建筑力学课件8复习课程
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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。
《建筑力学课件-第一章课件》
静力学基础
1
平衡条件
建筑物在静力平衡状态下，合力和合力矩均为零。
2
受力分析
通过受力分析，确定建筑物各个构件的内力和外力。
3
应力与变形
建筑物在受力作用下，会产生应力和变形。
弹性力学基础
胡克定律
弹性材料的应力与应变成正比。
梁的挠度
通过弹性力学理论计算梁的挠度以评估结构的 性能。
弹性模量
衡量材料抵抗应力的能力。
建筑结构的施工安全与质量控 制
施工过程中需要重视结构的施工安全和质量控制，确保建筑物的结构稳定和 耐久性。
美观性
建筑物外观应具备美观性和艺术 性。
可持续性
建筑物设计应考虑本流程
1
建立模型
2
根据建筑物的实际情况，建立结构分析
的数学模型。
3
收集数据
收集建筑物的相关数据，包括荷载、材 料性质等。
求解
使用数学方法对模型进行求解，得到结 构的力学性能。
建筑物荷载分析
自重荷载
使用荷载
• 建筑物本身的重量 • 包括结构构件、装修材料等
• 建筑物使用过程中产生 的荷载
• 包括人员、设备、家具等
环境荷载
• 建筑物所处的环境条件 • 包括风荷载、地震荷载等
建筑物结构的设计与优化
设计
根据使用需求和结构要求，进行结构设计，满足建筑物的功能和安全性。
优化
通过调整结构参数和使用优化方法，提高结构的性能和效率。
应力分布
弹性力学理论可以计算建筑物中各点的应力分 布情况。
塑性力学基础
塑性力学基础研究了材料在超过弹性限度后的变形和破坏行为，对于设计可 靠的建筑结构至关重要。
稳定性理论
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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
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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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第二章
静力学基本概念和物体的 受力分析
建筑力学课件8
成反比。
三铰拱的计算
2、内力的计算
计算图a所示三铰拱K截面的内力 取隔离体如图b
M [ FAV x F1 ( x a1 )] FH y
相应简支梁K截面的弯矩为M 0 相应简支梁K截面的剪力为FS0 相应简支梁K截面的轴力为FN0 相应简支梁
M M 0 FH y
FS FS0 cos FH sin FN FS0 sin FH cos 压力为正
Mk1
FNK1 FQK1
4m
5.33kN 1.33kN
FNK1 1.33sin (5.33 q y1 ) cos 0.72kN
FQK 1 1.33cos (5.33 q y1 ) sin 1.95kN y12 M K 1 1.33x1 5.33y1 q 3.80kN m 2
练习: 作图示结构弯矩图
Pl / 2 Pl / 2 l/2
P
P
P
l
l/2
l l
Pl / 2
l
2 Pl
P
l/2 l/2
Pl
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P
l l
l
练习: 作图示结构弯矩图
P
l l l l
P
l
l
P
l
l
拱的内力分析
一般指杆的轴线为曲线形状， 并且在竖向荷载作用下会产 生水平支座反力的结构。
重要特点： 竖向荷载产生水平推力（与梁相比） 优点： M减小，FN为主 ——便于使用抗压材料：砖、石、混凝土 缺点： 水平反力要求 ——地基、支承结构、（墙、柱、墩等） 更坚固。 ——可称拱式结构或推力结构
刚架的内力： 刚架的内力是指各杆件中垂直于杆轴的横 截面上的弯矩、剪力和轴力。在计算静定刚 架时，通常应由整体或某些部分的平衡条件 ，求出各支座反力和各铰接处的约束力，然 后逐杆绘制内力图。
三铰拱的计算
2、内力的计算
计算图a所示三铰拱K截面的内力 取隔离体如图b
