建筑力学第一章绪论
建筑力学1-绪论
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。
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。
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；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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。
第一章 建筑力学绪论
结构和构件的强度问题。
强度是指结构构件或结构承受荷载和抵抗破坏的 能力，与构件所用材料的力学性质、构件的截面几何 形状和尺寸，以及所承受荷载的类型和大小有关。
因此，在讨论强度问题时，需要讨论材料的力学 性质、截面的几何性质，构件的内力和应力等与强度 有关的问题，以便在设计荷载确定后，设计构件的几 何形状和尺寸。 刚度问题。 刚度是指结构或构件抵抗变形的能力。 因此，需要讨论构件的变形和应变，结构的位移等 与刚度有关的问题，以便设计时控制变形和位移。 稳定性问题。
一些特殊形体的建筑屋面如悉尼歌剧院的屋面、
厂房的马鞍形屋面等都是壳体结构，如图1-5所示。
图1-4 某仓库平面楼盖
图1-5 悉尼歌剧院
3 、实体结构是在长、宽和高三个方向都有一定
相对接近的比例尺寸的结构。
实体结构在工程上用作堤坝、挡土墙、建筑物或
构筑物的独立式、条带式基础和片伐式基础等，如图
1-6所示。
1.3 建筑力学的课程特点及要求
课程特点
理论推导概念性强； 计算分析技巧性高； 结合工程实际紧密； 实践教学与理论教学并进
课程基本要求
掌握平面结构体系的平衡条件及分析方法和平面结 构的几何组成规律，建筑结构和构件在各种条件下 的强度、刚度、稳定性等方面的问题； 掌握平面静定结构的内力分析和位移计算，平面超 静定结构体系在各种条件下的受力分析方法和相应 的近似分析方法； 实践训练，培养独立分析问题和解决问题的能力。
（c）某厂房屋架---桁架
图1-2
2 、板和壳体都是厚度方向尺寸远小于长宽方向 尺寸、宽而薄的构件。 平面形状的构件称为板，曲面形状的构件称为壳。 如图1-3（a）、（b）所示。
t
b a
建筑力学
空间站和航天器
大型桥梁的强度 刚度 稳定问题
§1-2刚体、变形固体及其基本假设
一.刚体
就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。
二.变形固体
在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体
§1-2刚体、变形固体及其基本假设
三.基本假设
1、连续性假设：物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。
（可用微积分数学工具） 2、均匀性假设：物体内，各处的力学性质完全相同。
3、各向同性假设：组成物体的材料沿各方向的力学性质完全 相同。（这样的材料称为各向同性材料；沿各方向的力学 性质不同的材料称为各向异性材料。）
4、小变形假设（条件）：材料力学所研究的构件在载荷作用 下的 变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时 可忽略其变形。
第一章 绪 论
一、建筑力学的研究对象、内容和任务 二、刚体、变形固体及其基本假设 三、杆件变形的基本形式 四、荷载的分类
§1-1建筑力学的研究对象、内容和任务
一. 建筑力学研究对象
杆系结构
板
薄壁结构
壳
实体结构
杆
件
快
体
工程中多为梁、杆结构
二.建筑力学的内容和任务
建筑力学的主要内容： （1）研究物体的受力分析、力系的等效替换 或简化以及建立力系的平衡条件等。 （2）研究构件在外力作用下的应力和变形。 （3）研究结构的几何组成规律和合理形式以 及结构在外力作用下的内力和变形。
§1-3 杆件变形的基本形式
内容 种类
外力特点
轴向拉伸 及 压缩
Axial Tension
剪切 Shear
扭转 Torsion
平面弯曲 Bending
组合受力（Combined Loading）与变形
最新完美版建筑力学讲义第1章 绪论
第1章绪论【教学时数】2学时【教学目的】1. 了解结构的概念和结构的分类。
了解建筑力学的主要研究对象。
2. 了解平衡状态和平衡力系等概念。
3. 了解结构的静力分析、强度、刚度、稳定性和几何组成的概念。
了解建筑力学的基本任务。
【重点难点】1. 重点：结构的概念，强度、刚度和稳定性的概念。
2. 难点：结构的概念。
【教学内容】1. 建筑力学的研究对象荷载，结构、构件，杆件结构、板壳结构、实体结构，平面杆件结构、空间杆件结构，建筑力学的主要研究对象。
2. 建筑力学的基本任务力系，平衡状态、平衡力系、平衡条件，强度、刚度、稳定性，几何组成，建筑力学的基本任务。
【教学建议】1.建筑力学源于工程，服务于工程。
要告诉学生多接触工程实际，认识建筑物，认识建筑结构，认识结构的工作状况，为学习建筑力学提供感性知识。
要在学生头脑中形成从建筑物到建筑结构的整体概念，使学生认识到杆件、杆件结构不是枯燥的图形，而是鲜活的建筑物。
2. 播放相关视频，增加感性认识。
【附：建筑力学课程的性质和地位】《建筑力学》是在高等数学和物理学的基础上对杆件结构的力学行为进行分析的重要技术基础课程。
