建筑力学第一章
《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
建筑力学课件 第一章 绪论
1.1 建筑力学基本概念
五、力系、合力与分力
1.力系的概念
※同时作用在同一物体上的一组 力，称为力系。在一个力系中 ，如果各力作用线都位于同一 个平面内，则该力系称为平面 力系，反之为空间力系。
1.1 建筑力学基本概念
不论是平面力系，还是空间力系，按 照其各力作用线分布的不同形式， 都可分为：
（1）汇交力系； （2）力偶系； （3）平行力系； （4）一般力系。
1.1 建筑力学基本概念
四、荷载 ※荷载是主动作用于物体上的外力。
在实际工程中，构件或结构受到的 荷载是多种多样的，如建筑物的楼 板传给梁的重量、钢板对轧辊的作 用力等等。这些重量和作用力统称 为加在构件上的荷载。
根据荷载得作用以及计算的需要，可 以对荷载进行分类：
1.1 建筑力学基本概念
1.荷载按其作用在结构上的时间久暂，可 分为恒载和活载。
※恒载是长期作用在构件或结构上的不变 荷载，如结构的自重和土压力。
※活载是指在施工和建成后使用期间可能 作用在结构上的可变荷载，它们的作用 位置和范围可能是固定的（如风荷载、 雪荷载、会议室的人群重量等），也可 能是移动的（如吊车荷载、桥梁上行驶 的车辆等）。
1.1 建筑力学基本概念
2.荷载按其作用在结构上的分布情况可分为分布荷载和 集中荷载。
1.1 建筑力学基本概念
※撤除外力后能完全恢复原状的物体，称 为理想弹性变形体或称理想弹性体。
实际上，在自然界并不存在理想弹性体， 但通过实验研究表明，常用的工程材料 如金属、木材等，当外力不超过某一限 度时（称为弹性阶段），很接近于理想 弹性体，这时，可以将它们近似地视为 理想弹性体；而如果外力超过了这一限 度，就会产生明显的塑性变形（称为弹 塑性阶段）。
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
返回
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.
上一页 下一页 返回
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.
上一页 下一页 返回
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.
下一页 返回
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。
建筑力学第一章
1.2 基本公理
❖ 静力学公理是指人们在生产和生活实践中长期 积累和总结出来并通过实践反复验证的具有一
般规律的定理和定律。它是静力学的理论基础， 并且无需证明。常见的公理有：
❖ 公理1：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，此合力的大小和方向由此二力矢量所
构成的平行四边形对角线来确定，合力的作用 点仍在该点。如图1.2(a)所示，为和的合力， 即合力等于两个分力的矢量和。
两点间的距离不变的物体。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，就可将物体视为刚 体，从而使问题得到简化。 ❖ 5.变形固体
❖ （1）变性固体的概念 ❖ 自然界中的任何物体在外力作用下，都要或大或小地产
1.3.3. 物体的受力分析及受力图
❖ 在力学计算中，首先要分析物体受到哪些力的 作用，每个力的作用位置如何，力的方向如何， 这个过程称为对物体进行受力分析，将所分析 的全部外力和约束反力用图形表示出来称为受 力图。
建筑力学基础知识样本
第1章建筑力学基本1.1力性质、力在坐标轴上投影1.1.1 力定义力，是人们生产和生活中很熟悉概念，是力学基本概念。
人们对于力结识，最初是与推、拉、举、掷时肌肉紧张和疲劳主观感觉相联系。
日后在长期生产和生活中，通过重复观测、实验和分析，逐渐结识到，无论在自然界或工程实际中，物体机械运动状态变化或变形，都是物体间互相机械作用成果。
例如，机床、汽车等在刹车后，速度不久减小，最后静止下来；吊车梁在跑车起吊重物时产生弯曲，等等。
这样，人们通过科学抽象，得出了力定义：力是物体间互相机械作用，这种作用成果是使物体机械运动状态发生变化，或使物体变形。
物体间机械作用形式是各种各样，大体上可以分为两类：一类是通过物质一种形式而起作用，如重力、万有引力、电磁力等；另一类是由两个物体直接接触而发生，如两物体间压力、摩擦力等。
这些力物理本质各不相似。
在力学中，咱们不研究力物理本质，而只研究力对物体效应。
一种力对物体作用效应，普通可以分为两个方面：一是使物体机械运动状态发生变化，二是使物体形状发生变化，前者叫做力运动效应或外效应。
后者叫做力变形效应或内效应。