M [ FAV x F1 ( x a1 )] FH y
相应简支梁K截面的弯矩为M 0 相应简支梁K截面的剪力为FS0 相应简支梁K截面的轴力为FN0 相应简支梁
M M 0 FH y
FS FS0 cos FH sin FN FS0 sin FH cos 压力为正
Mk1
FNK1 FQK1
4m
5.33kN 1.33kN
FNK1 1.33sin (5.33 q y1 ) cos 0.72kN
FQK 1 1.33cos (5.33 q y1 ) sin 1.95kN y12 M K 1 1.33x1 5.33y1 q 3.80kN m 2
练习: 作图示结构弯矩图
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练习: 作图示结构弯矩图
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拱的内力分析
一般指杆的轴线为曲线形状， 并且在竖向荷载作用下会产 生水平支座反力的结构。
重要特点： 竖向荷载产生水平推力（与梁相比） 优点： M减小，FN为主 ——便于使用抗压材料：砖、石、混凝土 缺点： 水平反力要求 ——地基、支承结构、（墙、柱、墩等） 更坚固。 ——可称拱式结构或推力结构
刚架的内力： 刚架的内力是指各杆件中垂直于杆轴的横 截面上的弯矩、剪力和轴力。在计算静定刚 架时，通常应由整体或某些部分的平衡条件 ，求出各支座反力和各铰接处的约束力，然 后逐杆绘制内力图。
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为拉力。
§3–1约束与约束反力
A
§3–1约束与约束反力
光滑接触面约束
§3–1约束与约束反力
光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在 接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力
物体，故称为法向约束力，用FN表示。
§3–1约束与约束反力
光滑铰链约束 此类约束简称铰链或铰 径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等 （1） 、径向轴承（向心轴承）
§2–1 力的概念
四、力系、合力与分力 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。
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。
分 力——力系中各个力。
§2–2 静力学公理
公理一 (二力平衡公理) 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，
杆的受力图能否画为 图（d）所示？
若这样画，梁AB的受力 图又如何改动?
§3–2物体的受力分析及受力图
例1-4
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画 出左、右拱AC,CB的受力图与 系统整体受力图。
解： 右拱CB为二力构件，其受力 图如图（b）所示
§3–2物体的受力分析及受力图
取左拱AC ,其受力图如图（c）
第三章
物体的受力分析 结构的计算简图
§3–1约束与约束反力 §3–2物体的受力分析及受力图 §3–3 结构的计算简图
§3–1约束与约束反力
自由体：位移不受限制的物体。 非自由体：位移受到限制的物体。 约束：限制非自由体运动的其他物体 。 约束反力：约束对被约束体的反作用力 主动力：约束力以外的力。
解：画出简图 画出主动力
画出约束力
§3–2物体的受力分析及受力图
§3–1约束与约束反力
A
§3–1约束与约束反力
光滑接触面约束
§3–1约束与约束反力
光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在 接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力
物体，故称为法向约束力，用FN表示。
§3–1约束与约束反力
光滑铰链约束 此类约束简称铰链或铰 径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等 （1） 、径向轴承（向心轴承）
