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第一章 静力学基础
第一节 基本概念 一、力 1.力的定义 力是物体之间相互的机械作用。由于力的作用 ，物体的机械运动状态将发生改变，同时还引起物 体产生变形。前者称为力的运动效应（或外效应） ；后者称为力的变形效应（或内效应）。 在本课程中，主要讨论力对物体的变形效应。
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2.力的三要素 力的大小、方向（包括方位和指向） 和作用点，这三个因素称为力的三要素。 实际物体在相互作用时，力总是分布在 一定的面积或体积范围内，是分布力。如 果力作用的范围很小，可看成是作用在一 个点上，该点就是力的作用点，建筑上称 这种力为集中力。
作为施工技术及施工管理人员，也要求必须掌握建筑力学知识。知道 结构和构件的受力情况，什么位置是危险截面，各种力的传递途径以及 结构和构件在这些力的作用下会发生怎样的破坏等等，才能很好地理解 图纸设计的意图及要求，科学地组织施工，制定出合理的安全和质量保 证措施；在施工过程中，要将设计图纸变成实际建筑物，往往要搭设一 些临时设施和机具，确定施工方案、施工方法和施工技术组织措施。如 对一些重要的梁板结构施工，为了保证梁板的形状、尺寸和位置的正确 性，对安装的模板及其支架系统必须要进行设计或验算；进行深基坑（ 槽）开挖时，如采用土壁支撑的施工方法防止土壁坍落，对支撑特别是 大型支撑和特殊的支撑必须进行设计和计算，这些工作都是由施工技术 人员来完成的。因此，只有懂得力学知识才能很好地完成设计及施工任 务，避免发生质量和安全事故，确保建筑施工正常进行。
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构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力。其高低 与构件的材料性质、截面的几何形状及尺寸、受力性质、工 作条件及构造情况等因素有关。在结构设计中，如果把构件 截面设计得过小，构件会因刚度不足导致变形过大而影响正 常使用，或因强度不足而迅速破坏；如果构件截面设计得过 大，其能承受的荷载过分大于所受的荷载，则又会不经济， 造成人力、物力上的浪费。因此，结构和构件的安全性与经 济性是矛盾的。建筑力学的任务就在于力求合理地解决这种 矛盾。即：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）的内力、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）既安 全可靠又经济合理提供计算理论依据。
第一章 静力学基础
第一节 基本概念 一、力 1.力的定义 力是物体之间相互的机械作用。由于力的作用 ，物体的机械运动状态将发生改变，同时还引起物 体产生变形。前者称为力的运动效应（或外效应） ；后者称为力的变形效应（或内效应）。 在本课程中，主要讨论力对物体的变形效应。
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2.力的三要素 力的大小、方向（包括方位和指向） 和作用点，这三个因素称为力的三要素。 实际物体在相互作用时，力总是分布在 一定的面积或体积范围内，是分布力。如 果力作用的范围很小，可看成是作用在一 个点上，该点就是力的作用点，建筑上称 这种力为集中力。
作为施工技术及施工管理人员，也要求必须掌握建筑力学知识。知道 结构和构件的受力情况，什么位置是危险截面，各种力的传递途径以及 结构和构件在这些力的作用下会发生怎样的破坏等等，才能很好地理解 图纸设计的意图及要求，科学地组织施工，制定出合理的安全和质量保 证措施；在施工过程中，要将设计图纸变成实际建筑物，往往要搭设一 些临时设施和机具，确定施工方案、施工方法和施工技术组织措施。如 对一些重要的梁板结构施工，为了保证梁板的形状、尺寸和位置的正确 性，对安装的模板及其支架系统必须要进行设计或验算；进行深基坑（ 槽）开挖时，如采用土壁支撑的施工方法防止土壁坍落，对支撑特别是 大型支撑和特殊的支撑必须进行设计和计算，这些工作都是由施工技术 人员来完成的。因此，只有懂得力学知识才能很好地完成设计及施工任 务，避免发生质量和安全事故，确保建筑施工正常进行。
