建筑力学与结构(最齐全)
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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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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。
建筑力学与结构3
第四节 材料在拉伸和压缩时的力学性能
3、强度指标
比例极限P：应力与应变服从虎克定律的最大应力 弹性极限e：只产生弹性变形，是材料处于弹性变形 的最大应力。 屈服极限S：表示材料进入塑性变形。
强度极限b ：表示材料最大的抵抗能力。
衡量材料强度的两个指标： 屈服极限S； 强度极限b
第四节 材料在拉伸和压缩时的力学性能
• （一）内力的概念
物体在外力作用下，内部质点与质点之间的相互作 用力叫内力。
内力是由外力引起的，并随着外力的增大而增大。 （区别：外力是周围物体对研究对象施加的作用力， 包括约束反力。）
对构件来说，内力的增大是有限度的，当内力超 过限度时，构件就会发生破坏。所以研究构件的承载 能力必须先分析其内力。
第三章 轴向拉伸与压缩
➢ 变形的相关概念： （1）完全弹性变形： 物体在外力作用下产生变形，若将 外力去掉，物体又完全恢复原来的形状。 （2）弹性变形和塑性变形：物体在外力作用下产生变形， 若将外力去掉，恢复原状的部分变形为弹性变形，而没有 恢复原状的部分变形为塑性变形。
第三章 轴向拉伸与压缩
➢ 物体在外力作用下产生的变形： 1）轴向拉伸或压缩变形 2）剪切变形 3）扭转变形 4）弯曲变形 5）或上述变形的组合
第三章 轴向拉伸与压缩
• 第一节 轴向拉伸和压缩时的内力 • 第二节 轴向拉（压）杆横截面上的应力
目 • 第三节 轴向拉（压）杆的变形、虎克定律 录 • 第四节 材料在拉伸和压缩时的力学性能
• 第五节 拉（压）杆的强度条件及应用 • 第六节 拉（压）杆连接部分的强度计算
第三章 轴向拉伸与压缩
➢ 物体的简化模型，根据具体情形可分为刚体和变形体。
解： max
FN max A
(完整版)建筑力学与结构总结,推荐文档
第四章楼梯1.按结构形式及受力特点不同将楼梯分为梁式楼梯和板式楼梯。
2.阳台，雨篷，屋顶挑檐等是房屋建筑中常见的悬挑构件。
第五章抗震1.地震按其成因可划分为四种：构造地震，火山地震，陷落地震和诱发地震。
2.根据震源深度d，构造地震可分为浅源地震（d<60km）,中源地震(60km<d<300km),和深源地震(d>300km)。
3.地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这种波称为地震波。
体波：在地球内部传播的行波称为体波。
面波：在地球表面传播的行波称为面波。
4.地震灾害会产生：地表破坏，建筑物的破坏和次生灾害。
5.地震震级:表示地震本身强度或大小的一种度量指标。
6.地震烈度：是指某一地区的地面和各种建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。
7.建筑抗震设防分类：《抗震规范》根据建筑使用功能的重要性，将建筑抗震设防类别分为以下四类：甲类建筑：属于重大建筑工程和地震时有可能发生严重次生灾害的建筑。
乙类建筑：属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。
丙类建筑：属于甲，乙，丁类建筑以外的一般建筑。
丁类建筑：属于抗震次要建筑。
8.建筑抗震设防目标：“三水准，两阶段”第一水准：当遭受多遇的低于本地区设防烈度的地震影响时，建筑一般应不受到损坏或不需修理仍能继续使用。
第二水准：当遭受到本地区设防烈度的地震影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不经修理仍能使用。
第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度地震影响时，建筑不致倒塌或产生危机生命的严重破坏。
第一阶段设计：按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合盐酸结构构件的承载能力以及在小震作用下验算结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。
第二阶段设计：在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。
9.基底隔振技术的基本原理：建筑隔震技术的本质作用，就是通过水平刚度低且具有一定阻尼的隔震器将上部结构与基础或底部结构之间实现柔性连接，使输入上部结构的地震能量和加速度大为降低，并由此大幅度提高建筑结构对强烈地震的防御能力。