§2–1 力的概念
四、力系、合力与分力 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。
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。
分 力——力系中各个力。
§2–2 静力学公理
公理一 (二力平衡公理) 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，
杆的受力图能否画为 图（d）所示？
若这样画，梁AB的受力 图又如何改动?
§3–2物体的受力分析及受力图
例1-4
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画 出左、右拱AC,CB的受力图与 系统整体受力图。
解： 右拱CB为二力构件，其受力 图如图（b）所示
§3–2物体的受力分析及受力图
取左拱AC ,其受力图如图（c）
第三章
物体的受力分析 结构的计算简图
§3–1约束与约束反力 §3–2物体的受力分析及受力图 §3–3 结构的计算简图
§3–1约束与约束反力
自由体：位移不受限制的物体。 非自由体：位移受到限制的物体。 约束：限制非自由体运动的其他物体 。 约束反力：约束对被约束体的反作用力 主动力：约束力以外的力。
解：画出简图 画出主动力
画出约束力
§3–2物体的受力分析及受力图
建筑力学课件第八章
n
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8.2 轴心拉压直杆横截面的应力
K称为理论应力集中系数，它反映了应力集中的程度，是一个大于1 的系数。试验和理论分析结果表明构件的截面尺寸改变越急剧，构件 的孔越小，缺口的角越尖，应力集中的程度就越严重。因此，构件上 应尽量避免带尖角、小孔或槽，在阶梯形杆的变截面处要用圆弧过渡， 并尽量使圆弧半径大一些。 各种材料对应力集中的反应是不相同的。塑性材料（如低碳钢）具有 屈服阶段，当孔边附近的最大应力到达屈服极限时，该处材料首先屈 服，应力暂时不再增大，若外力继续增大，增大的内力就由截面上尚 未屈服的材料所承担，使截面上其他点的应力相继增大到屈服极限， 该截面上的应力逐渐趋于平均，如图8-5（c）所示。因此，用塑性材 料制作的构件，在静荷载作用下可以不考虑应力集中的影响。而对于 脆性材料制成的构件，情况就不同了。因为材料不存在屈服，当孔边 最大应力的值达到材料的强度极限时，该处首先产生裂纹。所以用脆 性材料制作的构件，应力集中将大大降低构件的承载力。
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8.2 轴心拉压直杆横截面的应力
8.2.1 轴心拉压直杆横截面正应力
前已述及，轴心拉压直杆横截面上只有一个内力分量——轴力。轴力 是横截面连续分布的内力的合力。轴向拉压杆横截面上的分布内力是 均匀分布的，其方向都沿杆轴方向。下面以一个简单演示试验予以说 明。 用一根均质、等截面直杆，并在其表面均匀地画上一些与杆轴线平行 的纵向线和与之垂直的横向线，如图8-2（a）所示。当在杆上施加轴 向拉力后，如图8-2（b）所示，可以看到所有纵向线都伸长了，其伸 长量相等，所有横线仍保持为与杆轴线垂直。 根据上述现象可作如下假设： （1）平面假设。若将各条横线看作一个横截面，则杆的横截面位移 后依然保持平面，且依然垂直于杆的轴线。 （2）设想杆件是由许多等截面的纵向纤维组成，纵向纤维间无挤压。
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近似解法
用近似的数学表达式来表示每个单元 的物理量，如位移、应力等。
平衡方程
根据物理平衡原理，建立每个单元的 平衡方程，通过求解这些方程得到每 个单元的近似解。
集成
将各个单元的近似解集成整个系统的 近似解。
有限元方法在建筑力学中的应用
结构分析
利用有限元方法可以对建筑结构进行静力、动力、稳定性等分析 ，预测结构的承载能力和安全性。
刚体平衡
刚体的定义
刚体是指在力的作用下，其形状和大小均不发生变化的物体。
刚体的平衡条件
对于刚体，如果它在某个方向上受到的力矩为零，那么这个刚体就处于平衡状 态。即∑M=0。
03
材料力学
应力与应变
应力
