【精品文档】建筑力学基础知识
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两端各以铰链与其他物 体相连接且中间不受力(包括 物体本身的自重)的直杆称为 链杆，如图1-12 所示。链杆 可以受拉或者是受压，但不 能限制物体沿其他方向的运 动和转动，所以，链杆的约 束反力总是沿着链杆的轴线 方向，指向不定，常用符号 F表示。
(a)
(b)
(c)
图1-12 链杆约束
第一章 建筑力学基础知识
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
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。
证明：
F1
F1
A1 A A2
F2
=
A
F2
A3
A3
F3
F3
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， 沿同一直线且分别作用在这两个物体上。
第一章 建筑力学基础知识
(d) (a)
图1-15 可动铰支座
FA(RA)
(e)
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
7.固定端支座
如果构件或结构的一端牢牢地插入到支承物里面，就 形成固定端支座，如图1-16(a)所示。约束的特点是连接处 有很大的刚性，不允许被约束物体与约束物体之间发生任 何相对的移动和转动，约束反力一般用三个反力分量来表 示，两个相互垂直的分力FAx（XA）、FAy（YA）和反力偶 MA，如图1-16(b)所示，力学计算简图可用图1-16(c)表示。
可用两者的乘积来量度力F O
对扳手的转动效应。转动中
.
M
心O称为力矩中心，简称矩
心。矩心到力作用线的垂直
距离d，称为力臂。
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
显然，力F对物体绕O点转动的效应，由下列因素决定： (1)力F的大小与力臂的乘积。 (2)力F使物体绕O点的转动方向。
力矩公式： MO(F) = ± Fd
《建筑结构基础与识图》
4.光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）
光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动 （不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质 上是一个力），指向任意假设。
FAX
FA
FAY
图1-13 圆柱铰链约束
第一章 建筑力学Leabharlann Baidu础知识
《建筑结构基础与识图》
5.固定铰支座
将构件或结构连接在支 承物上的装置称为支座。用 光滑圆柱铰链把构件或结构 与支承底板相连接，并将支 承底板固定在支承物上而构 成的支座，称为固定铰支座, 如图1-14所示。固定铰支座 的约束反力与圆柱铰链相同， 其约束反力也应通过铰链中 心，但方向待定。为方便起 见，常用两个相互垂直的分 力FAx,FAy表示。
而不会改变该力对刚体的作用效应。
F
=
= B
F1
F F2
B
F1
A
A
A
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，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。
力的平行四边形法则
力的三角形法则
力矩符号规定：使物体绕矩心产生逆时针方向转动的力矩 为正，反之为负。
空间力系——各力的作用线不在同一平面内
图1-1 力的表示
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》 第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》 第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
二、静力学公理
• 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。
《建筑结构基础与识图》
三、约束与约束反力
约束—阻碍物体运动的限制条件，约束总是通过物体间的直 接接触而形成。 约束对物体必然作用一定的力，这种力称为约束反力或约束 力，简称反力。约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋 势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束物体的接触点。 运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
(a)
1.柔体约束
由柔软且不计自重的绳
索、胶带、链条等构成的约束 (b) 统称为柔体约束。柔体约束的
约束反力为拉力，沿着柔体的
中心线背离被约束的物体，用
(c)
符号FT表示，如图1-10所示。
图1-10 柔体约束
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
FAx MA
FAy
(a)
(b)
(c)
图1-16 固定端支座
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
力矩的概念
一个力作用在具有固定的物体上，若力的作用线不通过
固定轴时，物体就会产生转动效果。
如图所示，力F使扳手
绕螺母中心O转动的效应， 不仅与力F的大小有关；而
F d
且还与该力F的作用线到螺
母中心O的垂直距离d有关。
2.光滑接触面约束
物体之间光滑接触，只限制物体沿接触面的公法线方向并指向 物体的运动。光滑接触面约束的反力为压力，通过接触点，方向沿 着接触面的公法线指向被约束物体，通常用FN表示，如图1-11所示。
(a)
(b)
(c)
图1-11 光滑接触面约束
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
3.链杆约束
F
1
F
2
F
2
F
1
(a)
(b)
图1-3 二力平衡公理
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
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
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
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，
《建筑结构基础与识图》
1-1 静力学基本概念
一、力与平衡的基本概念
力(Force)—物体间相互的机械作用； 力的三要素：大小、方向、作用点 。 力是一个矢量，用带箭头的直线段来表示，如图1-1所示。 力的单位：牛顿(N)或千牛顿（kN）等。
力系—作用于同一个物体上的一组力。
力 平面力系——各力的作用线都在同一平面内 系
(a)
FAX
FA
FAy
(b)
(c)
图1-14 固定铰支座
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
6.可动铰支座
如果在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊 轴，就构成可动铰支座，如图1-15所示。可动铰支座的约 束反力垂直于支承面，且通过铰链中心，但指向不定，常 用R(或F)表示。
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
图1-12 链杆约束
第一章 建筑力学基础知识
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
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。
证明：
F1
F1
A1 A A2
F2
=
A
F2
A3
A3
F3
F3
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， 沿同一直线且分别作用在这两个物体上。
第一章 建筑力学基础知识
(d) (a)
图1-15 可动铰支座
FA(RA)
(e)
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
7.固定端支座
如果构件或结构的一端牢牢地插入到支承物里面，就 形成固定端支座，如图1-16(a)所示。约束的特点是连接处 有很大的刚性，不允许被约束物体与约束物体之间发生任 何相对的移动和转动，约束反力一般用三个反力分量来表 示，两个相互垂直的分力FAx（XA）、FAy（YA）和反力偶 MA，如图1-16(b)所示，力学计算简图可用图1-16(c)表示。
可用两者的乘积来量度力F O
对扳手的转动效应。转动中
.