就力对物体外效应来说，又可以分为两种状况。
例如，人沿直线轨道推小车使小车产生移动，这是力移动效应；人作用于绞车手柄上力使鼓轮转动，这是力转动效应。
而在普通状况下，一种力对物体作用时，既有移动效应，又有转动效应。
如打乒乓球时，如果球拍作用于乒乓球力正好通过球心，只有移动效应；如果此力不通过球心，则不但有移动效应，尚有绕球心转动效应。
1.1.2 力三要素实践证明，力对物体作用效应取决于力大小、方向和作用点。
这三者称为力三要素。
即：1.力大小力大小表达物体间机械作用强弱限度，它可通过力运动效应或变形效应来度量，在静力学中惯用测力器和弹性变形来测量。
为了度量力大小，必要拟定力单位。
本教材采用国际单位制，力单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)，N101 。
kN32.力方向力方向表达物体间机械作用品有方向性。
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。
建筑力学第一章完整版
建筑力学第一章完整版关于力的概念是人们在生活和生产实践中，通过长期的观察和分析而逐步形成的。
当人们推动小车时，由于手臂肌肉的紧张和收缩而感受到了力的作用。
这种作用不仅存在于人与物体之间，而且广泛地存在于物体与物体之间，例如机车牵引车辆加速前进时或者制动时，机车与车辆之间、车辆与车辆之间都有力的作用。
大量事实说明，力是物体（指广义上的物体，其中包括人）之间的相互机械作用，离开了物体，力就不可能存在。
力虽然看不见，但它的作用效应完全可以直接观察，或用仪器测量出来。
实际上，人们正是从力的作用效应来认识力本身的。
一、力的定义力是两物体之间的相互机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，同时使物体的形状或尺寸发生改变。
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。
二、力的三要素力对物体作用的效应，决定于力的大小，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。
在这三个要素中，如果改变其中任何一个，也就改变了力对物体的作用效应。
例如沿水平地面推一个木箱（图1-1），当推力F →较小时，木箱不动，当推力F →增大到某一数值时，木箱开始滑动。
如果推力F →的指向改变了，变为拉力，则木箱将沿相反方向滑动。
如果推力F →不作用在A点而移到B点，则木箱的运动趋势就不仅是滑动，而且可能绕C点转动（倾覆）。
所以要确定一个力，必须说明它的大小、方向和作用点，缺一不可。
图1-1 图1-2(1) 力是矢量。
力是一个既有大小又有方向的量，力的合成与分解需要运用矢量的运算法则，因此它是矢量（或称向量）（vector）。
(2) 力的矢量表示。
力矢量可用一具有方向的线段来表示，如图1-2所示。
用线段的长度（按一定的比例尺）表示力的大小，用线段的方位和箭头指向表示力的方向，用线段的起点或终点表示力的作用点。
通过力的作用点沿力的方向的直线称为力的作用线。
本教材中以白体字母上加一箭头，如F →、AB →等来表示矢量，用同文的白体字母（如F，AB）代表该矢量的模（大小）。
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
《建筑力学基础》PPT课件
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。但仅适用于刚体
整理ppt
16
第一章 建筑力学基础
1 建筑力学基础 2 平面力系简化 3 截面几何性质 4 内力和内力图 5 应力和强度 6 变形计算 7 内力计算 8 压杆稳定
稳定性(Stability )是结构保持原有平衡形态的能力
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 建筑力学基础
1 建筑力学基础 2 平面力系简化 3 截面几何性质 4 内力和内力图 5 应力和强度 6 变形计算 7 内力计算 8 压杆稳定
整理ppt
20
第一章 建筑力学基础
1 建筑力学基础 2 平面力系简化 3 截面几何性质 4 内力和内力图 5 应力和强度 6 变形计算 7 内力计算 8 压杆稳定
力的转动效应——力矩 M 可由下式计算：
m0(F)Fd
式中：F是力的数值大小，d 是力
臂，逆时针转取正号，常用单位
是 kN·m、N·m。力矩用带箭头
力的单位
力的国际单位是牛顿(N)或千牛顿（kN）。
力系的定义
作用于同一个物体上的一组力。
力系(System of forces )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。
整理ppt
11
建筑力学基础知识ppt课件
.