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构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力。其高低 与构件的材料性质、截面的几何形状及尺寸、受力性质、工 作条件及构造情况等因素有关。在结构设计中，如果把构件 截面设计得过小，构件会因刚度不足导致变形过大而影响正 常使用，或因强度不足而迅速破坏；如果构件截面设计得过 大，其能承受的荷载过分大于所受的荷载，则又会不经济， 造成人力、物力上的浪费。因此，结构和构件的安全性与经 济性是矛盾的。建筑力学的任务就在于力求合理地解决这种 矛盾。即：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）的内力、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）既安 全可靠又经济合理提供计算理论依据。
建筑力学完整版全套ppt课件
2 、均匀 料性 的假 力 ，设 学 任 小块材 同料的力
3 、各 材项 料 同
沿不同 相 方 同 向 ， 砖 的 如 素混凝土
本教性 材材 中料
工程实 全 际 是 中 各 材 的 向 钢筋混凝土
三在 、 产 一 弹
荷载 失撤 ， , 这
失的 如) ， 变 ：
四、 超塑 过 载 一部 部分 分 体
杆件 现， 为 错
F F
三、扭转 一对 杆 相 件 反 的
杆件 发 的 生 相 对 邻
四、弯曲 对方 于相 杆 通 体轴的平面） 杆件曲 的线 轴线由
工各 程当 种 中
起本 主组 变 要 题（ 98） 1 4 建筑力学的任 建究 筑 ， 结 力 作度 用 。 ， 下 证常 结 材 工 构
使设 靠 计 又 的 经 结构 足的 强 的 一、 坏张 的 求 是件 要发 在 求
结构都抽象为刚
2、强度问题
主要研 本 究 变 构 形 算 件 形 理论和方法。 要便结 ， 构 应 满 保 满 足 问 决 结 题 如 识 解 问 决 结 题 如 4 、超静 算定结构 介法 绍 法 ， 求 连求 续 是 解 梁
静定问 结题 构。 对强 5、稳定性问题 这里 件 只 下 研 直 在 2 5 问 上 情 题 面 所 定 研 构 性 究 理想变形体。
如：设 结备 构的 活荷 结 载 构 ： 上
如： 的 风 材 、 料 雪
三、 可 按 分 其特点 构 是 上 加 各 显 载 点 荷载达最后 值后 衡 ， 状 结 态 如：机 地 器 震 转 时 压 动 的 动荷载特点
由于 点荷 有 ， 时间而变。
q
F1
F2
第二章
静力学基本概念和物体的 受力分析
3 、各 材项 料 同
沿不同 相 方 同 向 ， 砖 的 如 素混凝土
本教性 材材 中料
工程实 全 际 是 中 各 材 的 向 钢筋混凝土
三在 、 产 一 弹
荷载 失撤 ， , 这
失的 如) ， 变 ：
四、 超塑 过 载 一部 部分 分 体
杆件 现， 为 错
F F
三、扭转 一对 杆 相 件 反 的
杆件 发 的 生 相 对 邻
四、弯曲 对方 于相 杆 通 体轴的平面） 杆件曲 的线 轴线由
工各 程当 种 中
起本 主组 变 要 题（ 98） 1 4 建筑力学的任 建究 筑 ， 结 力 作度 用 。 ， 下 证常 结 材 工 构
使设 靠 计 又 的 经 结构 足的 强 的 一、 坏张 的 求 是件 要发 在 求
结构都抽象为刚
2、强度问题
主要研 本 究 变 构 形 算 件 形 理论和方法。 要便结 ， 构 应 满 保 满 足 问 决 结 题 如 识 解 问 决 结 题 如 4 、超静 算定结构 介法 绍 法 ， 求 连求 续 是 解 梁
静定问 结题 构。 对强 5、稳定性问题 这里 件 只 下 研 直 在 2 5 问 上 情 题 面 所 定 研 构 性 究 理想变形体。
如：设 结备 构的 活荷 结 载 构 ： 上
如： 的 风 材 、 料 雪
三、 可 按 分 其特点 构 是 上 加 各 显 载 点 荷载达最后 值后 衡 ， 状 结 态 如：机 地 器 震 转 时 压 动 的 动荷载特点
由于 点荷 有 ， 时间而变。
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F1
F2
第二章
静力学基本概念和物体的 受力分析
建筑力学与结构课件
§6–3 梁的内力－－剪力和弯矩
§6-4 剪力图和弯矩图
§6-5 用叠加法作弯矩图 §6-6 静定平面桁架内力
2
建筑力学与结构 第2版 李永光 高等职业教育 高职高专 ppt课件
§6-1 内力
一、内力的概念
截面法
对于所研究的物系受到其它物系给予的作用力称之为外力， 而将此物系内部各物体之间的相互作用力称为内力。 当我们讨论构件的强度和刚度等问题时，一般总是以某
