建筑力学1
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。
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第一章 静力学基础
第一节 基本概念 一、力 1.力的定义 力是物体之间相互的机械作用。由于力的作用 ，物体的机械运动状态将发生改变，同时还引起物 体产生变形。前者称为力的运动效应（或外效应） ；后者称为力的变形效应（或内效应）。 在本课程中，主要讨论力对物体的变形效应。
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2.力的三要素 力的大小、方向（包括方位和指向） 和作用点，这三个因素称为力的三要素。 实际物体在相互作用时，力总是分布在 一定的面积或体积范围内，是分布力。如 果力作用的范围很小，可看成是作用在一 个点上，该点就是力的作用点，建筑上称 这种力为集中力。
作为施工技术及施工管理人员，也要求必须掌握建筑力学知识。知道 结构和构件的受力情况，什么位置是危险截面，各种力的传递途径以及 结构和构件在这些力的作用下会发生怎样的破坏等等，才能很好地理解 图纸设计的意图及要求，科学地组织施工，制定出合理的安全和质量保 证措施；在施工过程中，要将设计图纸变成实际建筑物，往往要搭设一 些临时设施和机具，确定施工方案、施工方法和施工技术组织措施。如 对一些重要的梁板结构施工，为了保证梁板的形状、尺寸和位置的正确 性，对安装的模板及其支架系统必须要进行设计或验算；进行深基坑（ 槽）开挖时，如采用土壁支撑的施工方法防止土壁坍落，对支撑特别是 大型支撑和特殊的支撑必须进行设计和计算，这些工作都是由施工技术 人员来完成的。因此，只有懂得力学知识才能很好地完成设计及施工任 务，避免发生质量和安全事故，确保建筑施工正常进行。
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构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力。其高低 与构件的材料性质、截面的几何形状及尺寸、受力性质、工 作条件及构造情况等因素有关。在结构设计中，如果把构件 截面设计得过小，构件会因刚度不足导致变形过大而影响正 常使用，或因强度不足而迅速破坏；如果构件截面设计得过 大，其能承受的荷载过分大于所受的荷载，则又会不经济， 造成人力、物力上的浪费。因此，结构和构件的安全性与经 济性是矛盾的。建筑力学的任务就在于力求合理地解决这种 矛盾。即：研究和分析作用在结构（或构件）上力与平衡的 关系，结构（或构件）的内力、应力、变形的计算方法以及 构件的强度、刚度和稳定条件，为保证结构（或构件）既安 全可靠又经济合理提供计算理论依据。
建筑力学知识点
建筑力学第一章绪论1.工程中习惯把主动作用于建筑物上的外力称为荷载。
例如自重，风压力，水压力，土压力等。
（主要讨论集中荷载、均匀荷载）2.在建筑物中，承受并传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。
3.结构按几何特征分：一，杆件结构。
可分为：平面和空间结构。
它的轴线长度远大于横截面的宽度和高度。
二，板壳结构。
（薄壁结构）三，实体结构。
4.建筑力学要进行静力分析即由作用于物体上的已知力求出未知力。
5.强度指结构和构件抵抗破坏的能力，刚度指结构和构件抵抗变形的能力。
稳定性指结构和构件保持原有平衡状态的能力。
6.建筑力学的基本任务是研究结构的强度，刚度，稳定性问题。
为此提供相关的计算方法和实验技术。
为构件选择合适的材料，合理的截面形式及尺寸，以及研究结构的组成规律和合理形式。
7.活载是指可能作用在结构上的可变荷载，它们的作用位置和范围可能是固定的（如风荷载，雪荷载，会议室的人群重量等，也可能是移动的（如吊车荷载，桥梁上行驶的车辆等8.静力学公理。
力的平行四边形法则二力平衡公理（刚体；大小相等，方向相反，作用在同一直线）二力体（二力构件）：仅在两点受力作用且处于平衡的刚体加减平衡力系公理（刚体）,力的可传性，作用在刚体上某点的力可沿其作用线移动到刚体内任一点。
只适用同一刚体三力平衡汇交定理作用于反作用定理（作用在两个物体，因此不是平衡关系）刚化原理（刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件）9.力偶：产生转动效应。
性质：一，力偶对物体不产生移动效应，故力偶没有合力。
它既不能与一个力等效或平衡。
二，任一力偶可在其作用面内任意移动。
10.力和力偶是静力学的两个基本要素11.力偶对任意一点的距都等于力偶距，与距心位置无关12.在同一平面的两个力偶，如力偶距（单位：）相等，则两力偶等效，由此可得两个推论：（1）力偶可以在其作用面内任意移转，而不改变它对物体的作用；（2）只要保持力偶距不变，可任意改变力的大小和力偶臂的长短，，而不改变它对物体的作用。
建筑力学1.力的概念与物体的受力分析
建力1-力的概念与物体的受力分析
3、力系 ——作用在物体上的一群力。
等效力系：对物体的作用效果相同的两个力系。 平衡力系：能使物体维持平衡的力系。 合力：在特殊情况下，能和一个力系等效的一
个力。
6
建力1-力的概念与物体的受力分析
§1–2 静力学公理