通过学习本课程的静力学、材料力学和结构力学的基本知识，使学生了解杆件结构的几何组成规则，掌握力系平衡的基本规律，掌握杆件结构静力分析的方法，了解常用建筑结构的受力特点和性能，具有杆件结构的强度、刚度和稳定性问题的必要基础知识与初步计算能力，具有对建筑结构进行力学分析的基本思维能力。
它为后继课程《建筑结构》（钢筋混凝土结构、砌体结构和钢结构）、《地基与基础工程》、《房屋建筑学》、《结构抗震》及《建筑施工》等作准备，并为学生今后从事工程技术工作打好基础。
建筑力学第一章
• 第一节 建筑力学的研究对象 • 第二节 建筑力学的基本任务 • 第三节 变形固体及其基本假设
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第一节 建筑力学的研究对象
• 一、基本概念 • 建筑力学的研究对象是建筑结构及其构件.建筑结构(如厂房、桥梁、
闸、坝、电视塔等)是由工程材料制成的构件(如梁、柱等)按合理方式 连接而成的,它能承受和传递荷载, 起骨架作用.例如,单层工业厂房的 基础、柱、屋架(梁)通过相互连接而构成厂房的骨架(图１-１).又如民 用建筑中的框架,公路与铁路工程中的桥梁以及挡土墙、水坝等,也是 结构的实际例子.结构一般是由多个构件连接而成的,如桁架、框架等. 最简单的结构则是单个构件,如单跨梁、独立柱等. • 二、结构分类 • 结构的类型很多,按照结构构件的形状和几何尺寸,可以将结构分为杆 件结构、板壳结构和实体结构三类.
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第三节 变形固体及其基本假设
• (四)小变形假设 • 在实际工程中,构件在荷载作用下,其变形与构件的原尺寸相比通常很
小,可以忽略不计,这一类变形称为小变形.所以,在研究构件的平衡和运 动时,可按变形前的原始尺寸和形状进行计算.研究和计算变形时,变形 的高次幂项也可忽略不计.这既可以简化计算,又不影响计算结果的实 用精度.
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第二节 建筑力学的基本任务
• (４)稳定性问题.对于比较细长的轴心受压杆,当压力超过某一定压力 时,杆将不再保持直线形状,而突然从原来的直线形状变成曲线形状,改 变它原来受压的工作性质而发生破坏,这种现象称为丧失稳定,简称 “失稳”.例如房屋中承重的柱子,如果过细、过高,就可能由于失稳而 导致整个房屋突然倒塌.
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第二节 建筑力学的基本任务
• 在结构设计中,其他条件一定时,如果构件的截面设计得过小,当构件所 受的荷载大于构件的承载能力时,结构将不安全,它会因变形过大而影 响正常工作,或因强度不够而破坏.当构件的承载能力大于构件所受的 荷载时,则要多用材料,造成浪费.因此,建筑力学的任务是讨论和研究使 建筑结构及构件在荷载或其他因素(支座移动、温度变化)的作用下能 安全、正常地工作且符合经济要求的理论和计算方法, 它可归纳为以 下几个方面的内容:
建筑力学 第1章 绪 论
第一章绪论§1-1 结构与构件建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。
图1-1中所示的即为一单层厂房结构。
结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不发生改变。
组成结构的各单独部分称为构件。
图1-1中的基础、柱、吊车梁、屋面板等均为构件。
结构一般叫按其几何特征分为三种类型：(1)杆系结构组成杆系结构的构件是杆件。
杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。
(2)薄壁结构组成薄壁结构的构件是薄板或薄壳。
薄板、薄壳的几何特征是其厚度远远小于它的另两个方向的尺寸。
(3)实体结构它是三个方向的尺寸基本为同量级的结构。
建筑力学以杆系结构作为研究对象。
§1—2刚体、变形固体及其基本假设结构和构件可统称为物体。
在建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体模型、理想变形固体模型。
刚体是受力作用而不变形的物体，实际上，任何物体受力作用都发生或大或小的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关，或对所研究的问题影响甚微，这时，我们就可以不考虑物体的变形，将物体视为刚体，从而使所研究的问题得到简化。
在另一些力学问题中，物体变形这一因素是不可忽略的主要因素，如不予考虑就得不到问题的正确解答。
这时，我们将物体视为理想变形固体。
所谓理想变形固体，是将一般变形固体的材料加以理想化，作出以下假设：(1)连续性假设认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。
(2)均匀性假设认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小的一部分，材料的力学性质均相同。
(3)各向同性假设认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同的方向具有相同的力学性质。
有些材料沿不同方向的力学性质是不同的，称为各向异性材料。
本教材中仅研究各项同性材料。
按照连续、均匀、各向同性假设而理想化了的一般变形固体称为理想变形固体。
采用理想变形固体模型不但使理论分析和计算得到简化，且所得结果的精度能满足工程的要求。
建筑力学第1章绪论.
