建筑力学与结构课件(最齐全)

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
F1
F2
分布力比较复杂。
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，当轮胎与桥面接触面
q
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。
建筑力学与结构
建筑工程系
2 建筑结构计算基本原则
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
1.1.1 力
1 建筑力学预备知识
Fw
FN
（FN，FN′ ）
FN′
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1.2 静力学公理
1.2.2 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、且作用在同一直线 上。（等值、反向、共线）
B RB
A RA
A SA
B SB
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1.2.2 二力平衡公理 • 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。
共同背离。 FC
C
F
C
二力杆
A
B
B FB
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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。
B
B F1
F1 B
F
= = F F2
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
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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 。
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。
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
FN′
（FN，FN′ ）
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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。
•二力构件的受力特点：两力必沿作用点的连线，共同指向或
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
F2
将力F1和F2沿作 用线移至交点O
将力F1和F2合成为 一个合力F12(力的 可传性原理)
三力平衡(F1F2F3) 转化为二力平衡 (F3F12)
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。
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，
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
主动力称为荷载。如重力、风荷载等。 •被动力：对物体的运动或运动趋势起限制作用的力。如约
束反力。
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1.3 约束 与约束反力
1.3.1 约束与约束反力的概念
主动力一般是已知的或是可以预先确定的，而约束力随 主动力的变化而变化，一般是未知的。确定未知的约束力， 是静力平衡计算的主要内容。
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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，这种分解称为 正交分解。
Fy
F
α Fx
Fx=Fcosα Fy=Fsinα
1 建筑力学预备知识
推论：三力平衡汇交定理
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。 •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 力的分力。
•平面力系：如果力系中各力作用线处在同一平面内，则称 为平面力系，否则称为空间力系。
1.1 力的概念
•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。
二力平衡公理： F3的作用线必过 O点
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1.3 约束 与约束反力
1.3.1 约束与约束反力的概念 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
物体就称为该物体的约束。 •约束反力：约束施加于被约束物体上的力，称为约束反
•力系的简化或合成：求与复杂力系相等效的简单力系的过 程。
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1.1.3 平衡 •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Hale Waihona Puke Baidu任何力系作用下并不是都处于平衡状 态，只有当力系满足一定条件时，物体才能平 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。
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1.2 静力学公理
1.2.1 作用力与反作用力公理
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