公理1 二力平衡条件 刚体受两个力作用处于平衡的充要条件是： 作用于同一个物体上这两个力， 大小相等 | F1 | = | F2 | 、 方向相反、 沿一条作用线。
画主动力
FAy
F1
判断约束类型 A
画约束反力
FAx
固定铰支座
F2 F3
B 活动铰支座
FNB
30
建力1-力的概念与物体的受力分析
【例1-3】分别画图示体系中圆柱体、杆的受 力图。BC为绳索。 如果物体系统是平衡的， 则组成系统的每一个局 部也必然是平衡的。
31
建力1-力的概念与物体的受力分析
解： 取圆柱体为分离体， 画圆柱体受力图。
然后根据已知条件，约束类型并结合基本概 念分析研究对象的受力情况，这个过程称为 物体的受力分析。 作用在物体上的力有：
一类: 主动力，如重力、外荷载等， 二类: 被动力，即约束反力。
25
建力1-力的概念与物体的受力分析
二、受力图(物体受力的简图)
画物体受力图主要步骤： ①选研究对象（取分离体）； ②画出主动力（自重，荷载等）； ③画出约束反力（确定约束类型，再确定 约束反力的特性）。 注意：画约束反力时，约束本身要解除， 不得出现在图中！
F1 F2
7
建力1-力的概念与物体的受力分析
说明： ①对刚体，上面的条件是充分必要的。
②对变形体，上述条件充分但非必要。
建筑力学第1章绪论.
第二节 建筑力学的任务
建筑力学的任务是研究能使建筑结构安全、正常 工作且符合经济要求的理论和计算方法，具体是： ⑴ 研究物体的受力分析、力系简化与平衡的理 论。这是建筑力学的静力学基础。 ⑵ 研究结构和构件在荷载作用下内力的计算方 法，以保证结构有足够的强度。 强度：材料抵抗破坏的能力。 ⑶ 研究结构和构件在荷载作用下变形的计算方 法，以保证结构有足够的刚度。 刚度：结构抵抗单位变形的能力。
第五节 荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面 上的荷载。
第五节 荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (3) 集中荷载。作用于结构上的荷载，当分布面 积远远小于结构尺寸时, 可以认为此荷载是作用于结 构某一点上的荷载，即集中荷载。
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (1) 体荷载。体荷载指分布在结构整个体积内连 续作用的荷载。如图所示的物体G的重力就是典型的 体荷载。
第五节 荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的 自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面 上的荷载。 ① 均布面荷载。 ② 均布线荷载。若均布面荷载换算到计算构件 的纵轴线上，即均布面荷载乘以其负载宽度，则可得 沿纵向的均布线荷载。 ③ 三角形分布荷载。三角形分布荷载如水对水 池壁的侧向压力。
第三节 刚体、变形体及其基本假设
建筑力学1
在进行力系的简化和平衡分析时，就可以先把结构或构件 看成是刚体。
当物体的微小变形在所研究的问题中转化为主要因素时， 就不能再把此物体看做刚体，而必须视为变形体。
在建筑施工中，脚手架的强度、刚度和稳定性问题是保 障工人安全和施工正常进行的关键。
如果材料在不同方向上具有不同的力学性能，则称为各向异性 材料。
常用的工程材料中从微观上看都是各向异性的，但是像钢 材、玻璃等材料从宏观上表现出各向同性性质，木材和一些种 类的复合材料都是各向异性的材料。严格来说，混凝土也是各 向异性的材料，但是，在结构分析中，对于浇筑很好的混凝土， 为了计算简化而看成是各向同性材料。
建筑力学实验课程： 建筑力学课程实验是实践训练环节，通过实验
课程，深化理论基础知识，培养独立分析问题和解 决问题的能力。
建筑力学在工程中应用： 建筑力学知识在工程中应用广泛，从建筑物的设计到施
工，以及在使用期间的维修加固等都需要用到建筑力学知识。 从建筑物的设计开始，就需要应用建筑力学知识分析建筑物 的受力、构件的强度、刚度和稳定性等等问题。
均匀连续性假设： 假设变形固体由同种性质的材料构成，在其整个体积
内部毫无空隙地、连续地充满了同种性质的材料。 采用了均匀连续性假设后，就可以在构件中截取任何
微小部分进行分析，继而将结果应用于整体。 同时，在分析中可以采用连续函数的数学演绎方法。
各向同性假设： 认为变形固体沿各个方向的力学性能均相同。 在各个方向具有相同力学性能的材料称为各向同性材料，
小变形假设： 指实际工程中的构件在荷载作用下，其变形与构件的原
建筑力学第一章课件
表面力
直接接触的物体，通过接触表面的相互作用。 如物体间压力等。表面力分布作用在接触面上。 体积力 非直接接触物体间的相互作用。 如物体重力、惯性力、电场力、磁场力等。 体积力分布作用在物体整个体积内，与质量有关。
体集度、面集度 、线集度
单位体积上所受的力，称为体集度 通常用 表示，单位为
N / m3
1、光滑面约束—当物体在接触处的摩擦力很小而略去不计 时，就构成了光滑接触面约束 。
A FN A Fp A (a) A Fp FN A (b) Fp B (c) C Fp C FNC B (d) FN B A
光滑面约束反力体现为对被约束体所施加的压力，压力 的方向沿接触面的公法线方向（也叫接触面的法向压力） 用FN或N表示.