22
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)
图1-11 光滑接触面约束
.
(c)
23
.
24
.
25
FAX
FA
FAY
.
26
.
图1-2. 0
42
【例1-5】梁AD和DG用铰链D连接，用固定铰支座A，可动铰 支座C、G与大地相连，如图1-21(a)所示，试画出梁AD、DG
及整梁AG的受力图。
图1-21
.
43
【解】 (1)取DG为研究对象，画出脱离体图。DG上受主动力F2，D
处为圆柱铰链约束，其约束反力可用分力FDx、FDy表示，指 向假设；G处为可动铰支座，其约束反力FG垂直于支承面， 指向假设向上，如图1-21(b)所示。
受力图绘制步骤为： ü（1）明确研究对象，取脱离体。研究对象（脱离 体） 可以是单个物体、也可以是由若干个物体组成 的物体系统，这要根据具体情况确定。 ü（2）画出作用在研究对象上的全部主动力。 ü（3）画出相应的约束反力。 ü（4）检查。
.
38
【例1-1】
.
39
【例1-2】简支梁AB，跨中受到集中力的作用不计梁自重，如图118(a)所示，试画出梁的受力图。 【解】(1)取AB梁为研究对象，解除约束，画脱离体简图；
力的平行四边形法则
力的三角形法则
.
19
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。
建筑力学第一章课件
表面力
直接接触的物体，通过接触表面的相互作用。 如物体间压力等。表面力分布作用在接触面上。 体积力 非直接接触物体间的相互作用。 如物体重力、惯性力、电场力、磁场力等。 体积力分布作用在物体整个体积内，与质量有关。
体集度、面集度 、线集度
单位体积上所受的力，称为体集度 通常用 表示，单位为
N / m3
1、光滑面约束—当物体在接触处的摩擦力很小而略去不计 时，就构成了光滑接触面约束 。
A FN A Fp A (a) A Fp FN A (b) Fp B (c) C Fp C FNC B (d) FN B A
光滑面约束反力体现为对被约束体所施加的压力，压力 的方向沿接触面的公法线方向（也叫接触面的法向压力） 用FN或N表示.
