建筑力学的基本知识

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
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。
强度问题
上海莲花13层倒楼
刚度问题
桥面变形
稳定问题
百度文库
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。
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。
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
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。
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，
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。
表示如图1.22(c)所示。
平面固定支座
RAx A MA RAy
HA 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
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。
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。
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
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。
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