第二节 建筑力学的任务
建筑力学的任务是研究能使建筑结构安全、正常 工作且符合经济要求的理论和计算方法，具体是： ⑴ 研究物体的受力分析、力系简化与平衡的理 论。这是建筑力学的静力学基础。 ⑵ 研究结构和构件在荷载作用下内力的计算方 法，以保证结构有足够的强度。 强度：材料抵抗破坏的能力。 ⑶ 研究结构和构件在荷载作用下变形的计算方 法，以保证结构有足够的刚度。 刚度：结构抵抗单位变形的能力。
第五节 荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面 上的荷载。
第五节 荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (3) 集中荷载。作用于结构上的荷载，当分布面 积远远小于结构尺寸时, 可以认为此荷载是作用于结 构某一点上的荷载，即集中荷载。
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (1) 体荷载。体荷载指分布在结构整个体积内连 续作用的荷载。如图所示的物体G的重力就是典型的 体荷载。
第五节 荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面 上的荷载。 ① 均布面荷载。 ② 均布线荷载。若均布面荷载换算到计算构件 的纵轴线上，即均布面荷载乘以其负载宽度，则可得 沿纵向的均布线荷载。 ③ 三角形分布荷载。三角形分布荷载如水对水 池壁的侧向压力。
第三节 刚体、变形体及其基本假设
建筑力学课件_第一章__绪论
课件制作人：肖昕迪
三、按作用性质分
1、静荷载 、 荷载从零慢慢增加到最后的确定值后， 荷载从零慢慢增加到最后的确定值后，其大 位置和方向就不再随时间而变化， 小、位置和方向就不再随时间而变化，这样 的荷载称为静荷载，如结构的自重、 的荷载称为静荷载，如结构的自重、一般的 活荷载等。 活荷载等。 2、动荷载 、 是指荷载的大小、位置、 是指荷载的大小、位置、方向随时间的变 化而迅速变化 称为动荷载。 迅速变化， 化而迅速变化，称为动荷载。如动力机械产 生的荷载、 生的荷载、地震力等
课件制作人：肖昕迪
二、按作用范围分
1、分布荷载 、 分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载， 分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载，又可 均布荷载和 分为均布荷载 非均布荷载。 分为均布荷载和非均布荷载 均布荷载：如梁的自重荷载连续作用，大小各处相同， 均布荷载：如梁的自重荷载连续作用，大小各处相同， 自重荷载以每米长度重力表示， 自重荷载以每米长度重力表示，N/m或KN/m， 或 ， 又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布， 又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布，但 它是以每平米面积重力来表示的， 它是以每平米面积重力来表示的， N/m2 ,KN/m2 非均布荷载：荷载的连续作用，但大小各处不相同。 非均布荷载：荷载的连续作用，但大小各处不相同。 如一水池的壁板受到的水压力作用。 如一水池的壁板受到的水压力作用。
第二节 荷载的分类
在建筑力学中， 在建筑力学中，我们把作用在物体上的力一般分 为两种： 为两种： 一种是使物体运动或有运动趋势的主动力 主动力； 一种是使物体运动或有运动趋势的主动力；第二 种是阻碍物体运动的约束力 所谓约束 约束力。 约束， 种是阻碍物体运动的约束力。所谓约束，就是能够限 制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约 制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约 束力。 束力。 通常把作用在结构上的主动力称为荷载 荷载， 通常把作用在结构上的主动力称为荷载，而把约 束力称为反力 反力， 束力称为反力，荷载与反力是相互对立又相互依存的 一个矛盾的两个方面。 一个矛盾的两个方面。它们都是其他物体作用在结构 外力。 上的力，所以统称为外力 在外力作用下， 上的力，所以统称为外力。在外力作用下，结构内各 部分之间产生相互作用的力称为内力 内力。 部分之间产生相互作用的力称为内力。