A FA
B FA y (g) FB
注意：由二力平衡条件可知，FB和FC大小相等，方向相反，且作用 在同一条直线上，如图b所示
第五节 结构分类、结构的计算简图、荷载及其简化 一．结构的分类 按几何特点 杆系结构 这类结构由杆件组成，杆件的特征是其长度远大于其横截 面上其他两个尺度
板和壳类 这类结构的特征是长、宽两个方向的尺寸远大于厚度
A B
FA
FB F Fq q
B
F (c) A C F (e) A FA C
q
(g)
A B Fx A
B
(d)
FA y
A FA x
FA y
C C
F q
BB FBFB
B
FA x
B FB
q (f) A FB C
【例1-3】 如图1-14(a)所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰 接而成。不计自重及摩擦，在拱AC上作用有荷载F
F O A B (a) (b) O F O FP (c) F O FP F NA (d) F NB
建筑力学 第1章
1.2.4 作用与反作用公理
两个物体间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向 相反，沿同一直线，并分别作用在这两个物体上。
这个公理概括了两个物体间相互作用力的关系。如物体 A对物体B施作用力F同时物体A也受到物体B对它的反作 用力Fˊ，且这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线 作用。如图1-5所示。
1.1.5 平衡力系的概念
若物体在力系作用处于下处于平衡状态，则这 个力系称为平衡力系。
1.2静力学的概念
1.2.1 二力平衡公理 作用于同一刚体上的两个
力使刚体平衡的必要与充 分条件是：两个力作用在 同一直线上，大小相等， 方向相反。这一性质也称 为二力平衡公理。 当一个构件只受到两个力 作用而保持平衡，这个构 件称为二力构件，如图11所示。
X F cos a
Y
F sin a
•式中α 为力F与x轴所夹的锐角。
（1-1）
存图1-6(a)、(b)中还画出力F沿直角坐标轴方向的
分力Fx 和Fy。应当注意：力的投影Fx 、 Fy与Fx、
Fy是不同的，力的投影只有大小和正负，它是标量， 而力的分力是矢量，有大小，有方向，其作用效果
F'
F
A
B
图1-5
1.3力在坐标轴上的投影
1.3.1 力在坐标轴上的投影 设力F作用于物体的A点如图1-5(a)、(b)所示。取直角坐标
系Oxy，使力F在Oxy平面内。从力F的两端点A和B分别作 坐标轴x的垂线，从两根垂线在x轴上所截得的线段 ab并 加上正号或负号，称为力F在x轴上的投影，用X表示。并 且规定：当从力的始端的投影点a到终端的投影点b的方向 与投影轴正向一致时，力的投影取正值；反之，取负值。 同样，在图1-5(a)、(b)中线段aˊbˊ加上正号或负号是力F 在y 轴上的投影，用Y表示。 通常采用力F与坐标轴x所夹的锐角来计算投影，其正号 或负号可根据上述规定直观判断得出。由图1-6(a)、(b)可 见，投影X和Y可用下列式子计算
第一章建筑力学基础知识
第1章
1.1.2
建筑力学基础
力的三要素：
力的大小 、力的方向 、力的作用点 。
1.1.3 力的图示法
力具有大小和方向， 所以说力是矢量(vector )。 可以用一带箭头的直 线段将力的三要素 表示出来，
如图1.1所示。
第1章
建筑力学基础
力的定义
力是物体间相互间的机械作用。
力的效应
使物体的机械运动状态发生改变，叫做力 的运动效应或外效应。使物体的形状发生改变， 叫做力的变形效应或内效应。 力的三要素 力的大小、方向、作用点称为力的三要素。
讨论力的转动效应时， 主要关心力矩的大小与转 动方向，而这些与力的大 小、转动中心（矩心）的 位置、动中心到力作用线 的垂直距离（力臂）有关。
力矩与力偶
力的转动效应——力矩 M 可由下式计算：
M = ± FP ·d
式中：FP 是力的数值大小，d 是 力臂，逆时针转取正号，常用单 位是 KN-m 。力矩用带箭头的弧 线段表示。 集中力引起的力矩直接套用公式进行计算； 对于均布线荷载引起的力矩，先计算其合力， 再套用公式进行计算。
如图1.18(c)所示，可以用FRA和一未知方向角α表示，也可
以用一个水平力FXA和垂直力FYA表示。
第1章
建筑力学基础
2．可动铰支座
图l.20(a)是可动铰支座的示意图。构件与支 座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约 束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动， 而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的 移动。所以，它的约束反力的作用点就是约束与 被约束物体的接触点、约束反力通过销钉的中心， 垂直于支承面，方向可能指向构件，也可能背离 构件，视主动力情况而定。这种支座的简图如 1.20(b)所示，约束反力如图1.20(c)所示。
