工程力学与建筑结构
钢 结 构
4.钢材的选用要考虑结构的重要性、荷载特性、应力特征、连接方法、 结构的工作环境温度、钢材厚度。
5.钢结构对钢材的要求是较高的强度、较好的变形能力、良好的加工性 能。
工程力学与建筑结构
6.钢结构的连接主要有 焊缝连接和螺栓连接两种，而铆钉连接目前较少采用。螺栓连接
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
Hale Waihona Puke 钢结构1.钢材的主要力学性能是:强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性、可焊性。 钢材的强度指标是屈服强度 、极限抗拉强度 ，钢材的塑性指标是伸 长率 和冷弯性能，钢材的韧性指标是冲击韧性值 。
2.影响钢材性能的因素是：化学成分，冶炼、浇注、轧制过程及热处理 ，钢材的硬化，复杂应力，应力集中，残余应力，温度变化，重复荷 载作用（疲劳）。
有普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 7.焊接方法是电弧焊。有手工电弧焊、自动（或半自动）埋弧电弧焊和
气体保护焊等。焊缝的截面形式有对接焊缝和角焊缝两种，焊接应满 足构造和强度计算要求。 8.螺栓的破坏形式有栓杆剪断、孔壁挤压坏、钢板拉断、端部钢板剪断 、栓杆受弯破坏五种。普通螺栓的计算关键是掌握单个受剪螺栓的强 度计算。 9.钢梁应满足强度、刚度和稳定性要求，钢梁的强度验算内容有抗弯、 抗剪、局部承压强度验算。 10.轴心受力构件的截面形式分为实腹式型钢截面和格构式组合截面两类 。轴心受力构件的设计内容要求有强度、刚度、整体稳定性和局部稳 定性验算。
工程力学与建筑结构
力学在建筑工程中的应用
力学在建筑工程中的应用
力学在建筑工程中有着广泛的应用，其中包括以下几个方面：
1. 结构设计：力学理论被广泛应用于建筑物的结构设计中。
通过力学方法，工程师可以计算各种类型的荷载和压力对建筑结构的影响，从而确保所设计的建筑物结构具有足够的强度和稳定性。
2. 地基勘察：力学方法可以用于地基勘察，包括地质勘察和土壤测试。
这些测试可以通过测量地球表面的振动和移动来确定建筑物周围的土壤密度和强度等参数，并用于建筑物的地基设计。
3. 施工安全：力学方法也可以用于建筑施工的安全管理中。
通过分析不同类型的荷载和压力，可以确保建筑施工过程中的安全性，并在发现问题时采取必要的预防和纠正措施。
4. 风力设计：风力是建筑物可能面临的重要荷载之一。
力学方法可以帮助工程师确定建筑物的风力抗性，以确保其在恶劣气候条件下的安全性。
5. 地震设计：力学方法对于建筑物的地震设计非常重要。
通过分析建筑物的结构和材料，可以确定应对不同级别的地震所需的安全级别，并采取相应措施，以降低地震对建筑物和人员的危险。
工程力学的作用
工程力学的作用
工程力学是一门研究物体在外力作用下产生的形变和运动的学科，它在工程领域具有重要的作用。
1.设计和分析结构：工程力学可以帮助工程师设计和分析各种
结构，如建筑物、桥梁、隧道等。
通过研究力学原理，工程师可以确定结构的最佳尺寸、形状和材料，以确保结构的安全性和稳定性。
2.预测和控制变形：工程力学可以帮助工程师预测和控制物体
在外力作用下产生的形变。
例如，在建筑设计中，工程师需要考虑到建筑物在重力和地震等外力作用下的变形情况，以确保建筑物的安全性和稳定性。
3.分析和解决工程问题：工程力学提供了一种分析和解决工程
问题的方法和工具。
通过应用力学原理，工程师可以定量地分析和解决各种工程问题，包括结构强度、材料选择、运动学和动力学等方面的问题。
4.优化设计：通过工程力学的分析和计算，工程师可以寻找并
实现最佳设计方案，以达到最优的工程性能和经济效益。
例如，在机械设计中，工程师可以使用力学原理来优化机械组件的强度、刚度和重量等方面的性能。
总之，工程力学在工程领域起着至关重要的作用，它能够帮助工程师分析和解决各种工程问题，并设计出安全、稳定和高性能的结构和系统。
平面一般力系
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1.3 平面一般力系向平面内一点的简化 在不改变刚体作用效果的前提下，用简单力系代替复
杂力系的过程，称为力系的简化。 在力系所在平面内任选一点O为简化中心，并根据力
的平移定理将力系中各力平移到O点，同时附加相应的力 偶。
F1 F2
A
O
ห้องสมุดไป่ตู้
Fn
B
F' 2
F' 1
M1
Fn
M2
Mn O
FR
F'
F
F'
d
O
A
(a)
=
d
O
A
F'' ( b )
= O
Mo Ao
(c)
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应用力的平移定理时必须注意： （1）力线平移时所附加的力偶矩的大小、转向与平移点的
位置有关。 （2）力的平移定理只适用于刚体，对变形体不适用，并且
力的作用线只能在同一刚体内平移，不能平移到另一刚体 。 （3）力的平移定理的逆定理也成立。
= M0(F1)＋M0(F2)＋…＋MO(Fn) = ∑M0(Fi)
显然，其大小与简化中心的位置有关。
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1.3 平面一般力系平衡条件 平面一般力系平衡的必要和充分条件是力系的主矢和
