杆件组成。 （2） 薄壁结构结构的厚度远小于其它两个尺度，如折板、板壳等。（3） 实体结构结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝等。,图0.1 工业厂房结构示意图,结构力学的任务包括以下几个方面：（1） 计算由荷载、温度变化、支座沉陷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，以保证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，使结构所承受的最大荷载小于该临界荷载值，以保证结构处于稳定的平衡状态而正常工作
6、。 （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。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。,1-2 荷载的分类,一，主动力与约束力在工程结构中，每一构件都根据工作要求以一定的方式和周围的其他构件相互联系着，它的运动因而受到一定的限制。一个物体的运动受到周围物体的限制时，这些周围物体称为该物体的约束。 约束给被约束物体的力，称为约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 二，恒荷载与活荷载 三，分布荷载与集中荷载 四，静力荷载与动力荷载,1-3 平面结构的支座约束及反力,最主要的4种约束类型： 1，活动铰支座 2，固定铰支座
7、 3，固定支座 4，定向支座,1， 柔体约束,柔体约束的约束反力通过接触点，其方向沿着柔体约束的中心线且背离物体(为拉力)。这种约束反力通常用T表示，如图。,2，光滑接触面约束,两个相互接触的物体，如果接触面上的摩擦力很小而略去不计，那么由这种接触面所构成的约束，称为光滑接触面约束。光滑接触面的约束反力通过接触点，其方向沿着接触面的公法线且指向物体。通常用N表示，如图。,3， 圆柱铰链约束,圆柱铰链简称铰链，它是由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中而构成如图(a)、(b)，并假设销钉与圆孔的表面都是完全光滑的。圆柱铰链的计算简图如图(c)或(d)所示。圆柱铰链的约束反力在垂直于销钉轴线的平面内
8、，通过销钉中心，而方向未定。在对物体进行受力分析时，通常把圆柱铰链的约束反力用两个相互垂直的分力Rx和Ry来表示如图(f)。,4， 固定铰支座,工程上常用一种叫做支座的部件，将一个构件支承于基础或另一静止的构件上。如将构件用光滑的圆柱形销钉与固定支座连接，则该支座称为固定铰支座如图(a)。固定铰支座的计算简图如图(b)或(c)所示。 由固定铰支座的构造形式可知，它的约束性能与圆柱铰链相同，所以固定铰支座的约束反力与圆柱铰链的反力相同，如图(d)所示。,5， 可动铰支座,如果在固定铰支座与支承面之间加装辊轴，则该支座称为可动铰支座，如图(a)。可动铰支座的计算简图如图(b)或(c)所示。可动铰支
9、座的约束反力通过销钉中心，垂直于支承面，指向未定，如图(d)所示。图中RA的指向是假设的。,6， 链杆,两端用光滑销钉与其他物体连接而中间不受力的直杆，称为链杆。如图(a)中的杆件AB即为链杆，它的计算简图如图(b)所示。链杆的约束反力沿着链杆中心线，指向未定，如图(c)所示。图中RA的指向是假设的。 例如，如图(a)所示为一屋架的端部支承在柱子上。,1-4 结构的计算简图物体系统的受力图,在工程中，常常遇到由几个物体通过一定的约束联系在一起的系统，这种系统称为物体系统，简称为物系。对物体系统进行受力分析时，把作用在物体系统上的力分为外力和内力。所谓外力是指物系以外的物体作用在物系上的力；所谓
10、内力是指物系内各物体之间的相互作用力。 画物体系统的受力图的方法，基本上与画单个物体受力图的方法相同，只是研究对象可能是整个物体系统；也可是整个物体系统中的某部分或某一物体。,绘制计算简图的目的，就是将实际的结构简化为可以通过力学模型计算的简化图形。它包含三个内容： 一，杆件及杆与杆之间的连接构造的简化 二，支座的简化 三，荷载的简化,【例1】图(a)所示为一组合梁。梁受主动力P的作用。C处为铰链连接，A处是固定铰支座，B和D处都是可动铰支座。若不计梁的自重，试画出梁AC、CD及整个梁AD的受力图。,图示,通过以上的分析，现将画受力图时应注意的几点归纳如下：（1） 明确研究对象（2） 约束反力与约束类型相对应（3） 注意作用与反作用关系（4） 只画外力，不画内力 （5） 不要多画也不要漏画任何一个力；同一约束反力，它的方向在各受力图中必须一致。,1-5 杆系结构的分类,一，梁 二，刚架 三，拱 四，桁架 五，组合结构,1-6 变形固体及其基本假定,一、连续性假定认为材料内部无杂质，是均质的连续体； 二、均匀性假定认为材料内部的力学性质均相同； 三、各项同性假定认为材料的各方向的力学性质均相同；,1-7 杆件的几何特征与基本变形形式,一、杆件的几何特征 1，横截面 2，轴线 二、杆件的基本变形形式1，轴向拉伸和轴向压缩2，剪切3，扭转4，弯曲,