第一章 建筑力学基本知识
E
F
C
F
D
A
C
D
B
C
D
2.光滑接触面约束
A
A
约束特性: 只能限制物体沿着接触点的公法线方向且指 向物体的运动。 约束反力: 通过接触点、沿公法线方向、指向被约束物体。
Ⅰ A
FA A FA A FA Ⅱ
3. 光滑圆柱铰链约束 约束结构：两个构件上钻同样大小的圆孔，并用同样 大小圆柱销钉穿入圆孔，将两个物体连接起来。
公理3 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力， 合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此两力为 边构成的平行四边形的对角线确定。 F2 F2 F2 FR F
R
A
F1 O
A F1
F1
矢量式 代数式
FR F1 F2
FR2 F12 F22 2 F1F2 cos
平衡方程的其他两种形式： ∑FX=0 ∑MA=0 ∑MB=0 ∑MA=0 ∑MB=0 ∑MC=0 三矩式 式中：A、B、C三点不在同一直线上。 二矩式 式中：x轴不与A、B两点的连线垂直。
1.2.3 平面力系平衡方程的几种特殊情况
1.平面汇交力系 ∑FX=0 ∑FY=0 2.平面力偶系 ∑M=0 3.平面平行力系 ∑FY=0 ∑Mo=0
1.3.2 杆件变形的基本形式
1.轴向拉伸或压缩——轴力（N） 2.剪切——剪力（V） 3.扭转——扭矩（T） 4.弯曲——弯矩（M）
1.3.3 轴向拉伸和压缩时的内力
背离截面的轴力——拉力 指向截面的轴力——压力 轴力的正负号规定：拉力为正，压力为负。 画杆件的轴力图时，通常将正值的轴力（拉力）画在上 侧，负值的轴力（压力）画在下侧。
画受力图时，为了避免漏掉力，先画主动力， 再画被动力（约束反力）。 不要漏掉力的名称。
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
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。 4. 按荷载作用性质的不同分类 ⑴ 静力荷载。是指缓慢地作用到结构上, 不致使 结构产生显著的冲击或振动, 因而惯性力的影响可以 略去不计的荷载。 ⑵ 动力荷载。是指随时间而急剧变化的荷载，它 将引起结构的显著振动，产生不容忽视的加速度，因 而必须考虑惯性力的影响，如打夯机产生的冲击荷载、 地震作用等。
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。 ⒉ 按荷载作用时间的长短分类 (3)偶然荷载。偶然荷载是指在结构使用期间内， 不一定出现，但一旦出现其值便很大且持续时间短的 荷载。这种荷载如果在设计时考虑不周，可能引起严 重的后果。如建筑物所受的地震作用、桥墩所受的轮 船的撞击荷载、爆炸荷载等。
第三节 刚体、变形体及其基本假设
结构和构件可统称为物体。在建筑力学中将物体 抽象为两种理想计算模型：刚体、变形体。
但当研究的问题与物体的变形密切相关时，就必
须考虑物体的变形，哪怕是极其微小的变形，这时就
要把物体抽象为变形体这一力学模型。变形体是在外
力作用下内部各点之间距离会发生变化的物体。如研 究一个简支梁在外力作用下的内力时，可以把简支梁 看做一个刚体，而要研究梁的变形时，就必须把梁看 作变形体了。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
种构造称为固定铰支座。
：
建筑力学
4）可动铰支座（滚动支座） 在固定铰链支座的底部安装一排滚轮，可使 支座沿固定支承面滚动。
建筑力学
5）
固定端（插入端）约束
FRA
FAy
FAx
建筑力学
1.4物体的受力分析
1 受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选 择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
在一般工程中，将相对地面静止的物体称为处于平衡 状态。 平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个 力系为平衡力系。
4) 刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。
建筑力学