19
绘制剪力图和弯矩图的一般步骤为： 1）根据梁的支承情况和梁上作用的荷载，求出支座反力（对 于悬臂梁，若选自由端一侧为研究对象，可以不必求支座反力。）
2）分段列出剪力方程和弯矩方程。根据荷载和支座反力，在 集中力（包括支座反力）和集中力偶作用处，以及分布荷载的分 布规律发生变化处将梁分段，以梁的左端为坐标原点，分别列出 每一段的内力方程。 3）根据剪力方程和弯矩方程所表示的曲线性质，确定画出这 些曲线所需要的控制点，即所谓的特征点，求出这些特征点的数 值（即求出若干截面的剪力和弯矩）。 4）用与梁轴平行的直线为x轴，取特征点相应的剪力（或弯矩） 值为竖距，根据剪力方程（或弯矩方程）所表示的曲线性质绘出 剪力图（或弯矩图），并在图中标明各特征点的剪力（或弯矩） 20 的数值。确定最大内力的数值及位置。
M
M
A
0
FP L
x L
B
3)绘制剪力图和弯矩图 由图可见，在梁右端的固定端面上，弯矩的绝对值最大，剪力
则在全梁各截面都相等。
M
max
FP L
FQ
max
FP
22
将静定梁在常见单种荷载作用下的FQ图和M图汇总于下 图。熟记这些内力图对以后学习有用。
23
§6-4 剪力图和弯矩图
§6-5 用叠加法作弯矩图 §6-6 静定平面桁架内力
2
建筑力学与结构 第2版 李永光 高等职业教育 高职高专 ppt课件
§6-1 内力
一、内力的概念
截面法
对于所研究的物系受到其它物系给予的作用力称之为外力， 而将此物系内部各物体之间的相互作用力称为内力。 当我们讨论构件的强度和刚度等问题时，一般总是以某
19
绘制剪力图和弯矩图的一般步骤为： 1）根据梁的支承情况和梁上作用的荷载，求出支座反力（对 于悬臂梁，若选自由端一侧为研究对象，可以不必求支座反力。）
2）分段列出剪力方程和弯矩方程。根据荷载和支座反力，在 集中力（包括支座反力）和集中力偶作用处，以及分布荷载的分 布规律发生变化处将梁分段，以梁的左端为坐标原点，分别列出 每一段的内力方程。 3）根据剪力方程和弯矩方程所表示的曲线性质，确定画出这 些曲线所需要的控制点，即所谓的特征点，求出这些特征点的数 值（即求出若干截面的剪力和弯矩）。 4）用与梁轴平行的直线为x轴，取特征点相应的剪力（或弯矩） 值为竖距，根据剪力方程（或弯矩方程）所表示的曲线性质绘出 剪力图（或弯矩图），并在图中标明各特征点的剪力（或弯矩） 20 的数值。确定最大内力的数值及位置。
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3)绘制剪力图和弯矩图 由图可见，在梁右端的固定端面上，弯矩的绝对值最大，剪力
则在全梁各截面都相等。
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将静定梁在常见单种荷载作用下的FQ图和M图汇总于下 图。熟记这些内力图对以后学习有用。
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《建筑力学》PPT课件(最全版)
§2–1 力的概念
1、平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是 指物体相对地球处于静止或匀速直线运动 状态。
2、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始 终保持不变的物体。或者在力的作用下， 任意两点间的距离保持不变的物体。
刚体是一种理想化的力学模型。
一个物体能否视为刚体，不仅取决于变 形的大小，而且和问题本身的要求有关。
F
=
= B
F1
F F2
B
F1
A
A
A
§2–2 静力学公理
公理三 (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。
R
即，合力为原两力的矢量和。
矢量表达式：R= F1+F2
A
F1
§2–2 静力学公理
推论 (三力汇交定理)
力是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由这种相互作 用引起的。静止和运动状态不变，都意味着各作用力在某种意义上的平 衡。力学，可以说是力和（机械）运动的科学。
第二章
静力学基本概念
§2–1 力的概念 §2–2 静力学公理 §2–3 力矩与力偶 §2–4 力在坐标轴上的投影 §2–5 力的平移定理
§2-3 力矩与力偶
五、力矩的性质： 1、力沿作用线移动时，对某点的矩不变 2、力作用过矩心时，此力对矩心之矩等于零 3、力矩的值与矩心位置有关，同一力对不同 的矩心，其力矩不同。
