1.2_典型结构受力分析——结构是怎样受力的
建筑力学1知识点总结
建筑力学1知识点总结建筑力学是土木工程中的一门基础课程，它研究的是建筑结构在受力作用下的力学性能。
通过建筑力学的学习，可以掌握建筑结构的受力分析、设计和计算方法，为工程实践提供科学依据。
建筑力学的知识点涉及很广，包括静力学、结构分析、材料力学等方面。
本文将从静力学、结构分析和材料力学三个方面进行知识点总结。
一、静力学1.1 受力分析受力分析是建筑力学的基础，它主要研究物体在受力作用下的平衡状态。
受力分析包括平衡条件、力的合成与分解、力的作用点、力的传递等内容。
学习受力分析可以帮助我们理解建筑结构受力的特点和规律，为后续的结构分析和设计提供基础。
1.2 杆件受力杆件受力是指杆件在受外力作用下的变形和内力状态。
在建筑力学中，我们将杆件分为拉杆和压杆两种，分别对应拉力和压力状态。
学习杆件受力可以帮助我们理解结构中的受力情况，为后续结构设计提供依据。
1.3 荷载分析荷载分析是指对建筑结构所受外部荷载的评估和分析。
建筑结构在使用过程中会受到自重、活载、风载等多种荷载的作用，因此需要进行荷载分析以确定结构的承载能力。
学习荷载分析可以帮助我们理解结构承载能力的来源和计算方法，为结构设计提供依据。
1.4 统计分析统计分析是指对结构受力的概率分布和可靠度进行分析。
在建筑工程中，由于结构受力的不确定性，需要进行统计分析来评估结构的安全性。
学习统计分析可以帮助我们理解结构受力的概率分布和可靠度计算方法，为工程实践提供科学依据。
二、结构分析2.1 结构体系结构体系是指建筑结构中的组成部分和相互作用关系。
在建筑力学中，我们将结构体系分为框架结构、桁架结构、悬索结构、索塔结构等多种类型。
学习结构体系可以帮助我们理解结构的受力路径和受力传递规律，为结构设计提供依据。
2.2 静定系统静定系统是指结构中的部件数目与未知反力数目相等的系统。
在建筑力学中，我们将静定系统分为平面桁架、空间桁架、梁系、拱系等多种类型。
学习静定系统可以帮助我们理解结构的受力分析和计算方法，为结构设计提供依据。
1.2结构受力分析
5、梁的抗变形能力和材料有关，为防止混凝土梁 、梁的抗变形能力和材料有关， 裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。 裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。 6、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央， 、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央， 变形量越大。 变形量越大。
压力
压力 压力 能够将作用于拱上的荷载压力， 荷载压力 拱，能够将作用于拱上的荷载压力，传递到四周的 支撑上。 支撑上。 所以，拱结构既利于承载，又美观。 所以，拱结构既利于承载，又美观。一般应用于 较大跨度的情况下。 较大跨度的情况下。
后坡板 梁
前坡面
后墙
立柱
拱结构的应用： 拱结构即中间高四周低的弧形的曲面。这种 结构对承受荷载有利，荷载作用于拱上，圆拱再 把力传到其四周的支撑（梁）上。拱结构的屋面 比平板形的屋面在承受风载或雪载时要有利。跨 度较大的屋面，多采用拱结构。
棚室屋架结构示意图
构件
载荷
构件受力
构件变形
单杠受力分析过程 构件：杠体、立柱、 构件：杠体、立柱、拉杆 载荷：结构自重、 载荷：结构自重、人体质量 构件受力：压力、弯曲力、 构件受力：压力、弯曲力、拉力 构件变形：压缩变形、 构件变形：压缩变形、弯曲变形 拉伸变形
反，且作用于同一物体上的平行的力。 且作用于同一物体上的平行的力。
拧干衣服！ 拧干衣服！
扭转力：反方向向物体两端均匀施力， 扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物
体发生扭转形变的力。 体发生扭转形变的力。
【观察与思考】 观察与思考】
日常生活中， 日常生活中，我们所见到的许多结 构的构件都要承受相应的力， 构的构件都要承受相应的力，请说说书 包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、 包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、剪 刀剪的纸条各受什么力？ 刀剪的纸条各受什么力？