1.2静力学基本原理 1 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： F2 刚体 F1 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = –F2 作用在同一直线上， 作用于同一个物体上。
建筑力学
力的作用效果取决于力的三要素：力的大小、方 向、作用点。
力的国际单位是 N（牛顿），除国际单位工程中还 常用 kN=1000N 。力是矢量，还需确定其大小和方向。
建筑力学
2）力系的概念 是指作用在物体上的一群力的统称。 合力：如果一个力与一个力系等效，则称这个力
为力系的合力。 3) 平衡的概念
FR
建筑力学
5
作用力和反作用力定律
两物体之间的相互作用力总是同时成对地出现， 其大小相等、方向相反、作用线共线、而且分别 作用在这两个物体上。
建筑力学
1.3约束和约束反力
1 约束和约束反力的概念
自由体： 运动不受限制的物体叫自由体。 非自由体： 运动受限制的物体叫非自由体。
约束：对非自由体某些运动的限制条件称为约束。
建筑力学
第一篇
构件和结构的外效应
物体在外力作用下运动状态的变化称为物体的外 效应。在静力学中物体都处于平衡状态，通过研究物 体的外力平衡条件，即物体的平衡方程，可清楚地知 道静定物体上的外力情况，静力学即是解决构件和结 构的外力问题。
建筑力学
第一章
静力学基础
1.1静力学基本概念
1）力的概念 力是物体之间的相互机械作用，其作用 效应有两个：其一是使物体运动发生变化； 其二是使物体形状、尺寸发生变化。
建筑力学
二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
建筑力学
2
加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原 力系对刚体的作用。 3 力的可传性原理 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一
点，而不改变该力对刚体的效应。
因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线。
建筑力学
2
受力分析的步骤
①选研究对象；
②去约束，取分离体； ③画上主动力； ④画出约束反力。
建筑力学
[例1]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
建筑力学
[例2]
q
建筑力学
[例3]画出下列各部分的受力图
FB FE
B
G
FB
B
FD
O W FAy D FAx FA A
FD
D
FD
A
建筑力学
约束反力：约束与非自由体联系相互产生了作用力，约束作用于 非自由体上的力称为约束反力。 F
G
FN2
G
约束反 ②方向总是与约束限制的物体运动方向相反； 力特 点： ③作用点在物体与约束的相联系点。
①大小常常是未知的；
FN1
建筑力学
2
常见约束的约束反力
1）柔索约束：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束 绳索类只能受拉， 约束反力作用在接触点， 方向沿绳索背离物体。
建筑力学
受力分析的方法：将该物体所受的各种约束解除，而用 相应的约束反力去代替它们对于物体的作用。这时，物 体在所有主动力和约束力作用下，仍然保持平衡，但物 体已经被抽象成为一个不受任何约束作用的自由体了， 因而就可利用静力学所得出的关于自由刚体的平衡条件 来解决受有各种不同约束的物体的平衡问题。
建筑力学
4
力的平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力
也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构
成的平行四边形的对角线来表示。
FR
FR F1 F2
建筑力学
5
三力平衡的必要条件 刚体受三力作用而平衡，三个力的
作用线必须平行或汇交于同一点。
[证] ∵ F1 , F2 , F 为平衡力系， 3 ∴ FR , F3 也为平衡力系。 又∵ 二力平衡必等值、反向、共线， ∴ 三力 F , F , F必汇交。 1 2 3
T
建筑力学
2）光滑接触面约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体
P
P
N N NA
NB
N
N
建筑力学
3） 光滑圆柱铰链约束
FN
FN
Fx
FN Fy
A
建筑力学
中间铰：如果两个有孔物体用销钉连接
圆柱铰链 A
YA A
XA
约束反力过铰链中心，用XA、YA表示
建筑力学
固定铰支座：物体与固定在地基或机架上的支座 有相同直径的孔，用一圆柱形销钉联结起来，这