建筑力学的基本知识
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C A A
B NB
B
2、工程上常见的几种支座和支座反力
工程上将结构或构件连接在支承物上的装置,称为 支座。在工程上常常通过支座将构件支承在基础或地 面或另一静止的构件上。支座对构件就是一种约束。 支座对它所支承的构件的约束反力也叫支座反力。支 座的构造是多种多样的,其具体情况也是比较复杂的, 只有加以简化,归纳成几个类型,才便于分析计算。 建筑结构的支座通常分为固定铰支座,活动铰支 座,和固定(端)支座三类。
3)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 力(本质上是一个 力),指向任意假 设。
X
R
Y
4)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 束只能限制物体沿链杆轴线方向上的运动而不 能限制其他方向的运动,所以,链杆约束的约 束反力沿着链杆的轴线,指向未定。 NA
但可相对转动。
(2) 刚结点(Rigid joint)
被连接的杆件在连接处既不能相对移动, 又不能相对转动。
2)支座的简化
根据实际构造和约束情况,参照上述介绍的支座内容 进行恰当的简化。
3)荷载的简化 将实际结构构件上所受到的各种荷载简化为作业在构 件纵轴上的线荷载、集中荷载或力偶。在简化时注意 力的大小、方向、作用点。
成,杆件的几何特征是横截
面尺寸要比长度小得多。
板壳结构: 也称薄壁结
构,厚度比长度和宽度
小得多。
块体结构: 结构的
长、宽、厚三个尺
度大小相仿。
薄壁杆结构: 结构 的长、宽、厚三个
尺度大小都相差很
悬殊相仿。典型为
槽型钢材。
3、强度、刚度和稳定性
结构及构件在正常工作必须满足以下三个要求的功能。 (1)强度:在使用期内,务必使结构和构件安全可靠, 不发生破坏,具有足够的承载能力。 结构和构件抵抗破坏的能力称为强度。 (2)刚度:在使用期内,务必使结构和构件不发生影 响正常使用的变形。 结构或构件抵抗变形的能力称为刚度。 (3)稳定性:在使用期内,务必使结构和构件平衡形 态保持稳定。 稳定性是结构或构件保持原有平衡形态的能力。
建筑力学与结构
学习情境一 建筑力学的基本知识
子情境一
1、荷载
2、结构
建筑力学的研究对象和任务
一、建筑力学的研究对象
3、强度、刚度和稳定性
1、荷载
荷载:任何建筑物在施工过程中和建成后的使用过程 中,都要受到各种各样力的作用,我们把这种力在工 程上称为荷载(又称主动力)
(1)按荷载作用时间的长短分类:恒荷载 (永久荷载)、活荷载(可变荷载和偶然荷载)。 (2)按荷载的分布范围分类:集中荷载、分 布荷载。 (3)按荷载位置的变化情况分类:固定荷载、 移动荷载。 (4)按荷载的作用性质分类:固定荷载、动力 荷载。
2、结构
结构:在建筑物中承受和传递荷载而起着骨架作用的 部分称为结构。 构件:是组成结构的基本部件。
建筑结构的类型
建筑结构常用的材料有混凝土、钢材、砖、石、木 材等。
按所用材料不同,建筑结构分为:钢筋混凝土结构、 砌体结构、钢结构、砖木结构和木结构。
建筑构件的类型
杆件结构: 结构由杆件组
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。
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。
表示如图1.22(c)所示。
平面固定支座RAx A MA RAyHA A MA A VA
H
M
V
二、结构计算简图
1、结构计算简图的简化原则
(1)反映结构的实际情况,使工作尽量简化、使计算 结构精确可靠;
(2)分清主次,略去次要因素,尽可能地反映结构的 主要受力情况,以便于分析和计算。
计算简图
2、平面杆系结构的计算简图
几种常见的约束及其反力
1)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
2)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。