装配式建筑的结构设计与受力分析
装配式建筑的结构设计与受力分析一、引言近年来，装配式建筑作为一种新型的建筑模式，已经逐渐受到人们的关注和重视。
相比传统建筑方式，装配式建筑具有快速、环保、经济等优势，但在结构设计和受力分析方面仍存在一些挑战。
本文将探讨装配式建筑的结构设计与受力分析的相关问题。
二、装配式建筑的结构设计要点1.1 综合考虑建筑形态特点装配式建筑通常采用标准化部件进行快速拼装，因此在结构设计时应充分考虑这些部件的尺寸、重量以及连接方式等因素。
合理选择并设计部件形态，能够提高施工效率和整体承载能力。
1.2 提高整体结构刚度由于装配式建筑大量使用轻质材料，其整体刚度较传统混凝土结构较低。
因此，在结构设计时需要采取相应措施提高整体刚度。
例如通过增加横向连接板或调整柱网布置来增强抗震性能。
1.3 考虑不同受力特点装配式建筑的受力特点与传统建筑有所不同，主要体现在两个方面：首先是部件之间的连接受力，其次是整体结构的变形。
在结构设计过程中，需要对这些特点进行充分考虑，并优化连接节点和梁柱布置。
三、装配式建筑结构的受力分析方法2.1 静力分析静力分析是一种常用的装配式建筑结构受力分析方法。
通过对构件和连接节点施加静态荷载，计算每个节点和构件的内力大小以及变形情况。
根据计算结果可以评估结构安全性，并进行必要的优化调整。
2.2 动力分析动力分析是一种更加精确的装配式建筑受力分析方法。
通过模拟地震等外部载荷作用下结构的动态反应，计算出各个节点和构件的振动频率、振型以及随时间变化的响应。
该方法能够更准确地评估结构抗震性能，并进行相应设计和改进。
2.3 数值模拟数值模拟是一种常用于复杂结构受力分析的方法，在装配式建筑中同样适用。
通过采用有限元分析等数值计算方法，可以模拟和计算出结构在不同工况下的受力情况。
这种方法能够更全面地分析结构的受力性能，并进行优化设计。
四、装配式建筑结构设计与受力分析的案例研究3.1 A项目A项目是一座装配式建筑，采用轻质钢结构和预制混凝土板拼装而成。
大学物理力学受力分析
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说明：① 对刚体来说，上面的条件是充分必要的； ② 对变形体来说，上面的条件只是必要条件；
③ 二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
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公理2 加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原
说明：三力平衡必汇交 当三力平行时，在无限 远处汇交，它是一种特 殊情况。
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[例5] 尖点问题。
应去掉约束
应去掉约束
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[例6] 画出图示各构件及整体的受力图。
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三、画受力图应注意的问题
1.不要漏画力
除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机 械作用力。分析时要分清研究对象（受力体）都与周围哪些 物体（施力体）相接触，只有接触处才会有约束反力，约束 反力的方向由约束类型而定，不要漏画力。
力系对刚体的作用。 推论1：力的可传性
作用于刚体上的力，可沿其作用线移到同一刚体内的任 一点，而不改变该力对刚体的效应。
因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线。
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公理3 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可合
成为一个合力。此合力也作用于该点，合 力的大小和方向，由这两力矢为邻边所构 成的平行四边形的对角线确定。