主矩同时为零。即 FR′=0 MO′=0
一般形式： ∑Fx= F1x＋ F2x＋…＋ Fnx = 0 ∑Fy = F1y＋ F2y＋…＋ Fny = 0 ∑M0(F) = M0(F1)＋ M0(F2)＋…＋ M0(Fn) = 0
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二矩式
∑Fx=0 ∑MA(F)=0 ∑MB(F)=0 应用二矩式的条件是A、B两点的连线不垂直于投影轴。 三矩式
结构构件的承载力计算
。 （3）确定临界应力的大小，是解决压杆稳定问题的关键。
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计算临界应力的公式为
1）细长杆（ P ）使用欧拉公式：
cr
2E 2
2）中长杆（ P ）使用经验公式： a b2
3）柔度：柔度是压杆长度、支撑情况、截面形状和尺寸等
因素的综合值。
l i
i I A
λ是稳定计算中的重要几何参数，有关压杆稳定计算
应先计算出 。
4）稳定性计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程中常采用折减系数法，稳定条件为
F [ ]
A
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2. 内力及其分析计算方法 （1）内力 因外力作用而引起的杆件内部相互作用力。 （2）截面法 内力分析计算的基本方法，基本依据是平衡条
件，其解法有三个步骤：截开、代替、平衡。 3. 几种基本变形的内力和内力图 （1）内力表示一个具体截面上内力的大小和方向。 （2）内力图表示内力沿着杆件轴线的变化规律。 （3）应力是单位面积上的内力及其计算公式和强度条件。
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
结构构件的承载力计算
本章以构件的承载能力和构件变形的基本形式为前提 ，讨论了杆件的轴向拉伸（压缩）、剪切、弯曲三种基本 变形的内力、应力和强度条件的分析计算方法和压杆稳定 的概念及其实用计算。
1. 构件的承载能力 强度 构件在荷载作用下抵抗破坏的能力。 刚度 构件在荷载作用下抵抗变形的能力。 稳定性 构件在荷载作用下保持原有平稳状态的能力。
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4. 强度计算的步骤 （1）分析外力 画受力图，求约束反力。 （2）画内力图 确定危险截面及其内力。 （3）利用强度条件解决三类问题的计算：1）杆件的强度核
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1.（ ）是一种自身不平衡，也不能用一个力来平衡的特殊力系。
A 重力B 共点二力C 力偶D 力矩正确答案:C单选题2.三个刚片用不在同一直线上的三个铰两两相连，则所组成的体系是：A 几何可变B 几何不变C 瞬变体系D 不一定正确答案:B单选题3.下列说法正确的是：A 荷载标准值要大于荷载设计值B 荷载标准值要小于荷载设计值C 强度标准值要小于强度设计值D 强度标准值要大于强度设计值正确答案:C单选题4.为了保证杆件在外力作用下有足够的强度，杆件内任何截面的工作应力应小于等于：A 危险应力B 最小应力C 允许应力D 最大应力正确答案:C单选题5.拉杆的最危险截面一定是全杆中（ ）的截面。
A 轴力最大B 面积最小C 应力最大D 不能确定正确答案:C单选题6.拉（压）杆应力公式 的应用条件是（ ）：A 应力在比例极限内B 外力合力作用线必须沿着杆的轴线C 应力在屈服极限内D 杆件必须为矩型截面杆正确答案:B单选题7.（ ）是物体一点处某一方向的截面上所分布的法向应力。
A 正应力B 剪切应力C 拉应力D 压应力正确答案:A单选题8.不同强度等级的钢材，（ ）相等。
A 极限强度B 弹性模量C 极限应变D 屈服台阶正确答案:B单选题9.梁的内力主要有：A 弯矩和剪力B 轴力和扭矩C 弯矩和扭矩D 轴力和剪力正确答案:A单选题10.提高矩形截面的（ ）是提高梁抗弯刚度的最有效措施。
A 宽度B 高度C 长度D 长宽比正确答案:B单选题11.（ ）是一种自身不平衡，也不能用一个力来平衡的特殊力系。
A 重力B 共点二力C 力偶D 力矩正确答案:C单选题12.截面大小相等的两根细长压杆，形状一为圆形，另一为圆环形，其它条件相同，为（A 圆形的柔度大B 圆形的回转半径大C 圆形的临界力大D 圆形的临界应力大正确答案:B单选题13.某刚体连续加上（或减去）若干个平衡力系，对该刚体的作用效应：A 不变B 不一定改变C 改变D 可能改变正确答案:A单选题14.平面任意力系平衡的充分必要条件是：A 合力为零B 合力矩为零C 各分力对某坐标轴投影的代数和为零D 主矢与主矩均为零正确答案:D单选题15.拉（压）杆应力公式σ=N/A的应用条件是：A 应力在比例极限内B 外力合力作用线必须沿着杆的轴线C 应力在屈服极限内D 杆件必须为矩型截面杆正确答案:B单选题16.同一刚体上，一力向新作用点平移后，新作用点上有（ ）：A 一个力B 一个力偶C 力矩D 一个力和一个力偶正确答案:D单选题17.柔性约束的约束力方向总是（ ）受约束物体。
工程力学中的力学在建筑结构中的应用
工程力学中的力学在建筑结构中的应用在现代建筑领域中，工程力学中的力学原理起着至关重要的作用。