材料在单位面积上所承受的力，表示为σ，公式为σ=F/A，其中F为作用在材料上 的力，A为受力面积。
相对运动与绝对运动
介绍相对运动与绝对运动的区别和联系，以及在动力学中的重要应 用。
动能与势能
01
02
03
动能
描述物体由于运动而具有 的能量，与物体的质量和 速度平方成正比。
势能
描述物体由于位置而具有 的能量，如重力势能、弹 性势能等。
动能与势能的转换
介绍动能与势能之间的相 互转换，以及在动力学中 的重要应用。
建筑力学通用课件(完 整版)
xx年xx月xx日
• 引言 • 静力学基础 • 材料力学 • 结构力学 • 动力学基础 • 弹性力学 • 有限元方法
目录
01
引言
建筑力学的重要性
确保结构安全
优化设计方案
建筑力学是确保建筑物安全的重要基 础，通过合理的设计和计算，可以避 免结构失效和倒塌。
建筑力学可以帮助设计师更好地理解 结构的性能和限制，从而优化设计方 案，提高建筑的功能性和经济性。
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§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
建筑力学课件(完整版)
结构力学在建筑施工中的作用：指导施工过程中的材料选择、施工方法和施工顺序，确保施工质量和安全。
结构力学在建筑维护中的作用：通过对建筑结构的检测和评估，及时发现和解决潜在的结构问题，确保建筑物的安全和稳定。
结构力学在建筑改造中的作用：通过对建筑结构的分析和评估，为建筑改造提供科学依据和支持，确保改造后的建筑安全和稳定。
* 建筑结构的失稳原因和类型* 建筑结构的稳定性计算方法* 提高建筑结构稳定性的措施
06
结构力学基础
结构力学基本原理
结构力学的研究对象和基本概念
结构力学的基本原理和计算方法
结构力学在建筑中的应用和重要性
结构力学的发展趋势和未来挑战
结构力学在建筑中的应用
Hale Waihona Puke 结构力学在建筑设计中的作用：确保建筑结构的稳定性和安全性，提高建筑物的使用寿命和抗震能力。
流体力学案例分析
案例一：桥梁结构中的流体作用
案例二：高层建筑中的风力影响
案例三：地下水对建筑稳定性的影响
案例四：水利工程中的流体动力学应用
汇报人：
感谢观看
力学在建筑中的应用：结构分析、抗震设计等
力学基本概念的重要性：为后续课程奠定基础
力学发展历程
古代力学：古代人们对力学的基本概念和原理的探索和实践，如杠杆、滑轮等简单机械的发明和应用。
近代力学：随着科学技术的不断发展，近代力学逐渐形成并发展起来，包括静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等多个分支。
现代力学：现代力学在不断发展的过程中，逐渐形成了更加完善的理论体系和更加广泛的应用领域，如航空航天、土木工程、机械工程等。
材料力学案例分析
案例四：建筑结构的疲劳损伤和寿命预测 * 建筑结构的疲劳损伤类型和原因 * 建筑结构的寿命预测方法和应用 * 提高建筑结构寿命的措施和建议
建筑力学课件(整本)完整版
实验方法
建筑结构抗震实验通常采用振动台模拟地震振动，同时也可以采用地震模拟振动台进行测 试。
感谢您的观看
THANKS
03
结构力学
结构的静力分析
静力分析的定义
静力分析是研究结构在静力荷载 作用下的响应，包括位移、应变
和应力等。
静力分析的方法
静力分析的方法包括有限元法、有 限差分法和边界元法等，这些方法 可以根据不同的结构和荷载条件进 行选择。
静力分析的步骤
静力分析的步骤包括建立模型、施 加荷载、求解和结果分析等，其中 建立模型和求解是关键步骤。
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目录
• 建筑力学基础 • 材料力学 • 结构力学 • 建筑力学应用 • 建筑力学实验
01
建筑力学基础
力的基本概念
01
总结词
理解力的本质
02
详细描述
介绍力的定义、性质和单位， 以及力的分类和表示方法。
03
总结词
掌握力的作用效果
04
详细描述
解释力可以改变物体的运动状 态和形状，以及力的传递和分
详细描述
弯曲和扭转是材料在受到力作用时常见的两种变形方式。弯曲是指材料在力的作用下发生弯曲变形， 而扭转则是指材料在力的作用下发生旋转运动。了解这两种变形方式对于理解和分析材料的受力行为 以及设计结构至关重要。