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目录
第1章 静力学公理和物体的受力分析 第2章 平面力系 第3章 空间力系
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引言
一、静力学
是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。在静力学中 所指的物体都是刚体。所谓刚体，是指在力的作用下，大小和 形状都不变的物体。这是一个理想化的力学模型。
1.2 典型结构受力分析(1)——结构是怎样受力的
*立柱埋深一点 *用一个力从反方 向拉
思考：
运动员从单杠前侧向后侧运动，起削 弱和平衡作用的是哪些拉杆？ 拉杆4和6
小结： 1、介绍了几种常见的力及其 变形； 2、单杠结构分析； 3、单杠构件的受力与变形情 况分析。 4、理解结构的本质。
构件受外力作用时，要发生形状 或大小的改变，这种改变称为变形。 常见的力与变形：
拉力所产生的 变形为拉伸
常见的力与变形
压力所产生的 变形为压缩
常见的力与变形
当杆件受到与 杆纵轴线相垂直的 外力作用时，杆件 产生的变形为弯曲， 发生弯曲变形的构 件，称为梁。 如：使用弓、 使用臂力器、撑杆 跳高
长凳要求既牢固又稳定，凳面在使用 时要求不能发生明显的变形。 设计时要求凳面有一定的厚度和宽度 跳板是悬臂梁受力变形，运动员在板 端起跳，跳板在压力的作用下，产生明显 的弯曲变形，促进运动员完成空中的动作。
结论：物体的结构是由物体的功 能和需要决定的。
一、单杠结构分析
1、单杠的结构
奥运小知识
奥运会男女体操单项比赛项 目分别是什么？ 男子单项：自由操、跳马、 吊环、双杠、单杠、鞍马 女子单项：自由操、跳马、 平衡木、高低杠
常见的力与变形
剪切力：两个距 离很近，大小相 等，方向相反， 且作用于同一物 体上的平行的力。
常见的力与变形
扭转力：反方 向向物体两端 均匀施力，使 物体发生扭转 形变的力。
问题思考：
长条板凳的凳面和跳板，同视为梁，然 而，在使用中，对前者不让它发生明显变形， 对后者却让它发生明显变形，这是基于什么 考虑而设计的？
结构计算简图物体受力分析
【例1.3】重量为FW 旳小球放置在光滑旳斜面上，并用绳子拉住， 如图所示。画出此球旳受力图。
【解】 （1）取小球为研究对象，画出分离体； （2）画小球受重力(主动力)； （3）画小球受到约束反力；绳子旳拉力和斜面旳约束反力
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例1-4
作图示轧路机轧轮旳受力图。
F
AP
B
F
AP
B
FA
FB
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例1-5 屋屋架架受重均为布P，风画力出q（屋N架/旳m受）力， 图． 解： 取屋架 画出简图
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2-3 构造旳计算简图
作用：造成建筑物整体或局部发生变形、位移甚至破坏旳原因。 直接作用：建筑物旳自重、人和设备旳重力、风力等作用。 间接作用：地震，温度变化、支座沉降等作用。
1、构造计算简图
（1）支座简化示例 预制混凝土柱置于杯形基础。
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（2）结点简化示例 屋架端部和柱顶构成旳结点 钢筋混凝土框架顶层梁与柱构成旳结点
梯子右边部分受力图 如图（d）所示
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整体受力图如图（e）所示
提问：左右两部分梯子在 A处，绳子对左右两部分梯子都有 力作用，为何在整体受力图没有画出？
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思索与练习
1、力能够沿着作用线移动而不变化它对物体旳运动效应。（√ ）
2、刚体受任意三个力作用而平衡，则该三力必在同一平面内且交
于一点。
（×）
FCx
FAy 图（a）
F'Cy C F'Cx
FBx B 图（b） FBy