建筑力学与结构
第一章
1.建筑结构是指建筑物中由若干构件连接而成的能承受“作用”的平面或空间体系。
2.建筑物的九大构件：墙板柱梁杆拱索壳膜
3.建筑作用：直接作用和间接作用
直接作用又称荷载，系指施加在结构上的集中力和分布力系
间接作用不成为荷载
4.建筑结构由水平结构，竖向结构，基础组成
5.建筑结构按照所用材料分为混凝土结构，砌体结构，钢结构，木结构，深土结构（窑洞），
混合结构
(1).混凝土结构是钢筋混凝土结构，预应力混凝土结构，素混凝土结构的总称
优点：易于就地取材，耐火性好，抗震性能好，可磨性好，耐久性好，刚度大，承载力较好
缺点：自重大，抗裂性能差，工期长
（2）砌体结构缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大
（3）钢结构缺点：易腐蚀，需油漆保护;耐火性差，费用高
（4）木结构缺点：易燃，易腐蚀，变行大，费用高
第二章
1.主动力在工程上叫做荷载，使物体有运动趋势，被动力对物体运动趋势有限制作用
约束反力简称反力，方向总是与物体运动趋势相反
2.约束力与约束反力
柔体约束（拉力）光滑接触面约束（压力或支持力）圆柱铰链约束（2个力）链杆约束（1个力）固定铰支座（2个力）可动铰支座（1个力）
固定端支座（3个力）
3.力矩和力偶
方向：力使物体绕矩心逆时针转动时，力矩为正，反之为负（力偶与力矩方向一样）。
建筑力学与结构(5章)
第I阶段（弹性工作阶段）
适筋梁工作的三个阶段
第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段） 第Ⅲ阶段（破坏阶段）
适筋梁 延性破坏
5.3.1 钢筋混凝土受弯构件的破坏特征
1．受弯构件沿正截面的破坏特征
根据纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型， 不同类型的梁具有不同的破坏特征。配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。纵向受力钢筋 配筋率大于最大配筋率的梁称为超筋梁。配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁。
5.2.1 梁的正应力及其强度条件
图（a）
图（b）
5.2.1 梁的正应力及其强度条件
由此可知：梁弯曲时，各横截面绕中性轴做微小的转动，使梁发生了纵向伸长或缩短，而中性 轴上各点的变形为零，距中性轴最远的上、下边缘变形最大，其余各点的变形与该点到中性轴的 距离成正比。
在材料的弹性受力范围内，正应力与纵向应变成正比。可见，横截面上正应力的分布规律与各 点的变形规律一样：上、下边缘点的应力最大，中性轴上为零，其余各点的应力大小与到中性轴 的距离成正比，如图所示。
1．切应力的计算公式
如图所示，矩形截面梁横截面上的切应力 沿截面高度按二次抛物线规律分布，截面上、下边
缘处的切应力为零，中性轴处的切应力最大，最大切应力τmax是截面平均切应力的倍，即
max
1.5 V A
1.5 V bh
对其他形状（如工字形、T形）的等截面直梁某一截面的
最大切应力τmax可表示为
4．提高梁强度的措施
1）合理布置梁的载荷和支座
增设辅助梁 2）合理选择梁截面
合理布置支座 合理选择梁截面
5.2.1 梁的正应力及其强度条件
4．提高梁强度的措施
3）采用变截面梁
变截面梁
适筋梁工作的三个阶段
第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段） 第Ⅲ阶段（破坏阶段）
适筋梁 延性破坏
5.3.1 钢筋混凝土受弯构件的破坏特征
1．受弯构件沿正截面的破坏特征
根据纵向钢筋配筋率的不同，钢筋混凝土梁可分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三种类型， 不同类型的梁具有不同的破坏特征。配置适量纵向受力钢筋的梁称为适筋梁。纵向受力钢筋 配筋率大于最大配筋率的梁称为超筋梁。配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁。
5.2.1 梁的正应力及其强度条件
图（a）
图（b）
5.2.1 梁的正应力及其强度条件
由此可知：梁弯曲时，各横截面绕中性轴做微小的转动，使梁发生了纵向伸长或缩短，而中性 轴上各点的变形为零，距中性轴最远的上、下边缘变形最大，其余各点的变形与该点到中性轴的 距离成正比。
在材料的弹性受力范围内，正应力与纵向应变成正比。可见，横截面上正应力的分布规律与各 点的变形规律一样：上、下边缘点的应力最大，中性轴上为零，其余各点的应力大小与到中性轴 的距离成正比，如图所示。
1．切应力的计算公式