建筑力学知识点课件.doc
建筑力学第一章绪论1. 工程中习惯把主动作用于建筑物上的外力称为荷载。
例如自重，风压力，水压力，土压力等。
（主要讨论集中荷载、均匀荷载）2. 在建筑物中，承受并传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。
3. 结构按几何特征分：一，杆件结构。
可分为：平面和空间结构。
它的轴线长度远大于横截面的宽度和高度。
二，板壳结构。
（薄壁结构）三，实体结构。
4. 建筑力学要进行静力分析即由作用于物体上的已知力求出未知力。
5. 强度指结构和构件抵抗破坏的能力，刚度指结构和构件抵抗变形的能力。
稳定性指结构和构件保持原有平衡状态的能力。
6. 建筑力学的基本任务是研究结构的强度，刚度，稳定性问题。
为此提供相关的计算方法和实验技术。
为构件选择合适的材料，合理的截面形式及尺寸，以及研究结构的组成规律和合理形式。
第二章刚体静力分析基础1. 静力学公理。
一，二力平衡。
（只适应于刚体，对刚体系统、变形体不适应。
）二，加减平衡力系。
（只适应于刚体，对刚体系统、变形体不适应。
）三，三力平衡汇交。
2. 平面内力对点之矩。
一，合力矩定理3. 力偶。
性质：一，力偶对物体不产生移动效应，故力偶没有合力。
它既不能与一个力等效或平衡。
二，任一力偶可在其作用面内任意移动。
4. 约束：施加在非自由体上使其位移受到限制的条件。
一般所说的支座或支承为约束。
一物体（如一刚性杆）在平面内确定其位置需要两个垂直方向的坐标和杆件的转角。
因此，对应的约束力是相对的。
约束类型：1、一个位移的约束及约束力。
a)柔索约束。
b）理想光滑面约束。
C)活动（滚动）铰支座。
D）链杆约束。
2、两个位移的约束及约束力。
A) 光滑圆柱形铰链约束。
B）固定铰支座约束。
3、三个位移的约束及约束力。
A ）固定端。
4、一个位移及一个转角的约束及约束力。
A）定向支座（将杆件用两根相邻的等长、平行链杆与地面相连接的支座）。
第五章弹性变形体静力分析基础1．变性固体的基本假设。
连续性假设：固体材料的整个体积内毫无空隙的充满物体。
建筑力学1
三、作用性质： 静力荷载 — 数量、方向、位置不 随时间变化或变化缓慢，无显著加速度 的荷载。
动力荷载 — 随时间迅速变化、产 生显著的加速度，有不可忽视的惯性力。
加减平衡力系公理 在作用于刚体上的任意力系中，加上或 去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的 作用效果。
力的可传性原理
作用于刚体上的力可沿其作用线移动到 刚体内任意一点，而不会改变该力对刚体的作 用效应。
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。 作用与反作用定律
1、活动铰支座（滚轴支座） 构成：见右图。 约束功能：限 制A点沿支承面法 线方向的移动。 活动铰支座只 有反力V，通过铰A 中心。 简
A
图
2、固定铰支座（不动铰支座） 构成：见右图。 约束功能：限制A点 沿水平和竖直方向的移 动（限制线位移）。允 许结构绕A点转动。 固定铰支座有水平反 力H和竖向反力V，通过 A铰中心。也可合成为 一个力，但方向不知。
动方向相反。运用这个准则，可确定约束反力
的方向和作用点的位置。
1．柔体约束 用柔软的皮带、绳索、链条 阻碍物体运动而构成的约束叫柔
体约束。这种约束作用是将物体
拉住，且柔体约束只能受拉力， 不能受压力，所以约束反力一定 通过接触点，沿着柔体中心线背 离被约束物体的方向，且恒为拉
力，如图1.14中的力。
３、研究构件和结构的刚度问题。
构件和结构抵抗变形的能力。