材料的弯曲与扭转
总结词
掌握弯曲和扭转的应力计算方法。
VS
详细描述
在弯曲和扭转中，应力的计算方法有所不 同。在弯曲中，应力的计算需要考虑弯矩 和剪切力的影响，而在扭转中，应力的计 算需要考虑扭矩和剪切力的影响。掌握这 些计算方法对于评估材料的承载能力和稳 定性至关重要。
结构的动力学
建筑结构抗震实验通常采用振动台模拟地震振动，同时也可以采用地震模拟振动台进行测 试。
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THANKS
03
结构力学
结构的静力分析
静力分析的定义
静力分析是研究结构在静力荷载 作用下的响应，包括位移、应变
和应力等。
静力分析的方法
静力分析的方法包括有限元法、有 限差分法和边界元法等，这些方法 可以根据不同的结构和荷载条件进 行选择。
静力分析的步骤
静力分析的步骤包括建立模型、施 加荷载、求解和结果分析等，其中 建立模型和求解是关键步骤。
建筑力学课件(整本)完整版
目录
• 建筑力学基础 • 材料力学 • 结构力学 • 建筑力学应用 • 建筑力学实验
01
建筑力学基础
力的基本概念
01
总结词
理解力的本质
02
详细描述
介绍力的定义、性质和单位， 以及力的分类和表示方法。
03
总结词
掌握力的作用效果
04
详细描述
解释力可以改变物体的运动状 态和形状，以及力的传递和分
详细描述
弯曲和扭转是材料在受到力作用时常见的两种变形方式。弯曲是指材料在力的作用下发生弯曲变形， 而扭转则是指材料在力的作用下发生旋转运动。了解这两种变形方式对于理解和分析材料的受力行为 以及设计结构至关重要。
材料的弯曲与扭转
总结词
掌握弯曲和扭转的应力计算方法。
VS
详细描述
在弯曲和扭转中，应力的计算方法有所不 同。在弯曲中，应力的计算需要考虑弯矩 和剪切力的影响，而在扭转中，应力的计 算需要考虑扭矩和剪切力的影响。掌握这 些计算方法对于评估材料的承载能力和稳 定性至关重要。
结构的动力学
《建筑力学》课件
结构体系
阐述不同结构体系的特点，如框 架、剪力墙、筒体等，以及它们 对建筑性能的影响。
静力分析方法
01
02
03
平衡方程
介绍平衡方程的基本原理 ，以及如何通过平衡方程 求解结构的内力和位移。
弯矩和剪力
详细解释弯矩和剪力的概 念，以及它们对结构性能 的影响。
静力分析的步骤
阐述静力分析的基本步骤 ，包括建立模型、施加荷 载、求解内力和位移等。
动力分析方法
振动基本理论
介绍振动的基本概念，包括频率、振幅、相位 等。
动力分析方程
阐述动力分析方程的建立过程，以及如何求解 该方程。
地震作用下的结构响应
讨论地震作用下结构的响应，包括位移、加速度、速度等。
05
建筑结构中的力学问题
梁与板的弯曲
总结词
梁与板的弯曲是建筑结构中常见的力学 问题，涉及到材料力学和结构力学的知 识。
积极参与课堂互动，与老 师和同学进行交流和讨论 。
关注学科前沿动态，了解 最新的建筑力学研究成果 和技术进展。
02
建筑力学基础知识
力的基本概念
总结词
力的定义、性质和单位
详细描述
介绍力的定义，说明力是物体之间的相互作用，并解释力的性质和单位，如牛 顿（N）等。
力的合成与分解
总结词
力的合成、力的分解及平衡条件
06
建筑结构的抗震设计
地震的基本知识
地震定义
地震是由于地球内部岩层在地壳运动 过程中发生断裂或错动而释放出能量 ，造成地表振动和破坏的自然现象。
地震分类
地震波
地震波分为体波和面波两大类，体波 包括纵波和横波，面波主要为瑞雷波 。
根据成因不同，地震可分为构造地震 、火山地震和陷落地震等。
阐述不同结构体系的特点，如框 架、剪力墙、筒体等，以及它们 对建筑性能的影响。
静力分析方法
01
02
03
平衡方程
介绍平衡方程的基本原理 ，以及如何通过平衡方程 求解结构的内力和位移。
弯矩和剪力
详细解释弯矩和剪力的概 念，以及它们对结构性能 的影响。
静力分析的步骤
阐述静力分析的基本步骤 ，包括建立模型、施加荷 载、求解内力和位移等。
动力分析方法
振动基本理论
介绍振动的基本概念，包括频率、振幅、相位 等。
动力分析方程
阐述动力分析方程的建立过程，以及如何求解 该方程。
地震作用下的结构响应
讨论地震作用下结构的响应，包括位移、加速度、速度等。