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物体旳受力分析和受力图
没画对受力图旳主要原因是：没有事先判断出BC 是满足二力平衡条件旳。
二力构件： 受二力作用处于平衡旳构件
利用拉_压杆模型进行结构的受力分析和设计_郭卫民
利用拉-压杆模型进行结构的受力分析和设计郭卫民 赵学军(辽宁省交通勘测设计院,沈阳110005) 摘 要 拉-压杆模型方法是结构的概念性设计中对结构进行内力分析和设计的一种有效的工具。
本文简要介绍了拉-压杆模型的原理和建立方法,并利用该模型通过对工程中常见的基桩承台的内力分析和设计的实例来进一步介绍该方法在结构工程设计中的应用。
关键词 拉-压杆模型 力流轨迹 线弹性体 B区 D区1 概述我们知道,结构物中的内力和应力可以被描述为有一定轨迹的力流线,而且这种力的轨迹的形式总是从受荷载的位置通过整个的结构体达到承载点,因此我们从这轨迹图中不但很容易了解结构内的应力分布情况,而且可以指导我们对结构进行加筋设计。
然而,结构中力流的轨迹是很复杂的,很难进行定量的分析,因此必须进行概念性的简化,而拉-压杆模型就是一个近似的力流轨迹简化模型,它把拉力流简化成拉杆,压力流简化成压杆。
其简化的前提是结构物是线弹性体,并且没有塑性变形产生。
当然这是一种比较理想的简化,但在工程设计中,尤其是在结构的概念性设计中是可以满足要求的。
2 拉-压杆模型方法的基本原理(1) 结构受力区域的划分一般来讲,结构受力时其内部的力流的分布是极不均匀的,受力点局部区域力流密度大,分布不均;而远离受力点区域的力流密度小,分布均均,因此我们可以近似地把受力结构内部划分为两个不同的力流区,即:B区和D区。
下面就对这两个力流区的概念作进一步的解释。
B区:这里“B”代表“梁”,或伯努力弯曲理论,进一步说是对于B区,伯努力的平截面假定在结构承弯后是成立的,因此常规的弯曲理论是适用的。
另外,B区的特点是结构的断面尺寸沿高度方向变化均匀(没有突变点),结构的外荷载是连续不间断的,因此结构内部任意断面的内力和应力都可以由初等梁理论求导出。
D区:“D”代表“不连续的”,也就是该区内力流分布极不均匀,构件截面有突变,外力荷载也是不连续的。
实际工程中的如深梁,锚固构件,框架节点和随集中力的构件等都是典型的D区构件。
典型案例分析-结构是怎样受力
力在结构的各个部分之间传递，确保力的平衡和稳定。
3 应力和应变
受力后，结构的材料会发生应力和应变，这需要根据材料的性质进行合理的设计。
典型案例一：桥梁结构
悬索桥
特点是主梁悬挂在主塔上，通 过悬索支撑。
拱桥
通过拱形结构均匀分配力，能 够承受大跨度的荷载。
梁桥
由梁和支撑结构组成，适合较 小跨度和荷载。
典型案例分析-结构是怎 样受力
在这个演示中，我们将探讨结构受力的基本原理，并通过典型的桥梁、建筑 和机械结构案例来展示这些原理。
引言
结构是指由不同部分组合而成的整体，它们通过相互作用和受力来保持稳定。 了解结构受力的基本原理对于设计和维护安全可靠的结构至关重要。
结构受力的基本原理
1 力的作用
结构受到来自外部和内部的力的作用，如重力、风力、荷载等。
3
滑轨结构
使用滑动轨道来达到精密控制和平滑运动。
结构受力的重要因素
1 荷载类型
不同类型的荷载会对结构产生不同的影响，如静载、动载和自重等。
2 材料特性
结构的材料特性如强度、刚度、脆性等会影响其受力性能。
3 环境因素
温度变化、湿度、风力等环境因素也会对结构的受力产生影响。
总结和展望
通过对典型案例的分析，我们了解了结构受力的基本原理和重要因建造更安全、可持续的结 构。
典型案例二：建筑结构
钢结构
使用高强度钢材建造的结 构，轻巧且能够承受巨大 的重量。
混凝土结构
由混凝土块、板或柱组成 的结构，具有优异的抗压 强度。
木结构
使用木材构建的结构，具 有良好的耐震性和环保性。
典型案例三：机械结构
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齿轮传动
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（3）拉杆的作用 • 拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势
2、棚室屋架结构分析
6 后墙 7 通道
5 立柱
1 草帘 3 后屋面 2 塑料棚膜 4 拱架（梁）