如图所示，矩形截面梁横截面上的切应力 沿截面高度按二次抛物线规律分布，截面上、下边
缘处的切应力为零，中性轴处的切应力最大，最大切应力τmax是截面平均切应力的倍，即
max
1.5 V A
1.5 V bh
对其他形状（如工字形、T形）的等截面直梁某一截面的
最大切应力τmax可表示为
4．提高梁强度的措施
1）合理布置梁的载荷和支座
增设辅助梁 2）合理选择梁截面
合理布置支座 合理选择梁截面
5.2.1 梁的正应力及其强度条件
4．提高梁强度的措施
3）采用变截面梁
变截面梁
建筑力学与建筑结构
编辑版ppt
14
§2-1 静力学基本知识
静力学是研究物体在力作用下的平衡 规律的科学。
平衡 指物体相对于地球处于静止或匀速直
线运动的状态。
刚体 在外力的作用下，大小和形状保持不
变的物体。
编辑版ppt
15
一、力的概念
力的定义 力是物体间相互的机械作用。
力的效应 引起物体的运动状态发生变化（运
动效应或外效应）；使物体产生变形 （变形效应或内效应）。
T
P
P
S1 S'1
S2 S'2
编辑版ppt
24
光滑接触面约束 当两物体在接触处的摩擦力很小而略去不
计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑 接触面约束。光滑接触面的约束反力过接触 点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体， 只能是压力。
编辑版ppt
力的单位 力的国际单位是牛顿（N）或千牛
顿（kN）。
编辑版ppt
16
力的三要素
力的大小、方向、作用点称为力的三要
素。
F
A
力的表示法 力是一个矢量，用带箭头
的直线段来表示，如右图所 示（虚线为力的作用线）。
编辑版ppt
17
力系的定义 作用于同一个物体上的一组力。
力系的分类
各力的作用线都在同一平面内的力系 称为平面力系；各力的作用线不在同一 平面内的力系称为空间力系。
力系
汇交力系 平行力系 一般力系
编辑版ppt
18
二、静力学基本公理
1、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。
二力杆
编辑版ppt
建筑力学与结构第三章
V=12KN/m 2 2 3m
1.5m
B RA =15KN RB =29KN RB
P=8KN
V1 M1
根据1-1截面左侧的外力计算V1 、 M1
V1=+RA-P =15-8 =+7KN
根据1-1截面右侧的外力计算V1 、 M1
RA
M1 =+RA· (2-1.5) =15· 0.5 =+26 KN· 2-P· 2-8· m
求图示简支梁1-1、2-2截面的剪力和弯矩. P=8KN V=12KN/m
2 1
A
2m 1.5m
1
2 3m
B
1.5m
RA
1.5m
解：由 M B 0得 由 M A 0得
RB
RA =15KN RB =29KN
请思考： RB还可如何简便算出？
P=8KN
A RA
2m 1.5m
1 1 1.5m
M
各种形式荷载作用下的剪力、弯矩图
载荷情况
无载荷（q=0）
剪力图
V﹥0 V﹤0
弯矩图
V﹥0 V﹤0 尖角 突变m V﹤0 V﹥ 0
均布载荷（q=c）
V﹤0 V﹥0
P m
C
突变P C 无变化
C
简易法绘制内力图的一般步骤：
（1）求支反力。 （2）分段：凡外力不连续处均应作为分段点， 如集中力和集中力偶作用处，均布荷载两端点等。 （3）定点：据各梁段的内力图形状，选定控 制截面。如 集中力和 集中力偶作用点两侧的截面、 均布荷载起迄点等。用截面法求出这些截面的内力 值，按比例绘出相应的内力竖标，便定出了内力图 的各控制点。 （4）联线：据各梁段的内力图形状，分别用 直线和曲线将各控制点依次相联，即得内力图。
建筑力学与结构(2章)
7．固定端支座 工程实际中，如图（a）和（b）所示，电线杆嵌固于水泥基础上，车刀夹持在刀 架上，它们都固定不动。像这样，物体的一部分固结于另一物体内所构成的约束称为 固定端支座或插入端支座，其计算简图如图（c）所示。
（a）
（b）
固定端支座实例和简图
（c）
2.3.2 几种基本类型的约束与约束反力
7．固定端支座 这种约束不但限制物体任何方向的移动，而且限制物体在约束处的转动。因此， 物体在嵌固部分受到的约束反力是一个平面任意力系，如图（a）所示，将该力系向 点A简化，得到一个力和一个力偶。一般情况下这个力的大小和方向均未知，可用两 个相互垂直的分力表示。因此，固定端A处的约束反力为两个正交的反力FAx，FAy和一 个约束反力偶MA，如图（b）所示。
（a）
（b）
活动铰支座
（c）
2.3.2 几种基本类型的约束与约束反力
6．链杆约束 不计自重且没有外力作用的刚性构件，其两端借助铰将两物体连接起来，就构成 刚性链杆约束，简称约束，如图（a）所示。显然刚性链杆是二力杆，所以约束反力必 沿着两铰中心的连线，如图（b）所示。