M
心O称为力矩中心，简称矩
心。矩心到力作用线的垂直
距离d，称为力臂。
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
显然，力F对物体绕O点转动的效应，由下列因素决定： (1)力F的大小与力臂的乘积。 (2)力F使物体绕O点的转动方向。
力矩公式： MO(F) = ± Fd
《建筑结构基础与识图》
4.光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）
光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动 （不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质 上是一个力），指向任意假设。
FAX
FA
FAY
图1-13 圆柱铰链约束
第一章 建筑力学Leabharlann Baidu础知识
《建筑结构基础与识图》
5.固定铰支座
将构件或结构连接在支 承物上的装置称为支座。用 光滑圆柱铰链把构件或结构 与支承底板相连接，并将支 承底板固定在支承物上而构 成的支座，称为固定铰支座, 如图1-14所示。固定铰支座 的约束反力与圆柱铰链相同， 其约束反力也应通过铰链中 心，但方向待定。为方便起 见，常用两个相互垂直的分 力FAx,FAy表示。
而不会改变该力对刚体的作用效应。
F
=
= B
F1
F F2
B
F1
A
A
A
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，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。
力的平行四边形法则
力的三角形法则
力矩符号规定：使物体绕矩心产生逆时针方向转动的力矩 为正，反之为负。
空间力系——各力的作用线不在同一平面内
图1-1 力的表示
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》 第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》 第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
二、静力学公理
• 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。
《建筑结构基础与识图》
三、约束与约束反力
约束—阻碍物体运动的限制条件，约束总是通过物体间的直 接接触而形成。 约束对物体必然作用一定的力，这种力称为约束反力或约束 力，简称反力。约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋 势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束物体的接触点。 运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
(a)
1.柔体约束
由柔软且不计自重的绳
索、胶带、链条等构成的约束 (b) 统称为柔体约束。柔体约束的
约束反力为拉力，沿着柔体的
中心线背离被约束的物体，用
(c)
符号FT表示，如图1-10所示。
图1-10 柔体约束
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
FAx MA
FAy
(a)
(b)
(c)
图1-16 固定端支座
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
力矩的概念
一个力作用在具有固定的物体上，若力的作用线不通过
固定轴时，物体就会产生转动效果。
如图所示，力F使扳手
绕螺母中心O转动的效应， 不仅与力F的大小有关；而
F d
且还与该力F的作用线到螺
母中心O的垂直距离d有关。
2.光滑接触面约束
物体之间光滑接触，只限制物体沿接触面的公法线方向并指向 物体的运动。光滑接触面约束的反力为压力，通过接触点，方向沿 着接触面的公法线指向被约束物体，通常用FN表示，如图1-11所示。
(a)
(b)
(c)
图1-11 光滑接触面约束
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
3.链杆约束
F
1
F
2
F
2
F
1
(a)
(b)
图1-3 二力平衡公理
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
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
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
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，
《建筑结构基础与识图》
1-1 静力学基本概念
一、力与平衡的基本概念
力(Force)—物体间相互的机械作用； 力的三要素：大小、方向、作用点 。 力是一个矢量，用带箭头的直线段来表示，如图1-1所示。 力的单位：牛顿(N)或千牛顿（kN）等。
力系—作用于同一个物体上的一组力。
力 平面力系——各力的作用线都在同一平面内 系
(a)
FAX
FA
FAy
(b)
(c)
图1-14 固定铰支座
第一章 建筑力学基础知识
《建筑结构基础与识图》
6.可动铰支座
如果在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊 轴，就构成可动铰支座，如图1-15所示。可动铰支座的约 束反力垂直于支承面，且通过铰链中心，但指向不定，常 用R(或F)表示。
(b)
(c)