4、研究构件和结构的稳定性问题。
三、建筑力学在建筑设计中的作用 （建筑师与结构）
建筑师要设计出适用、经济、美观的 建筑物，必须具备美学、艺术、生产等各 方面的理论知识。其中包括建筑力学和结 构方面的知识，以便在建筑设计工作中， 能够选择合理的结构形式。在安全和经济 的前提下，实现自己的建筑构思，体现力 与美的完美结合。
建筑力学一二章
当力作用在刚体时，力可在作用线上移动。 ——力的可传性
在静力学中，所研究的物体只限于刚体。
刚体
变形体
F
F
F F
F
刚 体
变 形 体
2.力的性质二：作用与反作用定律。
作用力和反作用力总是同时存在，两 力的大小相等、方向相反，沿着同一直线， 分别作用在两个相互作用的物体上。
3.力的性质三：力的平行四边形法则。
A NA NB
W
B
注意： 不要画出研究对 象对周围物体的 作用力。
力：主动力:重力W,已知荷载F。
被动力:约束反力NA , NB。
例题3
确定A、B二处的约束力
F1 A B
F2 F3
FAy
F2 F1 F3
A
FAx
B
FRB
取隔离体
画受力图
例题4 均质圆盘重W,不计杆AB、BC重量。
1.画出圆盘的受力图；
力偶对任意点的力矩
Mo(F)+Mo(F’)=F(x+d)- F’ x=Fd
F
O
x
d F'
大小： M0
= ± Fd kN . m
符号：同力矩规定 单位：[力· 长度]N . m,
4.力偶的等效
◎力偶可以与力偶矩相等的另一个力偶等效。
40N 40N 60N
4cm M=2.4N· m
60N
不考虑：力的大小和方向，力臂的长短
作用于物体上同一点的两个力，可以 合成一个合力。合力的作用点也在该点， 合力的大小和方向，由这两个力为边所作 的平行四边形的对角线确定。 合力矢等于这两个力矢的矢量和。
D
C
F2
A
R F1
建筑力学第1章
FT W W
FT W W FN
二、荷载的分类
1、按作用时间的久暂可分为: 恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。 活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。 2、按作用位置是否改变可分为： 固定荷载：作用位置固定不变。 移动荷载：作用位置是移动的。
3、按作用性质可分为： 静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化 或变化极其缓慢。 动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
认为在变形固体的整个体积内连续不断地充满了物 质，无任何空隙。
⒉ 均匀性假设
认为固体材料在各个方向上的力学性质完全相同。
⒊ 各向同性假设
认为在变形固体内各点处的力学性质完全相同，变形 固体内任一点的力学性质完全能代表整个固体。
§7 杆件变形的基本形式 一、杆件的几何特征及分类 杆件是指某一个方向（一般为长度方向）的尺寸 远大于其另外两个方向尺寸的构件。
桥梁结构
台北101大楼
被称为“台北新地标” 的101大楼于 1998年1月动工， 主体工程于2003年10月完工， 还有两台世界最高速的电梯， 从一楼到89楼，只要39秒的 时间。 在世界高楼协会颁发的 证书里，台北101大楼拿下了 “世界高楼”四项指标中的 三项世界之最，即“最高建 筑物”（508Ｍ）“最高使用 楼层”(438米)和“最高屋顶 高度”(448米)。
变形固体的变形，按其性质可分为两种 弹性变形 塑性变形 外力解除后，变形也随之消失 外力解除后，变形并不能全部消失
建筑工程中所用的材料，可以近似地看成是只 有弹性变形而没有塑性变形。只有弹性变形的物体 称为理想弹性体或完全弹性体。 只能产生弹性变形的外力范围称为弹性范围。
二、基本假设 ⒈ 连续性假设
国家石油公司双 塔大楼
《建筑力学》第1章 绪论;第2章 平面几何组成分析
C B A
E F
刚片Ⅰ、Ⅱ通过三根不平行也不完全相交的链杆相连 无多余约束的内部几何不变体系。
【习题2】 分析图示体系的几何组成.