（a）
链杆约束
（b）
2.3.2 几种基本类型的约束与约束反力
物体受到约束时，物体与约束之间有相互作用力。约束对被约束物体的作用力称为 约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与物体被限制的运动方向相反，大小不能 预先确定。约束反力是通过约束与被约束体相互接触来实现的，因此约束反力的作用 点在约束与被约束体的接触处。除约束反力外，物体上受到的各种荷载如重力、风力 等，称为主动力。约束反力取决于约束本身的性质、运动状态和主动力，它是一种被 动力。
实际物体在力的作用下都会产生不同程度的变形。但工程结构中的微小变形对研究 物体（结构）的平衡问题影响不大，可以略去不计，这样可使问题的研究大为简化。
（a）
（b）
固定端支座实例和简图
（c）
2.3.2 几种基本类型的约束与约束反力
7．固定端支座 这种约束不但限制物体任何方向的移动，而且限制物体在约束处的转动。因此， 物体在嵌固部分受到的约束反力是一个平面任意力系，如图（a）所示，将该力系向 点A简化，得到一个力和一个力偶。一般情况下这个力的大小和方向均未知，可用两 个相互垂直的分力表示。因此，固定端A处的约束反力为两个正交的反力FAx，FAy和一 个约束反力偶MA，如图（b）所示。
（a）
（b）
活动铰支座
（c）
2.3.2 几种基本类型的约束与约束反力
6．链杆约束 不计自重且没有外力作用的刚性构件，其两端借助铰将两物体连接起来，就构成 刚性链杆约束，简称约束，如图（a）所示。显然刚性链杆是二力杆，所以约束反力必 沿着两铰中心的连线，如图（b）所示。
（a）
链杆约束
（b）
2.3.2 几种基本类型的约束与约束反力
物体受到约束时，物体与约束之间有相互作用力。约束对被约束物体的作用力称为 约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与物体被限制的运动方向相反，大小不能 预先确定。约束反力是通过约束与被约束体相互接触来实现的，因此约束反力的作用 点在约束与被约束体的接触处。除约束反力外，物体上受到的各种荷载如重力、风力 等，称为主动力。约束反力取决于约束本身的性质、运动状态和主动力，它是一种被 动力。
实际物体在力的作用下都会产生不同程度的变形。但工程结构中的微小变形对研究 物体（结构）的平衡问题影响不大，可以略去不计，这样可使问题的研究大为简化。
建筑力学与结构1第一章
壳
第一章 建筑力学的基本理论
1.3建筑结构的简化 1.3建筑结构的简化 1.3.2结构体系的分类 1.3.2结构体系的分类 实体结构是指体积大，三个方向的尺寸相当的结构，例如 实体结构是指体积大，三个方向的尺寸相当的结构， 是指体积大 堤坝、基础等。 堤坝、基础等。
第一章 建筑力学的基本理论
1.3建筑结构的简化 1.3建筑结构的简化 1.3.2结构体系的分类 1.3.2结构体系的分类
第一章 建筑力学的基本理论 楼板自重的计算均布面荷载 楼板自重的计算均布面荷载
厚度为100 mm的钢筋混凝土楼板，钢筋混凝土容量为 厚度为 的钢筋混凝土楼板， 的钢筋混凝土楼板 25kN／m3，则板的自重为 ／ q=0.1×25=2.5(kN／m2) × ／
第一章 建筑力学的基本理论
1.2建筑结构的荷载 1.2建筑结构的荷载 1.2.2建筑荷载的分类 1.2.2建筑荷载的分类 按照荷载作用在结构上的性质分为静力荷载和动荷载。 按照荷载作用在结构上的性质分为静力荷载和动荷载。 静力荷载: 在加载过程中， 静力荷载 在加载过程中，荷载由零缓慢地逐渐增加到它 的最终值后保持不变。 的最终值后保持不变。 静力荷载的作用不会使结构发生显著的振动， 静力荷载的作用不会使结构发生显著的振动，在计算时 可以忽略惯性力影响。恒载和多数活载均属于静力荷载。 可以忽略惯性力影响。恒载和多数活载均属于静力荷载。 动荷载：荷载作用在结构上时会引起显著的振动， 动荷载：荷载作用在结构上时会引起显著的振动，使结构 产生加速度，计算时须考虑惯性力影响的荷载。 产生加速度，计算时须考虑惯性力影响的荷载。例如动力 机械的振动、爆炸时的冲击波荷载、 机械的振动、爆炸时的冲击波荷载、地震荷载等均为动力 荷载。 荷载。
杆 件
1建筑力学与结构(第3版)第一章建筑力学的基本概念
三、平衡及力系的概念
在一般工程问题中,平衡是指物体相对于地球保持 静止或做匀速直线运动的状态。显然,平衡是机械 运动的特殊形态,因为静止是暂时的、相对的,而运 动
才是永恒的、绝对的。
我们将作用在物体上的一群力称为力系。按照力系 中各力作用线分布形式的不同形式,将力系分为以 下内容:
(1)汇交力系:力系中各力作用线汇交于一点;
第四节 物体受力分析和受力图
一、物体受力分析