从摩天大楼到普通住宅，从桥梁到体育馆，每一个建筑结构的设计和建造都离不开力学的支持。
首先，让我们来了解一下什么是工程力学。
工程力学是一门将力学原理应用于实际工程问题的学科，它涵盖了静力学、动力学、材料力学等多个分支。
这些分支的知识相互交织，为建筑结构的设计和分析提供了坚实的理论基础。
在建筑结构中，静力学的应用尤为广泛。
静力学主要研究物体在静止状态下的受力情况。
例如，在设计建筑物的基础时，工程师需要考虑建筑物的自重、人员和设备的荷载以及风荷载、地震荷载等外部作用力。
通过静力学的分析，可以确定基础所承受的压力和剪力，从而合理地设计基础的尺寸和结构形式。
以一座高层办公楼为例，它的柱子和墙体需要承受来自上部楼层的巨大重量。
静力学的知识可以帮助工程师计算出每一根柱子和每一面墙体所承受的竖向荷载，并根据这些荷载来选择合适的材料和确定柱子、墙体的尺寸。
如果荷载计算不准确，柱子和墙体可能会因为无法承受压力而发生破坏，导致严重的安全事故。
除了静力学，动力学在建筑结构中的应用也不容忽视。
动力学主要研究物体的运动和受力之间的关系。
在地震频发地区，建筑物需要具备良好的抗震性能。
工程师在设计时会运用动力学原理，对建筑物在地震作用下的响应进行分析和预测。
通过建立建筑物的动力学模型，考虑地震波的传播特性和建筑物的结构特点，可以计算出建筑物在地震作用下的位移、速度和加速度等响应。
根据这些分析结果，可以采取相应的抗震措施，如设置减震装置、加强结构的连接等，以减少地震对建筑物的破坏。
材料力学则为建筑材料的选择和使用提供了科学依据。
不同的建筑材料具有不同的力学性能，如强度、刚度、韧性等。
在设计建筑结构时，工程师需要根据结构的受力特点和使用要求，选择合适的材料。
例如，在混凝土结构中，混凝土的抗压强度是一个重要的参数。
通过材料力学的实验和分析，可以确定混凝土在不同受力条件下的抗压强度，从而保证混凝土结构的安全性和可靠性。
浙大《工程力学与建筑结构》离线作业
浙大《工程力学与建筑结构》离线作业
一、结构对于建筑的作用有哪些，是如何组成的？（10分）
答：承担结构自身的与外部的力学作用，并把这些力和作用传递到大地上。
水平跨度构件、垂直传力构件、抗侧向力构件、基础。
二、请简述预应力的基本原理及其优点?（15分）
答：预应力混凝土结构是一种在承受外荷载之前预先对它施加压力，在其截面上造成预应力的混凝土结构。
优点是提高了构件的裂缝控制性能和刚度，顺应材料的高强度发展趋势，草用较高强度的钢筋和混凝土，充分发挥材料性能，减小构件截面尺寸。
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山东水利职业学院《工程力学与建筑结构》课程技能考试计算说明书班级：姓名：学号：教师：周广宇时间：目录一、课程简介1二、技能考试题目概况22.1题目内容 (2) (2)2.2软件简介 (3)三、技能考核设置过程53.1节点设置 (5)3.2单元设置 (5)3.3支座设置 (6)3.4荷载设置 (6)四、技能考核计算结果 (7)4.1支反力计算 (7)4.2剪力计算 (8)五、技能考核体会12一、课程简介《工程力学与建筑结构》这门课程以力学知识为基础，学习结构和构件设计工作任务及相关知识与技能，是一门以培养学生的实际工作能力为目标的应用技术课程；是一门实践性较强，并且理论与实践联系非常紧密的应用技术课程。
是建筑工程技术专业核心专业基础课，同时也服务于我院工程监理和工程造价专业的建筑结构课程。
本课程以结构设计工作任务来组织相关知识与技能的学习，培养学生混凝土结构构件的设计计算能力、绘制与识读结构施工图能力。
工程力学与建筑结构是将原建筑力学、建筑结构两门课程进行了综合，重构了建筑力学到建筑结构的知识应用体系，以适应职业岗位能力培养目标的需要。
本课程主要学习力学基本知识和建筑结构一般结构构件的计算方法和构造要求，通过学习让学生会设计混凝土结构和砌体结构常用构件，会绘制与识读混凝土结构施工图，同时培养学生具备对常见工程事故分析与处理的能力。
为进一步学习建筑施工、工程质量检验与验收、建筑工程计量与计价等课程提供有关建筑结构的基本知识，为将来从事施工技术和管理工作奠定基础。
该课程是学生职业素质养成的重要平台。
有利于对学生进行标准意识、规范意识、质量意识及态度意识的培养。
此外，混凝土结构设计涉及到方案拟定、数据计算和绘图等诸多环节，可以为学生创造沟通、表达、协作的素养。
在这门课程的学习过程中，我们应该重点掌握工程力学与建筑结构的基本理论和基本知识、常用杆件及结构的受力分析方法、结构的内力计算及内力图的绘制方法、结构位移的计算方法及常用结构构件的设计方法。
具有对一般结构进行受力分析、内力分析和绘制内力图的能力；了解材料的主要力学性能并有测试强度指标和构件应力的初步能力；掌握构件强度、刚度和稳定计算的方法；掌握各种构件的基本概念、基本理论和构造要求，能进行各种结构基本构件的设计和一般民用房屋的结构设计，具有熟练识读结构施工图和绘制简单结构施工图的能力，并能处理解决与施工和工程质量有关的结构问题。
二、技能考试题目概况2.1题目内容2.2软件简介《结构力学求解器》(SM Solver Windows,简称求解器是一个方便好用的计算机辅助分析计算软件），其求解内容涵盖了本教材所涉及的几乎所有问题，包括：二维平面结构（体系）的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等。
对所有的问题，求解器全部采用精确法给出精确答案。