H F
C A
大 地 看 成 钢 片 Ⅰ
G
E
D
B
分析：将大地看作钢片Ⅰ,依次去掉二元体CA、AB；BE、CD；GE、EF； GF、HC后，剩下钢片Ⅰ。
结论：根据二元体规则，整个体系无多余约束的几何不变体系。
■三杆平行且不等长 三杆无穷远处相交。
Δ Δ
h1
Δ
h2 α2 h3 α3
α1
移动前，三杆平行，几何可变 移动后，三杆不平行，几何不变 证明：
tan ； 1 tan ； tan 2 3 h1 h2 h3
瞬变体系
h1 h2 h3 1 2 3
N 2 M
K
1 J A Ⅰ D E F I H
L
G 3
Ⅱ
B C
分析： a、将大地及支座A看成大刚片Ⅰ； b、将AEIK看成钢1；将KLMN看成钢2；将BLHE看成钢3；刚片1、2、3由 两两相连，三铰不共线，根据三刚片规则，体系ABLMNK为无多余约束 的内部几何不变体系，可看成刚片Ⅱ。 c、刚片Ⅰ、Ⅱ通过铰A和不通过铰A的链杆BC相连，符合二刚片规则。
第一章
一、研究对象 二、基本任务 三、基本概念
绪 论
一、研究对象：
建筑：构件、结构
二、基本任务
四个字：安全、经济
在安全和经济原则下为建筑结构和构件的设计提供必要的理论基 础和计算方法。
பைடு நூலகம்
三、基本概念
刚体 、支座
刚体：永不变形的固体
建筑力学第1章绪论
建筑⼒学第1章绪论第⼀章绪论§1-1 结构与构件建筑物中承受荷载⽽起⾻架作⽤的部分称为结构。
图1-1中所⽰的即为⼀单层⼚房结构。
结构受荷载作⽤时，如不考虑建筑材料的变形，其⼏何形状和位置不发⽣改变。
组成结构的各单独部分称为构件。
图1-1中的基础、柱、吊车梁、屋⾯板等均为构件。
结构⼀般叫按其⼏何特征分为三种类型：(1)杆系结构组成杆系结构的构件是杆件。
杆件的⼏何特征是其长度远远⼤于横截⾯的宽度和⾼度。
(2)薄壁结构组成薄壁结构的构件是薄板或薄壳。
薄板、薄壳的⼏何特征是其厚度远远⼩于它的另两个⽅向的尺⼨。
(3)实体结构它是三个⽅向的尺⼨基本为同量级的结构。
建筑⼒学以杆系结构作为研究对象。
§1—2刚体、变形固体及其基本假设结构和构件可统称为物体。
在建筑⼒学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体模型、理想变形固体模型。
刚体是受⼒作⽤⽽不变形的物体，实际上，任何物体受⼒作⽤都发⽣或⼤或⼩的变形，但在⼀些⼒学问题中，物体变形这⼀因素与所研究的问题⽆关，或对所研究的问题影响甚微，这时，我们就可以不考虑物体的变形，将物体视为刚体，从⽽使所研究的问题得到简化。
在另⼀些⼒学问题中，物体变形这⼀因素是不可忽略的主要因素，如不予考虑就得不到问题的正确解答。
这时，我们将物体视为理想变形固体。
所谓理想变形固体，是将⼀般变形固体的材料加以理想化，作出以下假设：(1)连续性假设认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是⽆空隙的连续分布。
(2)均匀性假设认为材料的⼒学性质是均匀的，从物体上任取或⼤或⼩的⼀部分，材料的⼒学性质均相同。
(3)各向同性假设认为材料的⼒学性质是各向同性的，材料沿不同的⽅向具有相同的⼒学性质。
有些材料沿不同⽅向的⼒学性质是不同的，称为各向异性材料。
本教材中仅研究各项同性材料。
按照连续、均匀、各向同性假设⽽理想化了的⼀般变形固体称为理想变形固体。
采⽤理想变形固体模型不但使理论分析和计算得到简化，且所得结果的精度能满⾜⼯程的要求。
建筑力学第1章绪论
力的性质
力具有大小、方向和作用 点三个基本要素，遵循牛 顿运动定律。
力的单位
在国际单位制中，力的单 位是牛顿（N）。
力的概念与性质
01
02
03
力的定义
力是物体间相互作用的结 果，可以改变物体的运动 状态或形状。
力的性质
力具有大小、方向和作用 点三个基本要素，遵循牛 顿运动定律。
力的单位
在国际单位制中，力的单 位是牛顿（N）。
拱式结构的特点与应用
结构特点
拱式结构通过拱的形状将荷载转化为轴向压力，并传递至两侧的支持结构。拱式结构具有较强的承载能力和稳定 性。
应用范围
拱式结构常用于大跨度建筑，如桥梁、体育馆、展览馆等。其优点在于造型美观、受力合理、节省材料。
拱式结构的特点与应用
结构特点
拱式结构通过拱的形状将荷载转化为轴向压力，并传递至两侧的支持结构。拱式结构具有较强的承载能力和稳定 性。
性质
摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、正压力的大小以及物体的材料性质有关。摩擦力总是阻碍物体间 的相对运动或相对运动趋势，其方向与接触面相切，并与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
04
建筑结构的基本形式与特 点
04
建筑结构的基本形式与特 点
梁式结构的特点与应用
结构特点
梁式结构主要由水平梁和垂直柱组成， 通过梁承受横向荷载并将其传递至柱， 再由柱传递至基础。这种结构形式简 单，传力路径明确。
力的分解
一个力可以按照一定的规则分解为两个或多个分力，这些分力的作用效果与原 来的力相同。
平衡方程及其应用
平衡方程
对于静力学问题，可以通过建立平衡方程来求解未知量。平 衡方程通常包括力矩平衡方程和力平衡方程。
建筑力学教学课件：绪论
第1章 绪 论
【学习目标】 通过本章的学习，了解建筑力学的研究对象、 任务；熟悉杆件变形的基本形式；理解建筑结构 的分类；认识建筑力学与建筑结构的关系。
【学习重点】 建筑力学的研究对象、任务；结构和构件的
强度、刚度和稳定性；杆件变形的基本形式。
【素养目标】 增强学生“四个自信”；培养其发现问题、分
板和壳
图1-2 薄壁结构
（3）实体结构 长、宽、高尺寸均接近的结构称为实体结构。
图1-3 实体结构
建筑力学的研究对象是杆件结构。
2.建筑力学的任务
具有足够的强度、刚度和稳定性。 （1）强度 强度是指结构和构件承受外力时抵抗破 坏的能力。
（2）刚度 刚度是指结构和构件承受外力时抵抗变 形的能力。
析问题、解决问题的能力。做到实事求是，具体 问题具体分析。
1.1 建筑力学的研究对象、任务
1.建筑力学的研究对象 研究对象——建筑工程结构和构件。
结构——在建筑物中承受并传递荷载而起骨 架作用的部分。
如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、桥梁、挡
土墙等。
构件——组成结构的单个基本部件。
如：梁、板、柱、墙、基础等。
（3）稳定性 稳定性是指构件承受外力时保持原有 平衡状态的能力。
建筑力学的任务是研究构件或结构在荷载作 用下的平衡条件及承载力，为构件设计提供必要 的理论基础和计算方法，使所设计的构件既安全 可靠，又经济合理。
3.建筑力学的研究内容
（1）研究各种力系的简化及平衡，对结构及构件进 行受力分析。
（2）研究构件受力后的变形和破坏规律，以便建 立构件满足强度、刚度和稳定性要求所需的条件，为设 计既安全又经济的合理构件，提供科学的构
结构按几何特征可分为以下三类： （1）杆件结构 纵向长度远大于横截面上两个方向尺寸的构件称为
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荷载大小的确定： 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
二、荷载的分类
静力荷载(static load)
直接荷载
1、根据荷载对结构产生
2、根据荷载
的动力效应划分
接触方式划分
动力荷载(dynamic load)
间接荷载
集中荷载
1．均匀连续假设 假设变形固体在其整个体积内用同种介质 毫无空隙的充满了物体。
2．各向同性(Isotropy )假设 假设变形固体沿各个方向的力学性能均相 同。 3．小变形假设 在实际工程中，构件在荷载作用下， 其变形与构件的原尺寸相比通常很小， 可以忽略不计，称这一类变形为小变形。
建筑力学的对象是均匀连续的、各向 同性的、弹性变形的固体，且限于小 变形范围的杆件和杆件组成的杆系结 构。杆系结构是由杆件组成的结构
201米
韩国世界杯室内足球场
3水 泥
多层与高层建筑物的结构型式
多 混合结构
层
与 高
框架结构
全剪力墙结构
层
框架－剪力
建 筑
剪力墙结构
墙结构
筒中筒结构
筒体结构
成束筒结构
多筒体系
巨型结构
3.1 硅酸盐水泥
砖混结构
砌 体 结 构 的 抗 震 试 验框架结构来自剪力墙结构框架-剪力墙结构
第二节 基本概念
（１）荷载 （２）约束和约束反力 （３）内力 （4）位移
1荷载(load)的分类
一、定义
荷载：主动作用在结构上的外力。自重、风
广义荷载：外力、温度改变、支座沉降、 制造误差、材料的收缩、地震作用、风荷载
作用（效应）：结构受力或变形 (温度变化、支座沉降、制造误差、材料 收缩以及松弛、徐变等)
特点
杆件的截面尺 寸远小长度
平面杆系结构
（2）建筑力学的基本假设 刚体和变形固体
刚体 在外力作用下，不产生变形的固体。 变形固体 在外力作用下，会产生变形的固体。 绝对的固体是不存在的