§2-3 力矩与力偶
4、力矩的解析表达式
y B
A
y
Ox
x
力对某点的矩等于该力沿坐标轴的分力对 同一点之矩的代数和
《建筑力学(第二版)课件PPT》
活载和集中力
活载
活载是指建筑结构所承受的可变荷载，如人群、风 荷载和交通载荷。
集中力
集中力是一种单一点的力集中在建筑结构中的应用， 如悬挑建筑和大跨度桥梁。
设计荷载与荷载组合
1 设计荷载
设计荷载考虑结构所需的最小安全荷载，保障结构的正常运行和使用。
2 荷载组合
荷载组合是指将各种设计荷载按照特定的规则组合在一起进行考虑， 确保向的拉力或压力，可以导致 结构的延伸或收缩。
剪力
剪力是材料中垂直于轴线方向的力，可以导致结构 的切变变形。
弯矩
弯矩是轴线周围产生的力矩，可以导致结构弯曲和 变形。
梁的内力分析
1
力的平衡
分析梁的纵向离散荷载和横向应力分布，
弯矩图
2
以确定内力的大小和方向。
根据梁受力情况，绘制弯矩图以显示各
杆的稳定性和填充
稳定性
杆件的稳定性是指杆件受力后保持平衡和不发生失 稳的能力。
填充
填充材料用于增加杆件的刚度和稳定性，常用于加 强结构和防止屈曲。
建筑力学（第二版）课件 PPT
本课件将为您介绍建筑力学的基本概念和原理，帮助您深入理解建筑结构力 学的重要性和应用。
建筑力学概述
定义
建筑力学是研究建筑结构中 受力和变形的学科，关注结 构的稳定性和安全性。
历史发展
建筑力学在古希腊和古罗马 时期就有所应用，随着时间 推移，发展成为一门独立的 学科。
应用领域
点的弯矩大小。
3
剪力图
根据梁受力情况，绘制剪力图以显示各 点的剪力大小。
悬链线和悬臂梁
悬链线
悬链线是受力物体的形状，遵循高度处受力方 向垂直的原则。
悬臂梁
第2章 建筑力学与结构_第2版资源ppt课件
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17
二、力偶
平面内一对等值反向且不共线的平行力称为力偶，它是一个 不能再简化的基本力系。它对物体的作用效果是使物体产生单 纯的转动。
力偶对物体的转动效应与组成力偶的力之大小和力偶臂的长 短有关,力学上把力偶中一力的大小与力偶臂(二力作用线间垂 直距离)的乘积Fd并加上适当的正负号，称为此力偶的力偶矩 ，用以度量力偶在其作用面内对物体的转动对其所在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而 与矩心的位置无关，因此力偶对刚体的效应用力偶矩度量。
如图2-9所示
m0(F, F′)= m0 (F)+ m0 (F)=F(x+d)一Fx=Fd
通常采用力F与坐标轴x轴所夹的锐角来计算投影
Fx F cosa Fy F sin a
若已知力F在坐标轴上的投影Fx、Fy，亦可求出该力的大小和
方向角
F Fx2 Fy2
可编辑课件PPT tan a
Fy Fx
12
图2－7
可编辑课件PPT
13
二、合力投影定理
合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和， 此即合力投影定理。 合力投影定理建立了合力的投影与分力的投影之间的关系。 如图2—8所示的平面力系，将各力投影到x轴上 ，由图可见 RX=F1x+F2x+F3x+F4x，上式可推广到任意多个力的情况，即
第二章 静力学基本概念
§2–1 力与平衡的概念 §2–2 静力学基本公理 §2–3 力在坐标轴上的投影 ·合力投影定理 §2–4 力矩 ·力偶的概念和力的等效平移
可编辑课件PPT
1
§2-1 力与平衡的概念
一、力的概念
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17
二、力偶
平面内一对等值反向且不共线的平行力称为力偶，它是一个 不能再简化的基本力系。它对物体的作用效果是使物体产生单 纯的转动。
力偶对物体的转动效应与组成力偶的力之大小和力偶臂的长 短有关,力学上把力偶中一力的大小与力偶臂(二力作用线间垂 直距离)的乘积Fd并加上适当的正负号，称为此力偶的力偶矩 ，用以度量力偶在其作用面内对物体的转动对其所在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而 与矩心的位置无关，因此力偶对刚体的效应用力偶矩度量。
如图2-9所示
m0(F, F′)= m0 (F)+ m0 (F)=F(x+d)一Fx=Fd
通常采用力F与坐标轴x轴所夹的锐角来计算投影
Fx F cosa Fy F sin a
若已知力F在坐标轴上的投影Fx、Fy，亦可求出该力的大小和