强度问题
上海莲花13层倒楼
刚度问题
桥面变形
稳定问题
输线塔整体失稳
二、建筑力学的任务
构件的强度、刚度和稳定性的高低与构件的材 料性质、截面的几何图形及尺寸、受力性质、工 作条件及构造情况等因素有关。 通过研究结构的强度、刚度、稳定性、材料的 力学性能和结构的几何组成规则,在保证结构安 全可靠又经济节约的前提下,为构件选择合适的 材料,确定合理的截面形状和尺寸,并提供计算 理论和方法。
结构选取的平面杆系结构的计算简图,需要做三 个方面的简化:构件及结点的简化、支座的简化、 荷载的简化。 1)构件及结点的简化
① 结构的计算简图中,截面以它的形心来替代,整个 杆件以其轴线来代表。
② 结构的计算简图中,把结点只能简化成两种极端理 想化的基本形式:铰接点和刚节点。
(1) 铰结点(Hinge joint): 被连接的杆件在连接处不能相对移动,
1.固定铰支座
图1.18(a)是固定铰支座的示意图。构件与支座用光滑的圆柱 铰链联接,构件不能产生沿任何方向的移动,但可以绕销钉转 动,可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链约束相同,即约束 反力一定作用于接触点,通过销钉中心,方向未定。固定铰支
座的简图如图1.18(b)所示。约束反力如图1.18(c)所示,可以用
A 梁 斜坡
A VA
3.固定端支座
整浇钢筋混凝土的雨篷,它的一端完全嵌固在墙
中,一端悬空如图1.22(a),这样的支座叫固定端支
座。在嵌固端,既不能沿任何方向移动,也不能转 动,所以固定端支座除产生水平和竖直方向的约束 反力外,还有一个约束反力偶(力偶将在第三节讨 论)。这种支座简图如图1. 22(b)所示,其支座反力
子情境二
结构计算简图
一、常见约束和支座
1、约束和约束反力
约束:限制非自由物体运动的物体称为约束物体, 简称约束。 约束反力:由于约束限制了被约束物体的运动,在 被约束物体沿着约束所限制的方向有运动或者运动 趋势时,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。
B NB
B
2、工程上常见的几种支座和支座反力
工程上将结构或构件连接在支承物上的装置,称为 支座。在工程上常常通过支座将构件支承在基础或地 面或另一静止的构件上。支座对构件就是一种约束。 支座对它所支承的构件的约束反力也叫支座反力。支 座的构造是多种多样的,其具体情况也是比较复杂的, 只有加以简化,归纳成几个类型,才便于分析计算。 建筑结构的支座通常分为固定铰支座,活动铰支 座,和固定(端)支座三类。
3)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 力(本质上是一个 力),指向任意假 设。
X
R
Y
4)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 束只能限制物体沿链杆轴线方向上的运动而不 能限制其他方向的运动,所以,链杆约束的约 束反力沿着链杆的轴线,指向未定。 NA
但可相对转动。
(2) 刚结点(Rigid joint)
被连接的杆件在连接处既不能相对移动, 又不能相对转动。
2)支座的简化
根据实际构造和约束情况,参照上述介绍的支座内容 进行恰当的简化。
3)荷载的简化 将实际结构构件上所受到的各种荷载简化为作业在构 件纵轴上的线荷载、集中荷载或力偶。在简化时注意 力的大小、方向、作用点。
成,杆件的几何特征是横截
面尺寸要比长度小得多。
板壳结构: 也称薄壁结
构,厚度比长度和宽度
小得多。
块体结构: 结构的
长、宽、厚三个尺
度大小相仿。
薄壁杆结构: 结构 的长、宽、厚三个
尺度大小都相差很
悬殊相仿。典型为
槽型钢材。
3、强度、刚度和稳定性
结构及构件在正常工作必须满足以下三个要求的功能。 (1)强度:在使用期内,务必使结构和构件安全可靠, 不发生破坏,具有足够的承载能力。 结构和构件抵抗破坏的能力称为强度。 (2)刚度:在使用期内,务必使结构和构件不发生影 响正常使用的变形。 结构或构件抵抗变形的能力称为刚度。 (3)稳定性:在使用期内,务必使结构和构件平衡形 态保持稳定。 稳定性是结构或构件保持原有平衡形态的能力。