05
建筑结构中的力学问题
梁与板的弯曲
总结词
梁与板的弯曲是建筑结构中常见的力学 问题，涉及到材料力学和结构力学的知 识。
积极参与课堂互动，与老 师和同学进行交流和讨论 。
关注学科前沿动态，了解 最新的建筑力学研究成果 和技术进展。
02
建筑力学基础知识
力的基本概念
总结词
力的定义、性质和单位
详细描述
介绍力的定义，说明力是物体之间的相互作用，并解释力的性质和单位，如牛 顿（N）等。
力的合成与分解
总结词
力的合成、力的分解及平衡条件
06
建筑结构的抗震设计
地震的基本知识
地震定义
地震是由于地球内部岩层在地壳运动 过程中发生断裂或错动而释放出能量 ，造成地表振动和破坏的自然现象。
地震分类
地震波
地震波分为体波和面波两大类，体波 包括纵波和横波，面波主要为瑞雷波 。
根据成因不同，地震可分为构造地震 、火山地震和陷落地震等。
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W Tp 1.510π6D1N 3 mm51MPa
16
D13161π.5 5110M 6P N amm53.1mm
2、在两轴长度相等、材料相同的情况下， 两轴重量之比等于两轴横截面面积之比，即：
A空 A实
π(D2 d2) 4
π4D12
902 852 53.12
0.31
讨论：由此题结果表明，在其它条件相同的情况 下，空心轴的重量只是实心轴重量的31%，其节 省材料是非常明显的。
例题7.1 图示传动轴，转速 n300r min，A轮为
主动轮，输入功率 NA10 kW，B、C、D为从动 轮，输出功率分别为
NB4.5 kW， NC3.5 kW
ND2.0 kW，试求各段扭矩。
解：1、计算外力偶矩
M e A 9 5 4 9 N n A 9 5 4 9 3 0 1 0 0rk W m in 3 1 8 .3N m
制成，外径 D90 mm ，壁厚 2.5 mm ，
工作时的最大扭矩 T1.5Nm，
若材料的许用切应力 60 MPa，
试校核该轴的强度。
解：1、计算抗扭截面系数 主传动轴的内外径之比
d9022.50.944
D 90
抗扭截面系数为
W p 1 D 6 3 ( 1 4 ) 1 ( 6 9 0 ) 3 ( 1 0 .9 4 4 4 )m m 3 2 9 5 1 0 2 m m 3
7.5 等直圆轴扭转时的变形及刚度条件
7.5.1 圆轴扭转时的变形
轴的扭转变形用两横截面的相对扭转角：
d T dx GIp
d T dx GIp
当扭矩为常数，且 G
I
也为常量时，
p
相距长度为l的两横截面相对扭转角为
d T dx Tl
l
l GIp
GIp
rad
式中 G I p 称为圆轴扭转刚度， 它表示轴抵抗扭转变形的能力。
WP
IP D432D3
D/2
D 2
16
空心圆极惯性矩轴：
IP AA 2 d A 2d 2 D 23 d 3 2 (D 4 d 4 )3 D 2 4( 1 4 )
式中 d 为空心圆轴内外径之比。
D
空心圆的抗扭截面系数 WPDIP /21D 63(14)
极惯性矩的量纲是长度的四次方， 常用的单位为mm4 抗扭截面系数的量纲是长度的三次方， 常用单位为mm3
T Ip
得到圆轴扭转横截面上 任意点切应力公式
当 R 时，表示圆截面边缘处的切应力最大
max
T Ip
T Wp
R
式中 W p 称为抗扭截面系数。
它是与截面形状和尺寸有关的量。
7.3.2 极惯性矩和抗扭截面系数
实心圆截面的极惯性矩：
IPA
A 2d A2
D 2 0
3d
D 4 3 2
抗扭截面系数为：
2、分段计算扭矩，分别为
T 1M eB143.2N m （图c） T2M eBM eA 143.2N m -318.3N m -175N m（图d） T 3 M eD 6 3 .7N m （图e）
T 2 ，T 3 为负值说明实际方向与假设的相反。
3、作扭矩图 T 175Nm
max
7.3 等直圆轴扭转时横截面上的切应力
对一般传动轴
0.5 (o) m ~1.0(o) m
对于精密机器的轴
0.15 (o) m ~0.30(o) m
7.3.1 实心圆轴横截面上的应力 1、变形几何关系
⑴ 变形后，圆轴上所有的横截面均保持为平面， 即平面假设；
⑵ 横截面上的半径仍保持为直线； ⑶ 各横截面的间距保持不变。
d
dx
2、物理关系
G
G