方向角
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12
图2－7
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13
二、合力投影定理
合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和， 此即合力投影定理。 合力投影定理建立了合力的投影与分力的投影之间的关系。 如图2—8所示的平面力系，将各力投影到x轴上 ，由图可见 RX=F1x+F2x+F3x+F4x，上式可推广到任意多个力的情况，即
第二章 静力学基本概念
§2–1 力与平衡的概念 §2–2 静力学基本公理 §2–3 力在坐标轴上的投影 ·合力投影定理 §2–4 力矩 ·力偶的概念和力的等效平移
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1
§2-1 力与平衡的概念
一、力的概念
建筑力学与结构课件(最齐全)
生态环保
利用可再生能源、绿色建材等，减少 对环境的污染和破坏，实现建筑与环 境的和谐共生。
感谢您的观看
THANKS
VS
混凝土结构由混凝土和钢筋等材料组 成，通过浇筑和振捣成型，具有较高 的抗压强度和耐久性，适用于各种建 筑类型和规模，如住宅、办公楼、桥 梁等。混凝土结构的优点包括良好的 抗压性能、防火性能、耐久性和稳定 性等，但同时也存在自重大、施工周 期长等缺点。
钢结构
钢结构是一种轻质高强的建筑结构类型，具有较好的塑性和 韧性。
有限差分法
介绍有限差分法的基本原理和应用，包括离散化、差分方 程建立和求解等，以及如何运用有限差分法进行结构分析 和设计。
离散元法
介绍离散元法的基本原理和应用，包括离散化、接触模型 和求解算法等，以及如何运用离散元法进行岩土工程和地 质工程的结构分析和设计。
结构设计软件介绍
AutoCAD
介绍AutoCAD的基本功能和使用方法，包括绘图、编辑、标注和输出等，以及如何在建 筑结构设计中运用AutoCAD进行绘图和建模。
建筑力学与结构课件
目录
• 建筑力学基础 • 建筑结构类型 • 建筑结构设计 • 建筑结构抗震 • 建筑结构加固与维护 • 建筑力学与结构发展趋势
01
建筑力学基础
静力学基础
静力学基本概念
静力学是研究物体在力作用下处 于平衡状态的科学。在静力学中 ，平衡是指物体处于静止或匀速
直线运动状态。
静力学基本原理
智能化技术的应用
数值模拟技术
利用数值模拟软件对建筑结构进行精 细化分析和优化设计，提高设计效率 和精度。
智能化施工
通过BIM技术、物联网技术等，实现 施工过程的智能化管理和控制，提高 施工质量和效率。
利用可再生能源、绿色建材等，减少 对环境的污染和破坏，实现建筑与环 境的和谐共生。
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THANKS
VS
混凝土结构由混凝土和钢筋等材料组 成，通过浇筑和振捣成型，具有较高 的抗压强度和耐久性，适用于各种建 筑类型和规模，如住宅、办公楼、桥 梁等。混凝土结构的优点包括良好的 抗压性能、防火性能、耐久性和稳定 性等，但同时也存在自重大、施工周 期长等缺点。
钢结构
钢结构是一种轻质高强的建筑结构类型，具有较好的塑性和 韧性。
有限差分法
介绍有限差分法的基本原理和应用，包括离散化、差分方 程建立和求解等，以及如何运用有限差分法进行结构分析 和设计。
离散元法
介绍离散元法的基本原理和应用，包括离散化、接触模型 和求解算法等，以及如何运用离散元法进行岩土工程和地 质工程的结构分析和设计。
结构设计软件介绍
AutoCAD
介绍AutoCAD的基本功能和使用方法，包括绘图、编辑、标注和输出等，以及如何在建 筑结构设计中运用AutoCAD进行绘图和建模。
建筑力学与结构课件
目录
• 建筑力学基础 • 建筑结构类型 • 建筑结构设计 • 建筑结构抗震 • 建筑结构加固与维护 • 建筑力学与结构发展趋势
01
建筑力学基础
静力学基础
静力学基本概念
静力学是研究物体在力作用下处 于平衡状态的科学。在静力学中 ，平衡是指物体处于静止或匀速
直线运动状态。
静力学基本原理
智能化技术的应用
数值模拟技术
利用数值模拟软件对建筑结构进行精 细化分析和优化设计，提高设计效率 和精度。
智能化施工
通过BIM技术、物联网技术等，实现 施工过程的智能化管理和控制，提高 施工质量和效率。
建筑力学与建筑结构(新上篇)
的作用线通过矩心。
W
42
2、力偶 由大小相等、方向相反且不共线的两
