建筑力学与建筑结构

力的单位 力的国际单位是牛顿（N）或千牛
顿（kN）。
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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）。
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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。
[例] 吊灯
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3、加减平衡力系公理
在作用着已知力系的刚体上，加上或 减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚 体的作用效果。
推论（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。
F
=
= B
F1
F F2
B
F1
A
A
A
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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 为仍作用于该点的一个合力，合力的大小 和方向由这两个力为邻边所构成的平行四 边形的对角线确定。
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§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。
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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）。
极限状态分类：承载能力极限状态、正 常使用极限状态。
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➢ 建筑结构的功能
结构极限状态方程：Z=R-S，当R>S时， 结构处于可靠状态；当R=S时，结构处于 极限状态；当R<S时，结构处于失效状态。
我国结构设计使用年限分四类：一类为 5年、二类为25年、三类为50年、四类为 100年。
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§1-2 建筑结构抗震基本知识
建筑力学与建 筑结构
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§1-1 建筑力学与建筑结构概述
➢ 建筑结构的概念
建筑结构：由若干构件相互连接而成 的能承受荷载和其他间接作用的体系。
构件：是组成结构的基本部件，如板、 梁、柱、墙、基础等。
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楼板
墙
地下室底板
梁
楼梯 柱
梁
墙下基础
柱下基础
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➢ 建筑结构的分类
按所用材料不同，建筑结构分为混凝土 结构、砌体结构、钢结构和木结构。
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➢ 地震烈度
指某一地区地面和建筑物遭受一次地震 影响的强烈程度。
烈度不仅与震级大小有关，而且与震源 深度、震中距、地质条件等因素有关。
同一次地震有多个烈度区。 我国抗震设防的范围为地震烈度6度、7 度、8度和9度地震区。
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➢ “三水准两阶段”的抗震设防目标
三水准：小震不坏、中震可修、大震不 倒。
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➢ 抗震设计的材料选用
钢结构的钢材：应有明显的屈服台阶， 且伸长率应大于20%，且应有良好的焊接 性和合格的冲击韧性。
➢ 抗震结构体系
根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈 度、建筑高度、场地条件、地基、结构材 料和施工等因素，经综合分析比较确定。
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第二章 建筑力学基本 知识及结构荷载计算
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➢ 抗震设计的材料选用
砌体结构材料：烧结普通砖和烧结多孔 砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂 浆强度等级不应低于M5；混凝土砌块的强 度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度 等级不应低于Mb7.5。
混凝土结构材料：框支梁、框支柱及抗
震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区 的混凝土，其强度等级不应低于C30；构 造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件的混凝 土强度等级不应低于C20。
按受力和构造特点不同，建筑结构分为 混合结构、框架结构、框架-剪力墙结构、 剪力墙结构、筒体结构、大跨结构等。其 中大跨结构多采用网架结构、薄壳结构、 膜结构及悬索结构。
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➢ 建筑结构的功能
结构的功能要求：安全性、适用性、耐 久性。
结构的可靠性：安全性、适用性、耐久 性。（可靠度是可靠性的定量指标）
柔体约束 用柔软的皮带、绳索、
链条阻碍物体运动而构 成的约束叫柔体约束。 柔体约束只能受拉力， 不能受压力，所以约束 反力一定通过接触点， 沿着柔体中心线背离被 约束物体的方向，且恒 为拉力。
T
P
P
S1 S'1
S2 S'2
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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。
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圆柱铰链约束
简称铰链，圆柱
铰链约束的约束性
质是限制物体平面
移动（不限制转
动），其约束反力
是互相垂直的两个 X 力（本质上是一个
力），指向任意假
设。
R
Y
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链杆约束
链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，
由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束只
即：合力为原两力的矢量和。
F2
R
矢量表达式：R= F1+F2
A
F1
推论：三力平衡汇交定理
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三、约束与约束反力的概念
约束 限制物体运动的物体称为约束物体，
简称约束。 约束反力
约束必然对被约束物体有力的作用， 以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。 这种力称为约束反力，简称反力。
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➢ 几种常见的约束及其反力
➢ 地震的基本概念
震源：地震发生的地方。 震中：震源正上方的位置。 震中距：地面某处至震中的距离。 震源深度：震源至地面的垂直距离。 依成因，地震分为火山地震、塌陷地 震和构造地震 。
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➢ 震级
衡量地震大小的等级。 它表示一次地震释放能量的多少，一次 地震只有一个震级。 地震的震级用M表示，单位是“里氏”。
力系
汇交力系 平行力系 一般力系
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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
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2、作用与反作用公理 两个相互作用物体之间的作用力与反
作用力大小相等，方向相反，沿同一直 线且分别作用在这两个物体上。
两阶段：弹性阶段的概念设计和弹塑性 阶段的抗震设计。
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➢ 建筑抗震设防标准分类
甲类：抗震措施提高一度；地震作用高 于本地Fra Baidu bibliotek抗震设防烈度。
乙类：抗震措施提高一度；地震作用按 本地区抗震设防烈度。
丙类：抗震措施和地震作用按本地区抗 震设防烈度。
丁类：抗震措施允许比本地区抗震设防 烈度的要求适当降低；地震作用按本地区 抗震设防烈度。