建筑力学与结构
学习情境一 建筑力学的基本知识
子情境一
1、荷载
2、结构
建筑力学的研究对象和任务
一、建筑力学的研究对象
3、强度、刚度和稳定性
1、荷载
荷载:任何建筑物在施工过程中和建成后的使用过程 中,都要受到各种各样力的作用,我们把这种力在工 程上称为荷载(又称主动力)
(1)按荷载作用时间的长短分类:恒荷载 (永久荷载)、活荷载(可变荷载和偶然荷载)。 (2)按荷载的分布范围分类:集中荷载、分 布荷载。 (3)按荷载位置的变化情况分类:固定荷载、 移动荷载。 (4)按荷载的作用性质分类:固定荷载、动力 荷载。
2、结构
结构:在建筑物中承受和传递荷载而起着骨架作用的 部分称为结构。 构件:是组成结构的基本部件。
建筑结构的类型
建筑结构常用的材料有混凝土、钢材、砖、石、木 材等。
按所用材料不同,建筑结构分为:钢筋混凝土结构、 砌体结构、钢结构、砖木结构和木结构。
建筑构件的类型
杆件结构: 结构由杆件组
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。
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。
表示如图1.22(c)所示。
平面固定支座RAx A MA RAyHA A MA A VA
H
M
V
二、结构计算简图
1、结构计算简图的简化原则
(1)反映结构的实际情况,使工作尽量简化、使计算 结构精确可靠;
(2)分清主次,略去次要因素,尽可能地反映结构的 主要受力情况,以便于分析和计算。
计算简图
2、平面杆系结构的计算简图
几种常见的约束及其反力
1)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
2)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。
强度问题
上海莲花13层倒楼
刚度问题
桥面变形
稳定问题
输线塔整体失稳
二、建筑力学的任务
构件的强度、刚度和稳定性的高低与构件的材 料性质、截面的几何图形及尺寸、受力性质、工 作条件及构造情况等因素有关。 通过研究结构的强度、刚度、稳定性、材料的 力学性能和结构的几何组成规则,在保证结构安 全可靠又经济节约的前提下,为构件选择合适的 材料,确定合理的截面形状和尺寸,并提供计算 理论和方法。
结构选取的平面杆系结构的计算简图,需要做三 个方面的简化:构件及结点的简化、支座的简化、 荷载的简化。 1)构件及结点的简化
① 结构的计算简图中,截面以它的形心来替代,整个 杆件以其轴线来代表。
② 结构的计算简图中,把结点只能简化成两种极端理 想化的基本形式:铰接点和刚节点。
(1) 铰结点(Hinge joint): 被连接的杆件在连接处不能相对移动,
1.固定铰支座
图1.18(a)是固定铰支座的示意图。构件与支座用光滑的圆柱 铰链联接,构件不能产生沿任何方向的移动,但可以绕销钉转 动,可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链约束相同,即约束 反力一定作用于接触点,通过销钉中心,方向未定。固定铰支
座的简图如图1.18(b)所示。约束反力如图1.18(c)所示,可以用
A 梁 斜坡
A VA
3.固定端支座
整浇钢筋混凝土的雨篷,它的一端完全嵌固在墙
中,一端悬空如图1.22(a),这样的支座叫固定端支
座。在嵌固端,既不能沿任何方向移动,也不能转 动,所以固定端支座除产生水平和竖直方向的约束 反力外,还有一个约束反力偶(力偶将在第三节讨 论)。这种支座简图如图1. 22(b)所示,其支座反力
子情境二
结构计算简图
一、常见约束和支座
1、约束和约束反力
约束:限制非自由物体运动的物体称为约束物体, 简称约束。 约束反力:由于约束限制了被约束物体的运动,在 被约束物体沿着约束所限制的方向有运动或者运动 趋势时,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。