1.物体受力分析的定义 在工程中,人们常常将若干构件通过某种连接方式 组成机构或结构,用以传递运动或承受荷载,这些机 构或结构统称物体系统。
2.脱离体 在工程实际中,经常有几个物体或几个构件相互联 系,构成一个系统的情况。例如,楼板放在梁上,梁支 承在墙上,墙又支承在基础上。 3.受力图 在脱离体上画出周围物体对它的全部作用力(包括 主动力和约束反力),这种表示物体所受全部作用力 情况的图形称为脱离体的受力图,简称受力图。
(2)在梁的中点C画主动力F。
(3)在受约束的A处和B处,根据约束类型画出约束反 力。B处为可动铰支座约束,其反力通过铰链中心且 垂直于支承面,其指向假定如图 (b)所示;A处为固定 铰支座约束,其反力可用通过铰链中心A并相互垂直 的分力XA、YA表示。受力图如图 (b)所示。
此外,注意到梁只在A、B、C三点受到互不平行的三 个力作用而处于平衡,因此,也可以根据三力平衡汇 交公理进行受力分析。已知F、RB相交于D点,则A处 的约束反力RA也应通过D点,从而确定RA必通过沿A、 D两点的连线,可画出图 (c)所示的受力图。
2.拱
拱的轴线通常为曲线,它的特点是:在竖向荷载作用 下产生水平反力。水平反力的存在将使拱内弯矩远 小于跨度、荷载及支承情况相同的梁的弯矩(下图)。
在一般工程问题中,平衡是指物体相对于地球保持 静止或做匀速直线运动的状态。显然,平衡是机械 运动的特殊形态,因为静止是暂时的、相对的,而运 动
才是永恒的、绝对的。
我们将作用在物体上的一群力称为力系。按照力系 中各力作用线分布形式的不同形式,将力系分为以 下内容:
(1)汇交力系:力系中各力作用线汇交于一点;
第四节 物体受力分析和受力图
一、物体受力分析
1.物体受力分析的定义 在工程中,人们常常将若干构件通过某种连接方式 组成机构或结构,用以传递运动或承受荷载,这些机 构或结构统称物体系统。
2.脱离体 在工程实际中,经常有几个物体或几个构件相互联 系,构成一个系统的情况。例如,楼板放在梁上,梁支 承在墙上,墙又支承在基础上。 3.受力图 在脱离体上画出周围物体对它的全部作用力(包括 主动力和约束反力),这种表示物体所受全部作用力 情况的图形称为脱离体的受力图,简称受力图。
(2)在梁的中点C画主动力F。
(3)在受约束的A处和B处,根据约束类型画出约束反 力。B处为可动铰支座约束,其反力通过铰链中心且 垂直于支承面,其指向假定如图 (b)所示;A处为固定 铰支座约束,其反力可用通过铰链中心A并相互垂直 的分力XA、YA表示。受力图如图 (b)所示。
此外,注意到梁只在A、B、C三点受到互不平行的三 个力作用而处于平衡,因此,也可以根据三力平衡汇 交公理进行受力分析。已知F、RB相交于D点,则A处 的约束反力RA也应通过D点,从而确定RA必通过沿A、 D两点的连线,可画出图 (c)所示的受力图。
2.拱
拱的轴线通常为曲线,它的特点是:在竖向荷载作用 下产生水平反力。水平反力的存在将使拱内弯矩远 小于跨度、荷载及支承情况相同的梁的弯矩(下图)。
建筑力学与结构-第1章总结归纳
理。
平衡状态与平衡方程
掌握物体平衡状态的判断方法 ，以及平衡方程的建立和求解 。
弹性力学基础
理解弹性力学的基本概念、原 理和应用，包括应力、应变、 弹性模量等。
结构分析方法
掌握结构分析的基本方法，包 括静力分析和动力分析。
难点解析
力的矩和力矩平衡
理解力矩的概念，掌握力矩的计算方法和平衡方程的建立，是本章的 难点之一。
混凝土结构的优点包括：高强度、良好的耐久性和防火性能 、易于施工和维护。然而，混凝土结构也存在一些缺点，如 自重大、抗震性能较差等。
钢结构
钢结构是一种由钢材制成的建筑结构类型。钢结构的构件 通常采用焊接或螺栓连接，形成完整的结构体系。钢结构 具有较高的承载能力和抗震性能，被广泛应用于高层建筑 和大跨度结构中。
砌体结构
砌体结构是一种采用砖块、石材等砌 筑而成的建筑结构类型。砌体结构具 有良好的抗压性能和耐久性，广泛应 用于各类民用和工业建筑中。
砌体结构的优点包括：抗压性能好、 耐久性强、保温性能好。然而，砌体 结构也存在一些缺点，如自重大、施 工效率较低等。
03
建筑结构设计
结构设计原则
安全性
经济性
结构设计应确保建筑在正常使用和偶然超 载情况下具有足够的承载能力和稳定性， 防止结构破坏和倒塌。
结构对力学的影响
结构形式决定受力特点
不同的结构形式会对力学性能产生影响，如梁、柱、板等结构的 受力特点各不相同。
材料性质影响力学性能
不同材料的力学性能不同，如混凝土和钢材的力学性能差异较大。
结构细节影响力学性能
结构的细节设计如连接方式、节点构造等都会影响结构的力学性能。
力学对结构的影响
力学分析指导结构设计
平衡状态与平衡方程
掌握物体平衡状态的判断方法 ，以及平衡方程的建立和求解 。
弹性力学基础
理解弹性力学的基本概念、原 理和应用，包括应力、应变、 弹性模量等。
结构分析方法