在结构力学的学习中，求解器可以提供很多功能和帮助。
结构力学求解器（SM Solver）是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软件，其求解内容包括了二维平面结构（体系）的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、包络图、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答。
本软件界面方便友好、内容体系完整、功能完备通用，可供教师拟题、改题、演练，供学生作题、解题、研习，供工程技术人员分析、设计、计算之用。
3.3技能考核我们须深刻理解结构、结构计算简图的概念。
结构力学中的概念，言表达，不必死记教材上的原话，所谓理解概念，就是弄清其目的条件、实现目的的手段、适用场合等。
结构是建筑物中承载的骨架部分，本课程研究的是狭义的结构，即杆件结构。
实际的结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的，也是不必要的（次要因素的影响较小，抓住主要因素即可满足工程误差要求）。
因此，对实际结构去掉不重要的细节，抓住其本质的特点，得到一个理想化的力学模型，用一个简化的图形来代替实际结构，就是结构计算简图。
三、技能考核设置过程3.1节点设置结点结点,1,0,0结点,2,2,0结点,3,4,0结点,4,6,0结点,5,8,0结点,6,10,03.2单元设置单元单元,1,2,1,1,1,1,1,0单元,2,3,1,1,0,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,0单元,4,5,1,1,0,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,13.3支座设置位移约束结点支承,1,6,0,0,0,90结点支承,3,1,0,0结点支承,5,1,0,03.4荷载设置荷载条件结点荷载,2,1,48,-90结点荷载,6,1,28,-90单元荷载2,4,5,3,20,0,1,90四、技能考核计算结果4.1支反力计算内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)--------------------------------------------------------------------------------------------杆端 1 杆端 2--------------------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩-------------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 76.0000000 -152.000000 0.0000000076.0000000 0.000000002 0.00000000 28.0000000 0.00000000 0.0000000028.0000000 56.00000003 0.00000000 -28.0000000 56.0000000 0.00000000-28.0000000 0.000000004 0.00000000 -28.0000000 0.00000000 0.00000000-68.0000000 -96.00000005 0.00000000 68.0000000 -96.0000000 0.0000000028.0000000 0.00000000----------------------------------------------------------------------------------------反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)----------------------------------------------------------------------------------------结点约束反力合力支座-------------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩----------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 76.0000000 152.000000 76.0000000 90.0000000 152.0000003 0.00000000 -56.0000000 0.00000000 56.0000000 -90.0000000 0.000000005 0.00000000 136.000000 0.00000000 136.000000 90.0000000 0.000000004.2剪力计算内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)----------------------------------------------------------------------------------------杆端 1 杆端 