Gd
dx
3、静力学关系
A dA T
Gd 2dAT dx A
A2dA Ip 称截面的极惯性矩
d T dx GIp
相对扭转角的正负号由扭矩的正负号确定， 即正扭矩产生正扭转角，负扭矩产生负扭转角。 若两横截面之间T有变化，或极惯性矩变化，亦 或材料不同（切变模量G变化），则应通过积分 或分段计算出各段的扭转角，然后代数相加，即：
n
Tili
i1 G i I pi
对于受扭转圆轴的刚度通常用相对扭转角沿杆
长度的变化率用 表示，称为单位长度扭转角。
建筑力学课件8
7.2 圆轴扭转时横截面上的内力及扭矩图 7.2.1 扭矩 平衡条件
M x 0
T Me
内力偶矩T称为扭矩
扭矩的单位：
N m 或 kNm
扭矩的正负号规定为：自截面的外法线向截面看， 逆时针转向为正，顺时针转向为负
扭矩图
常用与轴线平行的x坐标表示横截面的位置，以与 之垂直的坐标表示相应横截面的扭矩，把计算结果 按比例绘在图上，正值扭矩画在x轴上方， 负值扭矩画在x轴下方。这种图形称为扭矩图。
7.4 等直圆轴扭转时的强度计算
7.4.1 圆轴扭转强度条件 工程上要求圆轴扭转时的最大切应力不得超过
材料的许用切应力 ，即
max
上式称为圆轴扭转强度条件。
T Wp
max
试验表明，材料扭转许用切应力
塑性材料 0.5~0.6
脆性材料 0.8~1.0
例题7.2 汽车的主传动轴，由45号钢的无缝钢管
即：
d T
dx GIp
7.5.2 圆轴扭转刚度条件
对于建筑工程、精密机械，刚度的刚度条件：
max
在工程中 的单位习惯用（度/米）表示， ，
将上式中的弧度换算为度，得：
max
G TIp
max
180
π
对于等截面圆轴，即为：max
Tmax GIp
180
π
许用扭转角的数值，根据轴的使用精密度、 生产要求和工作条件等因素确定。
2、计算轴的最大切应力
m axW Tp12 .5 9 51 0 16 02 N m m m m 3 50.8M Pa
3、强度校核
m ax50.8M P a
主传动轴安全
例题7.3 如把上题中的汽车主传动轴改为实心 轴，要求它与原来的空心轴强度相同，试确定实 心轴的直径，并比较空心轴和实心轴的重量。
解：1、求实心轴的直径，要求强度相同，即实心 轴的最大切应力也为51 M Pa ，即
M e B 9 5 4 9 N n B 9 5 4 9 3 0 4 0 .5 rk m W in 1 4 3 .2N m
M e C 9 5 4 9 N n C 9 5 4 9 3 0 3 0 .5rk m W in 1 1 1 .4N m M e D 9 5 4 9 N n D 9 5 4 9 3 0 2 0 .0 rk m W in 6 3 .7N m
16
D13161π.5 5110M 6P N amm53.1mm
2、在两轴长度相等、材料相同的情况下， 两轴重量之比等于两轴横截面面积之比，即：
A空 A实
π(D2 d2) 4
π4D12
902 852 53.12
0.31
讨论：由此题结果表明，在其它条件相同的情况 下，空心轴的重量只是实心轴重量的31%，其节 省材料是非常明显的。
例题7.1 图示传动轴，转速 n300r min，A轮为
主动轮，输入功率 NA10 kW，B、C、D为从动 轮，输出功率分别为
NB4.5 kW， NC3.5 kW
ND2.0 kW，试求各段扭矩。
解：1、计算外力偶矩
M e A 9 5 4 9 N n A 9 5 4 9 3 0 1 0 0rk W m in 3 1 8 .3N m
制成，外径 D90 mm ，壁厚 2.5 mm ，
工作时的最大扭矩 T1.5Nm，
若材料的许用切应力 60 MPa，
试校核该轴的强度。
解：1、计算抗扭截面系数 主传动轴的内外径之比
d9022.50.944
D 90
抗扭截面系数为
W p 1 D 6 3 ( 1 4 ) 1 ( 6 9 0 ) 3 ( 1 0 .9 4 4 4 )m m 3 2 9 5 1 0 2 m m 3
7.5 等直圆轴扭转时的变形及刚度条件
7.5.1 圆轴扭转时的变形
轴的扭转变形用两横截面的相对扭转角：
d T dx GIp
d T dx GIp
当扭矩为常数，且 G
I
也为常量时，
p
相距长度为l的两横截面相对扭转角为
d T dx Tl
l
l GIp
GIp
rad