掌握结构分析的基本方法，包 括静力分析和动力分析。
难点解析
力的矩和力矩平衡
理解力矩的概念，掌握力矩的计算方法和平衡方程的建立，是本章的 难点之一。
混凝土结构的优点包括：高强度、良好的耐久性和防火性能 、易于施工和维护。然而，混凝土结构也存在一些缺点，如 自重大、抗震性能较差等。
钢结构
钢结构是一种由钢材制成的建筑结构类型。钢结构的构件 通常采用焊接或螺栓连接，形成完整的结构体系。钢结构 具有较高的承载能力和抗震性能，被广泛应用于高层建筑 和大跨度结构中。
砌体结构
砌体结构是一种采用砖块、石材等砌 筑而成的建筑结构类型。砌体结构具 有良好的抗压性能和耐久性，广泛应 用于各类民用和工业建筑中。
砌体结构的优点包括：抗压性能好、 耐久性强、保温性能好。然而，砌体 结构也存在一些缺点，如自重大、施 工效率较低等。
03
建筑结构设计
结构设计原则
安全性
经济性
结构设计应确保建筑在正常使用和偶然超 载情况下具有足够的承载能力和稳定性， 防止结构破坏和倒塌。
结构对力学的影响
结构形式决定受力特点
不同的结构形式会对力学性能产生影响，如梁、柱、板等结构的 受力特点各不相同。
材料性质影响力学性能
不同材料的力学性能不同，如混凝土和钢材的力学性能差异较大。
结构细节影响力学性能
结构的细节设计如连接方式、节点构造等都会影响结构的力学性能。
力学对结构的影响
力学分析指导结构设计
建筑力学与结构课件
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 由 得 由
m
F RA
B
0
5 qa 4
m
A
0
FP
m
Fp力作用处FQ有突变，突变值为 FP力作用处M会有转折 FP FP m 作用处FQ无变化 m作用处，M突变， 突变量为m
m
26
[例]外伸梁如图所示，已知q=5kN/m，Fp=15kN，试画出该梁 的内力图。 解：1）求支座反力
F RB (15 2 5 2 5 ) / 4 20 kN
4
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
§6-2 轴向拉压杆的内力
受力特征：杆受一对大小相等、方向相反的纵向力，力的作
用线与杆轴线重合。如6－1图
变形特征：沿轴线方向伸长或缩短，横截面沿轴线平行移动。 产生轴向拉伸或压缩的杆件称为轴向拉杆或压杆。
如图6-2所示的屋架，上弦杆是压杆，下弦杆是拉杆。
例 悬臂梁受集中力作用，如图a）所示。试画出此梁
的弯矩图和剪力图，并确定 F Q 解：1）列出剪力方程和弯矩方程 将x坐标原点取在梁左端，在距左 端A 为x处取一截面。
FQ ( x ) F P
max
和 M
max
(0 x L )
(0 x L )
。
M ( x ) FP x
dF Q ( x ) dx q(x)
;
dM ( x ) dx
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 由 得 由
m
F RA
B
0
5 qa 4
m
A
0
FP
m
Fp力作用处FQ有突变，突变值为 FP力作用处M会有转折 FP FP m 作用处FQ无变化 m作用处，M突变， 突变量为m
m
26
[例]外伸梁如图所示，已知q=5kN/m，Fp=15kN，试画出该梁 的内力图。 解：1）求支座反力
F RB (15 2 5 2 5 ) / 4 20 kN
4
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
§6-2 轴向拉压杆的内力
受力特征：杆受一对大小相等、方向相反的纵向力，力的作
用线与杆轴线重合。如6－1图
变形特征：沿轴线方向伸长或缩短，横截面沿轴线平行移动。 产生轴向拉伸或压缩的杆件称为轴向拉杆或压杆。
如图6-2所示的屋架，上弦杆是压杆，下弦杆是拉杆。
例 悬臂梁受集中力作用，如图a）所示。试画出此梁
的弯矩图和剪力图，并确定 F Q 解：1）列出剪力方程和弯矩方程 将x坐标原点取在梁左端，在距左 端A 为x处取一截面。
FQ ( x ) F P
max
和 M
max
(0 x L )
(0 x L )
。
M ( x ) FP x
dF Q ( x ) dx q(x)
;
dM ( x ) dx
《建筑力学与结构》解析
• 约束既然限制物体的运动也就给予该物体
以作用力约束施加在被约束物体上的力称
为约束反力。
荷载
• 作用在物体上的力或力系统称为外力物体所
受的外力包括主动力和约束反力两种其中主
动力又称为荷载(即为直接作用)。
第四节 受力分析和受力分析图
解决力学问题时首先要确定物体受哪些力的作用ꎬ以及每个力的作
用位置和方向然后再用图形清楚地表达出物体的受力情况ꎮ 前者称为
第四章 截面的几何性质
学习目标：
通过本章的学习，使学生充分认识到构件截面的几何性质是确
