建筑力学与结构精品PPT课件

建筑力学和结构
绪论
建筑力学——主要是分析材料的力学性能和变形特点、 建筑结构或构件的受力情况。
建筑力学的作用——为建筑结构设计和解决施工中的 受力问题提供基本的力学知识和计算方法。
构件——组成结构的单个物体，如梁、板、柱、基础、 屋架等；构件一般分三类，即杆件、薄壁构件和实 体构件。
结构——由承受并传递荷载的构件组成的体系。
一 建筑力学的研究对象
研究对象——杆系结构 杆件——长度比其它两尺寸大得多（5倍以上）
的构件，如梁、柱。
二 建筑力学的任务
任务——研究杆件或杆系结构在荷载作用下的 平衡条件及承载能力。
建筑力学分为——力系的简化与平衡；材料的 强度、刚度与稳定性；结构的内力和位移计 算三个部分。
三 建筑力学的主要内容
1 研究结构的受力和平衡问题 2 研究单个构件在荷载作用下的内力、变形及
承载能力。 3 研究杆件体系的组成规律和合理形式。
四 结构的分类
1 按材料分: 钢筋混凝土结构、砌体结构、钢 结构、木结构。
2 按结构体系分：墙体结构、框架结构、筒体 结构、错列桁架结构、拱结构、空间薄壳结 构、空间折板结构、网架结构、钢索结构。
五 荷载与作用
荷载——集中荷载、分布荷载。 分布荷载——体荷载（N/m3）、面荷载(N/m2)、线
荷载(N/m)。
作用——使结构产生效应（应力、位移、应变、裂
缝等）的各种因素。
作用的分类：
1 按时间的变异：永久作用、可变作用、偶然作用。 2 按空间位置: 固定作用、可动作用。 3 按结构的反应：静态作用、动态作用。
六 几点建议
1. 课前预习 2. 上课认真听讲 3. 课后复习、作业
第一篇 建筑力学
第一章 静力平衡 第一节 静力学基本概念
一力 1 力的定义
力看不见，摸不着。
概念由人们在长期的生产劳 动和日常生活中逐步建立的。
力不能脱离物体而存在。
力是物体之间的相互机械作用。 有力的作用，便定有施力物（主动）与
受力物（被动） 同时 存在，可直接或间 接接触。 力使物体的运动状态发生改变或引起物 体变形。
F
F
2 力的三要素（重点）
力对物体的作用效应决定于三个要素： ❖ 力的大小指物体间相互作用的强弱程度。 ❖ 力的方向包含方位和指向两个含义。 ❖ 力的作用点是指力对物体作用的位置。
作用于一点的力，称为集中力。
❖ 在力的三要素中，当其中任一要素发生改 变时，力对物体的作用效应也随之改变。
10N 15N 5N
3 力的图示法
❖ 力（Force）是一个具有大小和方向的量， 所以力是矢量。图示时，通常用一条带箭 头的有向线段来表示。
❖ 线段的长度（按选定的比例尺）表示力的 大小；线段的方位和箭头的指向表示力的 方向；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。
二 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。
力臂
d
F
矩心
.
O
M
所以，力F 对物体绕O点转动的效应，由下 列因素决定：
(1)力F与力臂d 。 (2)力F使物体绕O点的转动方向。
❖ 力矩公式： MO(F) = ± F ×d（重点）
❖ 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。
❖ 单位:是力与长度的单位的乘积，常用(N·m) 或(kN·m)。
三 力偶与力偶距 1 力偶
由两个大小相等、方向相反、平行且不共线 的二力组成的力系，称为力偶。
F’ d
F
用符号（F、F′）表示，如图所示
❖ 力偶臂：力偶的两个力之间的垂直距离d。
❖ 力偶的作用面：力偶所在的平面。 ❖ 力偶三要素：即力偶臂的大小、力偶的转向
和力偶作用平面。
2 力偶矩
力偶中一个力的大小与力偶臂的乘积，加
上转向的正负称为力偶矩，用符号M(F、F’)
来表示，简记为M ，表示如下：
M = ± F×d
❖ 力偶和力偶矩的单位：N·m或kN·m。 ❖ 力偶在平面内的转向不同，作用效应也不相
同。 ❖ 力偶矩符号规定：力偶使物体作逆时针转动
时，力偶矩为正号；反之为负。在平面力系 中，力偶矩为代数量。
❖ 力偶的基本性质
（1）力偶不能合成为一个合力，所以不能用 一个力来代替。
（2）力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于 力偶矩，而与矩心位置无关。
（3）在同一平面内的两个力偶，如果它们的 力偶矩大小相等，转向相同，则这两个力偶 是等效的。
❖ 可以证明：力偶的作用效应决定于力的大小 和力偶臂的长短，与矩心位置无关。
四 力系与平衡
• 力系：作用在物体上的一群力。
• 平衡：物体相对于地面处于静止或作匀速直 线运动的状态。 ❖ 平衡力系：使物体处于平衡件状态的力系。 ❖ 等效力系：若两个力系对同一物体的效应相 同，则称这两个力系互为等效力系。 ❖ 如果一个力和一个力系等效，则该力称为此
力系的合力。
五 刚体的概念
❖ 刚体是指在力的作用下，大小和形状保持不 变的物体。
❖ 在静力学中，把所研究的物体都看做是刚体。 ❖ 实际上，刚体是不存在的，它是一个理想化
的力学模型。
六 小结
1 力的三要素； 2 力矩的计算公式及其正负的确定。 3 力偶的概念及表示方法。 4 力偶距的计算公式及其正负的确定。
第二节 静力学公理
一 二力平衡公理
作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状 态的充分和必要条件是：
这两个力——大小相等、方向相反、作用在 同一条直线上(简称等值、反向、共线)。
❖ 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）。
F1
F2
F2
F1
(a)
(b)
❖ 必须注意，对于变形体来说，二力平衡公理 是不成立的。两个力等值、反向、共线的条 件只能是二力平衡的必要条件而不是充分条 件。
二 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，表明了作用力和 反作用力总是成对出现的。如图 所示。
应注意
二力平衡公 理和作用与 反作用公理
的区别
前者是作用 在同一物体 上二力的平
衡条件
后者是两物 体间的相互 作用关系。
例如图中的W与T′ T与T1′、T1与T2′