9 防渗膜固定槽 10 防渗膜
8 防寒沟 11 混凝土墙
1、荷载与立柱的受力
荷载:施加于机械或结构上的外力在力学中
关于外力的一些基本形式
• 构件所受的外力形式多样，基本形式 有弯曲力、拉力、压力、剪切力、扭 转力等。
• 在受外力作用时，构件会发生形状或 大小的改变，这种改变称为变形。
（1）钓鱼——
弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲变 形的力（与构件纵轴线相垂直） 例 子：使用弓、使用臂力器
（2）拔河——
拉力：物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形 。
1、单杠受力和变形分析
杠体
立
柱
拉杆
看一段视频（观察单杠受力时的变形）
（1）杠体的受力与变形
• 运动员在杠体上做各种动作，如大 回环等，通过握杠体的手，对杠体 施加了外力，这些外力包括人体重 力、回转运动产生的离心力
杠体受到的Байду номын сангаас的方向
• 任意时刻，人对杠体的作用力，其方向， 都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。
体和人体）
• 认识到：结构中的某构件可能是其他构 件的荷载
• 当人体静挂或静骑在杠体上时
压力
• 当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时
弯矩作用 压力
• 可见：
• 同一荷载在静态、动态下， 结构承受的外力往往不同
• 问题：杠体和立柱的上端相连，人 的作用力通过杠体作用于立柱，立 柱产生弯曲变形趋势,如果要向前 发生弯曲，请问同学们，有什么方 法可以削弱或抵消这种弯曲呢？
例子：拧衣服
连线
拉力 压力
作用于物体 ,使它产生弯曲的力
两个距离很近,大小相等,方向相反,且 作用 于同一物体上的平行力
剪切力
挤压物体的力
扭转力
物体所承受的拉拽力
弯曲力
反方向向物体两端均匀施力, 使物体发生扭转形变的力
谢谢大家！
例子：拉面、油条、拉力器
（3）趁热打铁——
压力：挤压物体的力，产生压缩变形 。
例子：压订书机、坐板凳、压路机压路
（4）修理草坪——
剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相 反， 且作用于同一物体上的平行的力。 例 子：剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝
（5）拧干衣服——
扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使 物体发生扭转形变的力。
比较不同形状的纸板承受压力的大小
1、哪种 情况下 纸板的 抗压能 力最强？ 2、你还 有更好 的方案 吗？
拱结构的应用
• 拱结构：即中间高四周低呈弧 形的曲面。
• 荷载压力作用于拱上，圆拱再 把力传到其四周的支撑上。
• 认识到：
1、在较大的跨度情况下，建 筑物多采用拱结构。
2、拱结构既有利于承载，又 美观
杠体受力弯曲变形、方向
• 运动员对杠体施加了外力 • 使得杠体发生弯曲变形 • 这种外力称为弯曲力
• 杠体弯曲变形的方向 • 与杠体受外力的方向一致 • 杠体总是朝人体所在的瞬间位置的方
向发生弯曲。
（2）立柱的受力与变形分析
• 单杠的立柱，是总荷载的主支撑点。 • 总荷载：杠体传到立柱上端的外力（杠
通常被称为荷载。
• 依据不同的标准，荷载有不同的分类。 • （1）按荷载随时间的变化分为：
恒载(永久性荷载)：作用于结构上长期不变的 荷载 活载(可变性荷载)：作用于结构上可变的荷载 例：结构自重、风荷载、雪荷载
立柱——杠体、人体
• 立柱受压力示意图
F1：永久性荷载和雪载
立 柱
F2：立柱基础的反作用力
荷载中的风载分析
风的作 用力
F’’ :垂直立柱轴线
方向的推力
F’:沿立柱轴线方向的压力
M：弯矩
2、梁的受力
对于梁来说： • 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁的自重 • 活载：雪载、风载等
活载——雪
粱的受力
粱受力变形示意图
梁的上部受到压力，材料被挤压 梁的下部受到张力，材料被拉伸 思考：梁的变形是怎样的，怎样防止梁 过分弯曲？