定各种构件承载力、刚度的重要因素。在掌握截面几何量计算的
基础上，方能选定构件的合理的截面形状和尺寸。
学习要求：
(１)掌握构件横截面形心的计算方法。
(２)掌握构件横截面面积矩的计算方法。
(３)掌握构件横截面惯性矩的计算方法。
力系
平行
力系
力偶
系
第二节 静力学公理
公理一:二力平衡公理
作用于刚体上的两个力平衡的充分与必要条件是这两个力的大小相
等、方向相反、作用线在一条直线上。
公理二:加减平衡力系公理
在作用于刚体上的已知力系上加上或减去任意一个平衡力系不会
改变原力系对刚体的作用效应。
公理三:力的平行四边形法则
作用于物体同一点的两个力可以合成一个合力合力也作用于该点
概念：
建筑物中承受和传递作用的部分称为建筑结构ꎬ如厂房、桥梁、
闸、坝、电视塔等。
分类：
结
构
按
特
征
分
类
杆系结构
板壳结构
实体结构
第二节 建筑力学与结构的关系
建筑力学与建筑结构的关系是:建筑力学是建筑结构设计的基础。
建筑力学与结构(6章)
或增大，即同时发生纵向（轴向）变形和横向变形。如图6-5所示的杆，长度为l，设
横截面为正方形，边长为d，当受到轴向外力拉伸后，l增至l1，d缩小到d1，则杆的纵 向绝对变形为
l l1 l
横向绝对变形为
d d1 d
6.2.1 纵向变形和横向变形
杆的变形程度可用线应变（单位长度内杆的变形）来衡量。拉杆的纵向线应变为
Fcr
π2 EI
(l)2
支承方式
两端铰支
一端自由 一端固定
两端固定
一端固定 另一端铰支
挠曲线形状
临界载荷 Fcr 长度因数 μ
π2 EI l2
π2 EI (2l ) 2
π2 EI (0.5l ) 2
1.0
2.0
0.5
几种常见细长压杆的长度因数与临界载荷
π2 EI (0.7l ) 2
0.7
6.5.3 临界应力与柔度
6.1.2 轴向拉压杆的应力
为讨论横截面上的应力，先做一试验： 在一橡胶直杆上画垂直于杆轴线的直线ab与 cd。在橡胶直杆上作用一对大小为F的轴向 力，如图所示。
观察橡胶直杆受力前后的变形：受力前 ab，cd为垂直于杆轴线的直线，受力 后 ab，cd 仍为垂直于轴线的直线，但 是两条直线间的距离加大了。
6.5.4 提高压杆稳定的措施
选择合理截面形状
• 在截面面积一定 的情况下，应尽 可能地将材料放 在离形心较远处， 以增加截面的惯 性矩I，从而减小 压杆的柔度。
尽量减小压杆长度
• 因压杆的柔度与 压杆的长度成正 比，所以在结构 允许的情况下， 应尽可能减小压 杆的长度；甚至 可改变结构布局， 将压杆改为拉杆。
横向线应变为
ε l l1 l
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B
B F1
F
=
F F2
=
F1 B
A
A
A
在B点加上一对平衡力 F1和F2，且F1=F2=F
减去一对平衡力F和F2
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.2.4 力的平行四边形法
则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合
力，合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为边
所构成的平行四边形的对角线来表示 。
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.1 力的概
1.1.1
念
力
•力的概念：物体间相互的机械作用。
•力的作用效应
外效应（使物体的运动状态产生变化）
内效应（使物体的形状和大小发生改 变，即产生变形）
•刚体：是指在任何情况下都不变形的物体。实际上任何物 体在力的作用下都要产生变形（称为变形体），但是在工 程实际中构件的变形通常都非常微小，因此，在研究物体 的平衡问题，可以忽略不计，可以把物体抽象为刚体。
F1
F2
当分布力作用面积很小时， 为了分析计算方便起见，可以将分布 力简化为作用于一点的合力，称为集 中力。
例如，静止的汽车通过轮胎
作用在桥面上的力，当轮胎与桥面接
q
触面积较小时，即可视为集中力；而
桥面施加在桥梁上的力则为分布力。
精品课件
1 建筑力学预备知 识 1.1.2 力
系 •力系：作用于物体上的一群力。
称为正交分解。
Fy
F
α Fx
Fx=Fcosα Fy=Fsinα力平衡汇交定理
刚体在共面且不平行的三个力作用下平衡，则这三 个力的作用线必定汇交于一点。（反之不成立）
三力共面 平衡
F3
C
F1 A
B F2
力F1和F2的作 用线交于O点
F3
C
F1
F1
O
A F12
F2 B
•二力构件的受力特点：两力必沿作用点的连线，共同指向或
C F
共同背离。 FC
C
二力杆
A
B
B FB
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.2.3 加减平衡力系公