2-------------------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩----------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 76.0000000 -152.000000 0.00000000 76.0000000 0.000000002 0.00000000 28.0000000 0.00000000 0.00000000 28.0000000 56.00000003 0.00000000 -28.0000000 56.0000000 0.00000000 -28.0000000 0.000000004 0.00000000 -28.0000000 0.00000000 0.00000000 -68.0000000-96.00000005 0.00000000 68.0000000 -96.0000000 0.00000000 28.0000000 0.0000000----------------------------------------------------------------------------------------反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)----------------------------------------------------------------------------------------结点约束反力合力支座-----------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩----------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 76.0000000 152.000000 76.0000000 90.0000000 152.0000003 0.00000000 -56.0000000 0.00000000 56.0000000 -90.0000000 0.000000005 0.00000000 136.000000 0.00000000 136.000000 90.0000000 0.000000004.3弯矩计算内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)---------------------------------------------------------------------------------------杆端 1 杆端 2----------------------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩----------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 76.0000000 -152.000000 0.00000000 76.0000000 0.000000002 0.00000000 28.0000000 0.00000000 0.00000000 28.0000000 56.00000003 0.00000000 -28.0000000 56.0000000 0.00000000 -28.0000000 0.000000004 0.00000000 -28.0000000 0.00000000 0.00000000 -68.0000000 -96.00000005 0.00000000 68.0000000 -96.0000000 0.00000000 28.0000000 0.00000000----------------------------------------------------------------------------------------反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)----------------------------------------------------------------------------------------结点约束反力合力支座-----------------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩----------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 76.0000000 152.000000 76.0000000 90.0000000 152.0000003 0.00000000 -56.0000000 0.00000000 56.0000000 -90.0000000 0.000000005 0.00000000 136.000000 0.00000000 136.000000 90.0000000 0.00000000----------------------------------------------------------------------------------------五、技能考核体会在紧张的复习周里老师为了加强我们对专业课程的深入体会并在掌握理论基础的同时让我们能熟练的学习掌握一门实际的工作技能，我们开始学习使用结构力学求解器。