式中 G I p 称为圆轴扭转刚度， 它表示轴抵抗扭转变形的能力。
WP
IP D432D3
D/2
D 2
16
空心圆极惯性矩轴：
IP AA 2 d A 2d 2 D 23 d 3 2 (D 4 d 4 )3 D 2 4( 1 4 )
式中 d 为空心圆轴内外径之比。
D
空心圆的抗扭截面系数 WPDIP /21D 63(14)
极惯性矩的量纲是长度的四次方， 常用的单位为mm4 抗扭截面系数的量纲是长度的三次方， 常用单位为mm3
T Ip
得到圆轴扭转横截面上 任意点切应力公式
当 R 时，表示圆截面边缘处的切应力最大
max
T Ip
T Wp
R
式中 W p 称为抗扭截面系数。
它是与截面形状和尺寸有关的量。
7.3.2 极惯性矩和抗扭截面系数
实心圆截面的极惯性矩：
IPA
A 2d A2
D 2 0
3d
D 4 3 2
抗扭截面系数为：
2、分段计算扭矩，分别为
T 1M eB143.2N m （图c） T2M eBM eA 143.2N m -318.3N m -175N m（图d） T 3 M eD 6 3 .7N m （图e）
T 2 ，T 3 为负值说明实际方向与假设的相反。
3、作扭矩图 T 175Nm
max
7.3 等直圆轴扭转时横截面上的切应力
对一般传动轴
0.5 (o) m ~1.0(o) m
对于精密机器的轴
0.15 (o) m ~0.30(o) m
7.3.1 实心圆轴横截面上的应力 1、变形几何关系
⑴ 变形后，圆轴上所有的横截面均保持为平面， 即平面假设；
⑵ 横截面上的半径仍保持为直线； ⑶ 各横截面的间距保持不变。
d
dx
2、物理关系
G
G
Gd
dx
3、静力学关系
A dA T
Gd 2dAT dx A
A2dA Ip 称截面的极惯性矩
d T dx GIp
相对扭转角的正负号由扭矩的正负号确定， 即正扭矩产生正扭转角，负扭矩产生负扭转角。 若两横截面之间T有变化，或极惯性矩变化，亦 或材料不同（切变模量G变化），则应通过积分 或分段计算出各段的扭转角，然后代数相加，即：
n
Tili
i1 G i I pi
对于受扭转圆轴的刚度通常用相对扭转角沿杆
长度的变化率用 表示，称为单位长度扭转角。
建筑力学课件8
7.2 圆轴扭转时横截面上的内力及扭矩图 7.2.1 扭矩 平衡条件
M x 0
T Me
内力偶矩T称为扭矩
扭矩的单位：
N m 或 kNm
扭矩的正负号规定为：自截面的外法线向截面看， 逆时针转向为正，顺时针转向为负
扭矩图
常用与轴线平行的x坐标表示横截面的位置，以与 之垂直的坐标表示相应横截面的扭矩，把计算结果 按比例绘在图上，正值扭矩画在x轴上方， 负值扭矩画在x轴下方。这种图形称为扭矩图。
7.4 等直圆轴扭转时的强度计算
7.4.1 圆轴扭转强度条件 工程上要求圆轴扭转时的最大切应力不得超过
材料的许用切应力 ，即
max
上式称为圆轴扭转强度条件。
T Wp
max
试验表明，材料扭转许用切应力
塑性材料 0.5~0.6
脆性材料 0.8~1.0
例题7.2 汽车的主传动轴，由45号钢的无缝钢管
即：
d T
dx GIp
7.5.2 圆轴扭转刚度条件
对于建筑工程、精密机械，刚度的刚度条件：
max
在工程中 的单位习惯用（度/米）表示， ，
将上式中的弧度换算为度，得：
max
G TIp
max
180
π
对于等截面圆轴，即为：max
Tmax GIp
180
π
许用扭转角的数值，根据轴的使用精密度、 生产要求和工作条件等因素确定。
2、计算轴的最大切应力
m axW Tp12 .5 9 51 0 16 02 N m m m m 3 50.8M Pa
3、强度校核
m ax50.8M P a
主传动轴安全
例题7.3 如把上题中的汽车主传动轴改为实心 轴，要求它与原来的空心轴强度相同，试确定实 心轴的直径，并比较空心轴和实心轴的重量。
解：1、求实心轴的直径，要求强度相同，即实心 轴的最大切应力也为51 M Pa ，即
M e B 9 5 4 9 N n B 9 5 4 9 3 0 4 0 .5 rk m W in 1 4 3 .2N m
M e C 9 5 4 9 N n C 9 5 4 9 3 0 3 0 .5rk m W in 1 1 1 .4N m M e D 9 5 4 9 N n D 9 5 4 9 3 0 2 0 .0 rk m W in 6 3 .7N m