力的基本性质

建筑力学的主要任务就是在保证结构 既安全又经济的前提下，为构件选择合适的 材料，确定合理的截面形状和尺寸，为构件 设计提供必要的理论基础和计算方法；同时， 还研究结构的组成规律和合理形式。
前四章属于理论力学 theoretical mechanics 后五章属于材料力学 mechanics of materials 下册属于结构力学 structural mechanics
3.如果作用在刚体上的力系可以用另一力系代替，而不改变对 刚体的作用效应，则称这两个力系互为等效力系equivalent forces system。
4.如果一个力和一个力系等效，则称这个力为该力系的合力 resultant；这个等效力系中的每个力称为该合力的分力components。
把各分力代替为合力的过程，叫力的合成； 把合力代替成几个力的过程，叫力的分解。 力的分解是力的合成的逆运算。
绪论 §1.1力的概念及其性质
§1.1力的概念及其性质
一、力的概念（力，Force，符号F）
1.力是物体间的相互作用。
2.力对物体的作用效应取决于力的作用点位置，力的方向和大小。 三者合称为力的三要素。
3.力是一个既有大小又有方向的量，所以力是矢量。 4.在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），千牛顿（kN）。地 球上质量为1千克的物体所受重力的作用约为9.8牛顿。
框架梁
次梁
框架柱
钢框架结构 Steel frame structure
刚架梁
檩条
拉条
刚架柱 墙梁
门式刚架 Portal frame
框架梁 框架柱
钢筋混凝土框架结构 reinforced concrete frame structure
结构在建筑物中起着承受和传递荷载的骨架作用。结构一般 是由多个构件member联结而成。 工程上的结构类型多种多样，按其几何尺寸可分为三种：
二、建筑力学的主要任务
3. 杆件还应有足够的稳定性stability 。所谓稳定性是指杆件在荷 载作用下保持其原有平衡形态的能力。一根轴向受压的细长直杆， 当压力荷载增大到某一值时，会突然从原来的直线形状变成弯曲形 状，这种现象称为失稳。杆件失稳后将失去继续的能力，并将可能 使整个结构跨塌。
决定杆件承载能力的主要因素有两个，其 一是杆件的截面形状和尺寸，其二是组成杆件的 材料。因此，为了满足强度、刚度和稳定性的要 求可通过多用材料或选用优质材料来实现。但多 用材料或选用优质材料，又会造成浪费，增加生 产成本。显然，构件的安全可靠性与经济性是矛 盾的。
1吨物体的重力约等于10 kN
二、力系 合力
1.同时作用在物体或物体系统上的一组力称为力系 system of force 。 2.如果刚体在某力系作用下保持平衡，则称该力系为平衡力系 equilibrium force system。
平衡力系中的各个力对刚体的外效应相互抵消。因此，平衡力 系是对刚体作用效果等于零的力系。
古代建筑结构
传统具有柱、梁、檩、椽的木 制房屋结构
建于隋代（605年）的河北赵州桥桥 长64.4米，跨径37.02米，用石2800 吨
目录
力学与工程应用 Mechanics and engineering application
四川彩虹桥坍塌
力学与工程应用 Mechanics and engineering application
杆件结构 structure of bar system 薄壁结构 thin walled structures 实体结构 massive structure 所谓的杆件bar是指其长度远大于（5倍以上）截面的宽度和高 度，如前面看到的建筑构件大都可以看成是杆件，例如柱column 、 梁beam、檩条Purlin等。 由若干杆件组成的结构称为杆件结构。
建筑力学 architectural mechanics
赵志平
绪论 introduction §1.1力的概念及其性质
力学与工程应用 Mechanics and engineering application
力学与工程应用 Mechanics and engineering application
绪论
一、建筑力学的研究对象 object of study
建筑力学是建筑工程专业的一门重要的专业基础课，有着 较强的理论性和实用性。
在建筑工程中，由建筑材料按照一定的方式构成，并能承 受荷载load的物体或物体系称为结构structure 。
视频1 杆件 钢框架结构
视频2 杆件
视频3 杆件
门式刚架结构 混凝土框架结构
有时为了研究问题的方便，常忽略一些次要因素而建立 一些力学模型，例如在建筑力学中就采用了刚体rigid （body） 的模型。
建筑力学的研究对象：刚体、杆件和杆件结构。
二、建筑力学的主要任务
为了保证结构能安全工作，每一个杆件都必须有足够的能力 来担负起所承受的荷载。杆件的这种承载能力主要由以下三个方面 来衡量。
三、力的基本性质
公理一 二力平衡公理
刚体只受两个力的作用而保持平衡的充分和必要条件是：这两
个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，或者简单地说，
这两个力等值、反向、共线。
Hale Waihona Puke BaiduF2
F1
F2
F1
(a)
(b)
图1.3
在实际的工程结构中，常遇到只在两点各受一个集中力而平衡 的刚体。这种刚体称为二力体，在建筑结构中则称为二力构件 two-force member。如以后要研究的如图1.4所示的结构(桁架truss)， 其中的每一根杆都是二力构件。
1. 杆件应有足够的强度Strength。所谓强度是指构件在荷载作用 下抵抗破坏destroy的能力。对杆件的设计应保证在规定的条件下能 够正常工作而不发生破坏。
二、建筑力学的主要任务
2. 杆件应有足够的刚度stiffness 。所谓刚度是指杆件在荷载作用 下抵抗变形deformation的能力。任何杆件在荷载作用下都不可避 免地要发生变形，但这种变形必须要限制在一定范围内，否则杆件 将不能正常工作。
图1.4
三、力的基本性质
公理二 加减平衡力系公理 在作用于一个刚体的任意力系中，增加（或减去）一个平衡力 系，不改变原力系对刚体的作用效应。