在受力平衡分析中，材料的变形非常微小，为简化计算， 可不考虑它们受力后的微小变形，而视为刚体
第二、三章
（2）建筑力学的基本假设
弹性力学 板壳、实体结构
由此可见：建筑力学是研究杆件结构的强度、刚度 和稳定性的一门学科。
设计构件时，必须做到: (1)足够的强度：
有足够的抵抗破坏的能力，使构件 在载荷作用下能安全工作。
（2）足够的刚度：
强度：构件抵抗 破坏的能力
有足够的抵抗变形的能力，使构件 在载荷作用下产生的变形在工程允许 范围内。
构件：结构的组成部分，梁、柱、 板
结构的作用：承担荷载（广义的）
结构——建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。 构件——组成结构的单个部件。
构件应有一定的承载能力
风压
吊车 荷载 单层工业厂房荷载作用图
外荷 载
结构形式
多层与高层建筑结构 单层大跨度屋盖结构
上海金茂大厦，(钢结构， 88层，高420m，是我 国目前最高的建筑)
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。 桁架下弦标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架 沿纵向间距为27米，沿横向间距为9米，均支承在钢 筋砼柱柱顶
索结构
受力特点：索是中心受拉构件，既无弯矩也无剪力。 水平反力为H，方向是向外的
国家奥林匹克体育中心
悬索桥 （悬索）
结构的几何分类:
（3）建筑力学的任务和方法
1 建筑力学的任务
平衡(Equilibrium ) 是结构相对于地球保持静止状 态或匀速直线平移。
强度(Strength )是结构抵抗破坏的能力
刚度(Stiffness )是结构抵抗变形的能力 稳定性(Stability )是结构保持原有平衡形态的能力
建筑力学的任务：是通过研究结构的强度、刚 度、稳定性；材料的力学性能；结构的几何组 成规则，在保证结构既安全可靠又经济节约的 前提下，为构件选择合适的材料、确定合理的 截面形状和尺寸提供计算理论及计算方法。
2 力学的课程体系
一➢➢强刚、度度结、—构稳—力定控学性制的—结研—构究变保对形证象不结是超构杆过的系允安结许全构值，，并满符足合使经用济要的求要。求。
各力学课程的比较：
学科 理论力学
研究对象 质点、刚体
研
究
任
务
提供力学计算原理（平衡方程，虚功原理）
材料力学 结构力学
单根杆件 杆件结构
变变形形体的强度、刚度 和稳定性
(1)杆件结构(structure of bar system)
l>>b、h
(3)实体结构
(massive structure)
l、 b 、h同级
(2)板壳结构
(plate and shell structure)
b<<l、h
挡土墙
基础
平面杆系结构
(c) 块体结构
建筑力学的研究对象
构件
结构
分类
杆 板壳 块体
刚度：构件抵抗 变形的能力
构件
（3）足够的稳定性： 构件在载荷作用下能保持原有形
状下的平衡 。
稳定性：构件保 持原有形状下平 衡的能力
3 建筑力学的分析方法
建筑力学是一门力学的分支课程，在学习 是要注重对基本概念的理解，同时要学习 力学的基本研究方法，提高分析问题和解 决问题的能力。
重视力学分析和工程实际相联系；重视 分析能力、计算能力、自学能力、表达 能力、创新能力的培养。
筒中筒结构
单层大跨度建筑物的结构型式
门式刚架结构
平面结构体系拱薄桁结腹架构梁结结构构
单层大跨度建筑
薄壳结构 网架结构
空间结构体系开膜悬合结索结构结构构
玻璃结璃 张弦结构
长春国富门式刚架厂房
图1 装配式结构实例
待装配的一榀平面桁架
拱桥 （无铰拱）
飞机库
加油站
厦门国际会展中心
Chapter 1 Intrduction
（1）引言 （2）基本概念 （3）计算简图 （4）杆件的基本变形
第一节 引言
（１）建筑力学的研究对象-建筑结构 （２）建筑力学的基本假设 （3）建筑力学的任务和方法
1 建筑力学的研究对象-建筑结构
建筑结构:由建筑材料筑成，能承受 荷载而起骨架作用的构筑物称为 工程结构。 – 如：梁柱结构、桥梁、涵洞、 水坝、挡土墙……。
完全弹性体和小变形
变形固体在外力作用下会产生两种性质的变形： 弹性变形当外力消除时，变形随着消失的变形； 塑性变形当外力消除后，不能消失的变形。
完全弹性体是不存在的
当塑性变形很小，忽略不计，认为只有弹性变形，这种只 有弹性变形的变形固体称为完全弹性体（钢筋）。
小变形：变形<<构件尺寸
3变形固体的基本假设