理
在作用于刚体的力系中，加上或减去任意个平衡力
系，不改变原力系对刚体的作用效应。
推论：力的可传性原理
作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内的任意 点，而不改变力对刚体的作用效应。
•等效力系：对物体的作用效果相同的两个力系。
•合力 与分力：如果某力系与一个力等效，则这一力称为 力
系的合力，而力系中的各个
力则称为这一合 •称平面力系：如果力系中各力作力用的线分处力在。同一平面内，则
•力系的简化或合成：求与为复平杂面力力系系相，等否效则的称简为单空力间系力的系过。
精品课件
程。
1 建筑力学预备知 识 1.1.3 平
• 最简单力系的平衡条件。 • 二力平衡公理只适用于单一刚体，而不适用于变形体。
刚体（受压平衡）
变形体（受压不能平衡）
• 不能把二力平衡与作用力和反作用力公理混淆。
Fw
二力平衡 (FW，FN)
Fw
FN
作用力与反作用力
F精N′ 品课件
（FN，FN′ ）
1 建筑力学预备知 识
1.2.2 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。
FN′
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.2 静力学公
1.2.2 二力平衡公 理
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、且作用在同一直 线上。（等值、反向、共线）
A RA
B RB
A SA
精品课件
B SB
1 建筑力学预备知 识 1.2.2 二力平衡公理
建筑力学与结构
陈红秋
泰州职业技术学院 建筑工程系
精品课件
2 建筑结构计算基本原 则
精品课件
1 建筑力学预备知 识
本章学习内容及学习要求
力的概念 静力学公理 约束与约束反力 受力分析与受力图 力矩与力偶 平面力系的平衡
掌握力的基本知识 掌握受力分析的方法
熟练绘制受力图 掌握平面力系的平衡 熟练运用平衡方程求解未知力
衡 •平衡：物体相对于地球静止或作匀速直线运动。如房屋、
桥梁、大坝等相对于地球处于静止平衡状 态•平。衡力系：使物体保持平衡的力系。当物体处于平衡状态
时，组成物体的各个部分都处于 平衡状态。 •平衡条件：物体在任何力系作用下并不是都处于平衡状
物体才能平
态，只有当力系满足一定条件时，
衡，这个条件称为平衡条件。 • 本章主要研究平面力系的平衡问题。
精品课件
1 建筑力学预备知 识 •力的三要素：力的大小、方向、作用点。
力是矢量。
•力的表示方法：用一个带箭头的线段来表示力。
A 力的作用线
FA
•力的单位：N或kN。1kN=1000N。
精品课件
1 建筑力学预备知
识 物体受力一般是通过物体间直
接或间接接触进行的。接触处多数情 况下不是一个点，而是具有一定尺寸 的面积。因此无论是施力体还是受力 体，其接触处所受的力都是作用在接 触面积上的分布力。在很多情形下， 这种分布力比较复杂。
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.2 静力学公
1.2.1 作用力与反作理用力公
理 两物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向
相反、作用线相同，并分别作用在这两个物体上。（即为 Newton 第三定律）
注：在以后的受力分析中经常用到，特别是对物体系统
进行分析时。
Fw
作用力与反作用力
Fw
FN
（FN，FN′ ）
合力
F2
F
分力
A
F1
力的平行四边形法则反映了最简单力系的简化规律， 它是复杂力系简化的基础。
精品课件
1 建筑力学预备知 识 1.2.4 力的平行四边形法
则
利用力的平行四边形法则，也可以将一个力分解为 作用于同一点的两个分力。在工程中，常将力F沿互相垂直
的两个方向分解，得到水平分力Fx和垂直分力Fy，这种分解
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
•约束反力：约束物施体加就于称被为约该束物物体体的上约的束力。，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
•被动力：对物体的运主动动或力运称动为趋荷势载起。限如制重作力用、的风力荷。载如等。
F2
将力F1和F2沿作 用线移至交点O
将力F1和F2合成为
三力平衡(F1F2F3)
一个合力F12(力的
转化为二力平衡
可传性原理)
精品课件(F3F12)
二力平衡公理： F3的作用线必过 O点
1 建筑力学预备知
识1.3 约束 与约束反
1.3.1 约束与约力束反力的概
念
在空间能够任意运动的物体，称为自由体。受到周