个平行力组成力偶。对物体产生转动效 应。
F
d
W
F’
43
力偶矩 力偶的转动效应用
力偶矩表示，它等于 力偶中任何一个力的
大小与力偶臂d 的乘
积，加上适当的正负 号，即：
MFd
力偶的图例
W
44
力偶系的合成 作用在一个物体上的一组力偶称为一个 力偶系。力偶系的合成结果为一个合力
W
46
平面一般力系的平衡方程
平面任意力系的一般简化结果为一个主矢 R
和一个主矩M。当物体平衡时，主矢和主矩必须
同时为零，即：
X 0
Y 0
M 0
这三个平衡条件是互相独立的，对于一个研 究对象可以求解三个未知力，且最多求解三个未 知力。
W
47
三、杆件变形的基本形式
1、轴向拉伸或压缩 在一对大小相等、方向相反、作用线
按受力和构造特点不同，建筑结构分为 混合结构、框架结构、框架-剪力墙结构、 剪力墙结构、筒体结构、大跨结构等。其 中大跨结构多采用网架结构、薄壳结构、 膜结构及悬索结构。
W
4
➢ 建筑结构的功能
结构的功能要求：安全性、适用性、耐 久性。
结构的可靠性：安全性、适用性、耐久 性。（可靠度是可靠性的定量指标）
一、概念
1、轴力 杆件在轴向拉 F
伸或压缩时，截面 上的内力与杆件的 F
m F
m
N
轴线重合，故称为 轴向内力，简称轴 力，用N表示。且
N
Fx 0
F NF0
拉为正，压为负。
NF
W
52
2、弯曲内力—剪力和弯矩 弯曲的概念：杆件受到垂直于杆轴的外
W
42
2、力偶 由大小相等、方向相反且不共线的两
个平行力组成力偶。对物体产生转动效 应。
F
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43
力偶矩 力偶的转动效应用
力偶矩表示，它等于 力偶中任何一个力的
大小与力偶臂d 的乘
积，加上适当的正负 号，即：
MFd
力偶的图例
W
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力偶系的合成 作用在一个物体上的一组力偶称为一个 力偶系。力偶系的合成结果为一个合力
W
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平面一般力系的平衡方程
平面任意力系的一般简化结果为一个主矢 R
和一个主矩M。当物体平衡时，主矢和主矩必须
同时为零，即：
X 0
Y 0
M 0
这三个平衡条件是互相独立的，对于一个研 究对象可以求解三个未知力，且最多求解三个未 知力。
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三、杆件变形的基本形式
1、轴向拉伸或压缩 在一对大小相等、方向相反、作用线
按受力和构造特点不同，建筑结构分为 混合结构、框架结构、框架-剪力墙结构、 剪力墙结构、筒体结构、大跨结构等。其 中大跨结构多采用网架结构、薄壳结构、 膜结构及悬索结构。
W
4
➢ 建筑结构的功能
结构的功能要求：安全性、适用性、耐 久性。
结构的可靠性：安全性、适用性、耐久 性。（可靠度是可靠性的定量指标）
一、概念
1、轴力 杆件在轴向拉 F
伸或压缩时，截面 上的内力与杆件的 F
m F
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轴线重合，故称为 轴向内力，简称轴 力，用N表示。且
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拉为正，压为负。
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2、弯曲内力—剪力和弯矩 弯曲的概念：杆件受到垂直于杆轴的外
建筑力学与结构课件建筑工业出版社)
B
FN
FN
FNy
FNx
FNy B FNx
固定铰支座
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。
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 A A
1
三力共面 平 衡
用线交于O点
A
O
F1 F3 C F2 B
A
F12 F2
F3
C
B F2
将力F1和F2沿作 用线移至交点O
将力F1和F2合成为 一个合力F12(力的 可传性原理)
三力平衡(F1F2F3) 转化为二力平衡 (F3F12)
二力平衡公理： F3的作用线必过 O点
约束 与约束反力
约束与约束反力的概念 在空间能够任意运动的物体，称为自由体。受到周围其 他物体限制而不能任意运动的物体，称为非自由体。 •约束：若一个物体受到周围其它物体的限制，这些周围的 物体就称为该物体的约束。 •约束反力：约束施加于被约束物体上的力，称为约束反 力，简称为约束力或反力。 •主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。在工程中，把 主动力称为荷载。如重力、风荷载等。 •被动力：对物体的运动或运动趋势起限制作用的力。如约 束反力。
二力平衡公理
•二力杆（二力构件）：仅受二力作用且处于平衡的杆件或构件。
•二力构件的受力特点：两力必沿作用点的连线，共同指向或
共同背离。 C F C 二力杆 FC
A
B B FB
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。
二力杆（区分a和b）
建筑力学与结构课件
表6-1 梁的荷载、剪力图、弯矩图之间的关系
梁上外力情况 q=0
无外力梁段
剪 力 图（Q图）
dFQ（x） = q(x)=0 dx
q=常数
dFQ（x） dx
= q＜0（向下）
dFQ（x） dx
= q＞0(向上）
弯 矩 图（M图）
dM（dxx）= FQ(x), 斜直线
FQ>0
；FQ<0
d2Md（x2x）= q(x)=常,抛物线
偶 M ，FQ' FQ; M ' M （作用与反作用关系）。
剪力限制截面错动的变形，大小等于截面一侧所有外力
的和；弯矩限制了截面的转动，大小等于截面一侧所有外力
对截面形心矩的代数和。
13
2.剪力、弯矩的符号确定
14
例：求图示 梁1-1、2-2、3-3、 4-4截面上的剪力 和弯矩。
解：1）求支座反力
5
图6－2
运用截面法确定杆件内任一截面上的内力 ，将沿杆轴 线方向的内力合力称为轴力。
轴力拉伸为正，压缩为负
如果直杆承受多于两个的外力时，直杆的不同段上将有不同
的轴力。应分段使用截面法，计算各段的轴力。
为了形象地表示轴力沿杆件轴线的变化情况，可绘出轴力随横
6
截面变化的图线，这一图线称为轴力图 建筑力学与结构 第2版 李永光 高等职业教育 高职高专 ppt课件
平面弯曲：如果作用于梁上的外力（包括荷载和支座反 力）都位于纵向对称面内，且垂直于轴线，梁变形后的 轴线将变成为纵向对称面内的一条平面曲线，这种弯曲 变形称为平面弯曲。
本节只讨论平面弯曲时横截面上的内力。 工程中常见的梁按支座情况分为下列三种典型形式： 1)简支梁——端铰支座，另一端为滚轴支座的梁，如图 ２)外伸梁——梁身的一端或两端伸出支座的简支梁，如图。 ３)悬臂梁——端为固定支座，另一端自由的梁，如图。
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§6-1 混凝土结构的材料性能
2）钢筋的冷弯试验
既能够检验钢筋变形能力，又可以反映其内在 质量，是比延伸率更严格的 检验指标。
§6-1 混凝土结构的材料性能
3、钢筋的冷加工 • 钢筋的冷拉-只提高抗拉强度，不提高抗压强度
常温下将热轧钢筋拉到超过其屈服强度点，然后 卸荷至零，使钢筋的强度得到提高，但其塑性 有所下降。 • 钢筋的冷拔-钢筋抗拉和抗压强度都提高。 将热轧钢筋用强力拔过比它本身直径还小的硬质 合金拔丝模,可使钢筋强度大幅提高，但塑性大 幅度下降。
§6-1 混凝土结构的材料性能
混凝土轴心抗压强度
取棱柱体（150mm×150mf c m×300mm或 150mm×150mm×450mm）标准试件测定混凝
土轴抗压强度
图6-图6.9 混凝土轴心抗压强度试验
§6-1 混凝土结构的材料性能
混凝土轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度比f抗t 压强度小很多，一般 只有抗压强度的5%～10%。
§6-1 混凝土结构的材料性能
钢筋分类表
§6-1 混凝土结构的材料性能
§6-1 混凝土结构的材料性能
2、钢筋的力学性能
1）钢筋的拉伸试验 有明显屈服点钢筋的应力-应变试验以热轧低 碳钢为例，得到钢筋的强度、延性等力学性能 指标 低碳钢在屈服时对应的应力称为屈服强度， 是钢筋强度设计时的主要依据 无明显屈服点钢筋的应力-应变试验以高强钢 丝为例，设计时取残余应变为0.2%时的应力作 为假想屈服强度，称为“条件屈服强度”
§6-1 混凝土结构的材料性能
4、钢筋的强度指标
钢筋强度标准值-对同一强度等级的钢筋，取具 有一定保证率（不少于95%）的强度值作为该 等级的标准值 。
钢筋强度设计值 -钢筋混凝土结构按承载力设计 计算时采用
设计值=强度标准值/材料的分项系数。 普通钢筋的材料分项系数为1.10； 预应力用钢筋的材料分项系数为1.2
⑥养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变 越小。
§6-1 混凝土结构的材料性能
4、混凝土的耐久性
混凝土的耐久性是指在外部和内部不利因素的长 期作用下，必须保持适合于使用，而不需要进行 维修加固，即保持其原有设计性能和使用功能的
性质。
对于一般建筑结构，设计使用年限为50年，重要 的建筑物可取100年
4）横向钢筋的数量：横向钢筋（如箍筋）可以限制 混凝土内部裂缝的发展，防止保护层脱落，并保 护后期粘结强度。
c
§6-1 混凝土结构的材料性能
2、混凝土的计算指标
➢ 混凝土强度标准值 混凝土轴心抗压强度标准值和轴心抗拉强度标准
c 值具有95%的保证率。
➢ 混凝土强度设计值 混凝土强度设计值为混凝土强度标准值除以混凝 土的材料分项系数
fc fck c
ft ftk c
混凝土的材料分项系数 c =1.4
(1) 粘结应力的分布是不均匀的，最大粘结应力在 离端头的某一距离处，且随拔出力的大小而变化。
(2) 钢筋锚入长度a越长，拔出力越大，但埋入过长 时则尾部的粘结应力很小，甚至为零。
(3) 粘结强度随混凝土强度等级的提高而增大。 (4) 变形钢筋的粘结强度比光面钢筋大。 (5) 在光面钢筋末端做弯钩可以大大提高拔出力。
f cu ,k
§6-1 混凝土结构的材料性能
二、混凝土 1、混凝土的强度 立方体抗压强度标准值 f cu ,k
立方体抗压强度标准值是按照标准方法制作、
养护的边长为150mm×150mm×150mm的立方
体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的具 有95%保证率的抗压强度。 混凝土划分为14个强度等级：C15、C20、C25、 C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、 C65、C70、C75、C80
三、钢筋和混凝土之间的粘结力 1、粘结力的组成
(1)由于混凝土收缩将钢筋紧紧握裹而产生的摩阻 力；
(2)由于混凝土颗粒的化学作用产生的混凝土与钢 筋之间的胶合力；
(3)由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机 械咬合力（最大，约占一半以上）。
§6-1 混凝土结构的材料性能
2、粘结强度——钢筋拔出试验 由试验结果可知：
§6-1 混凝土结构的材料性能
提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面： • 选用适当品种的水泥及掺合料； • 适当控制混凝土的水灰比及水泥用量； • 长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引
气剂； • 选用较好的砂、石集料； • 掺用加气剂或减水剂； • 改善混凝土的施工操作方法。
§6-1 混凝土结构的材料性能
§6-1 混凝土结构的材料性能
3、影响粘结强度的因素
影响钢筋与混凝土粘结强度的主要因素有： 1）混凝土强度：混凝土强度等级越高，粘结强度
越大； 2）混凝土保护层厚度：混凝土保护层较薄时，其
粘结力将降低，并易在保护层最薄弱处出现纵 向劈裂裂缝，使粘结力提早破坏。
§6-1 混凝土结构的材料性能
3）钢筋间的净距s：钢筋间净距越小，粘结强度降 低越多。
§6-1 混凝土结构的材料性能
一、钢筋 混凝土结构对钢筋的性能要求： • 强度要高 • 延性要好 • 焊接性能要好 • 与混凝土之间的粘结力要强
§6-1 混凝土结构的材料性能
1、钢筋的品种、级别及选用
碳素钢 按化学成分 普通低合金钢
热轧钢筋 余热处理钢筋 热处理钢筋 按生产加工工艺 钢丝 钢绞线 冷轧带肋钢筋 冷轧扭钢筋
§6-1 混凝土结构的材料性能
2）混凝土的徐变-混凝土在长期不变荷载作用下应变 随时间继续增长的现象
影响徐变的因素： ①水泥用量越大(水灰比一定时)，徐变越大。 ②水灰越小，徐变越小。 ③构件龄期长、结构致密、强度高，则徐变小。因此混凝土过
早的受荷（即过早的拆除底板）对混凝土是不利的。 ④骨料用量多，弹性模量高，级配好，最大粒径大，徐变小。 ⑤应力水平越高，徐变越大。
§6-1 混凝土结构的材料性能
§6-1 混凝土结构的材料性能
3、混凝土的收缩和徐变 1）混凝土的收缩-砼在空气中硬化体积缩小的现
象 • 混凝土的收缩对混凝土的构件会产生有害的
影响 • 减少收缩的主要措施：控制水泥用量及水灰
比、混凝土振捣密实、加强养护等，对纵向 延伸的结构，在一定长度上需设置伸缩缝。