A FA
B FA y (g) FB
注意：由二力平衡条件可知，FB和FC大小相等，方向相反，且作用 在同一条直线上，如图b所示
第五节 结构分类、结构的计算简图、荷载及其简化 一．结构的分类 按几何特点 杆系结构 这类结构由杆件组成，杆件的特征是其长度远大于其横截 面上其他两个尺度
板和壳类 这类结构的特征是长、宽两个方向的尺寸远大于厚度
A B
FA
FB F Fq q
B
F (c) A C F (e) A FA C
q
(g)
A B Fx A
B
(d)
FA y
A FA x
FA y
C C
F q
BB FBFB
B
FA x
B FB
q (f) A FB C
【例1-3】 如图1-14(a)所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰 接而成。不计自重及摩擦，在拱AC上作用有荷载F
F O A B (a) (b) O F O FP (c) F O FP F NA (d) F NB
第一章 建筑力学基本知识
E
F
C
F
D
A
C
D
B
C
D
2.光滑接触面约束
A
A
约束特性: 只能限制物体沿着接触点的公法线方向且指 向物体的运动。 约束反力: 通过接触点、沿公法线方向、指向被约束物体。
Ⅰ A
FA A FA A FA Ⅱ
3. 光滑圆柱铰链约束 约束结构：两个构件上钻同样大小的圆孔，并用同样 大小圆柱销钉穿入圆孔，将两个物体连接起来。
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，可合成一个合力， 合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此两力为 边构成的平行四边形的对角线确定。 F2 F2 F2 FR F
R
A
F1 O
A F1
F1
矢量式 代数式
FR F1 F2
FR2 F12 F22 2 F1F2 cos
平衡方程的其他两种形式： ∑FX=0 ∑MA=0 ∑MB=0 ∑MA=0 ∑MB=0 ∑MC=0 三矩式 式中：A、B、C三点不在同一直线上。 二矩式 式中：x轴不与A、B两点的连线垂直。
1.2.3 平面力系平衡方程的几种特殊情况
1.平面汇交力系 ∑FX=0 ∑FY=0 2.平面力偶系 ∑M=0 3.平面平行力系 ∑FY=0 ∑Mo=0
1.3.2 杆件变形的基本形式
1.轴向拉伸或压缩——轴力（N） 2.剪切——剪力（V） 3.扭转——扭矩（T） 4.弯曲——弯矩（M）
1.3.3 轴向拉伸和压缩时的内力
背离截面的轴力——拉力 指向截面的轴力——压力 轴力的正负号规定：拉力为正，压力为负。 画杆件的轴力图时，通常将正值的轴力（拉力）画在上 侧，负值的轴力（压力）画在下侧。
画受力图时，为了避免漏掉力，先画主动力， 再画被动力（约束反力）。 不要漏掉力的名称。
建筑力学1—静力学的基本概念和公理
B
F'
F
A
只受两个力作用而平衡的构件，叫二力构件。
9
1.2.3 公理3 加减平衡力系公理
在作用于刚体上的已知力系上，加上或去 掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的 作用效果。 该公理是力系简化的理论依据。
10
1.2.4 推论1 力的可传性原理
作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动， 而不改变该力对刚体的作用。
静力学引言
第一篇 静力学
静力学研究物体在力系作用下的平衡规律。
平衡——物体的运动状态不变。它包括静止和匀 速直线运动。 力系——作用于物体上的若干个力。分类： 按力的作用线分布：平面力系和空间力系； 按力的作用线关系：汇交力系、平行力系和任意 力系。
静力学引言
若两力系对同一物体作用效果相同—等效力系； 把一个力系用与之等效的另一个力系代替 —力系的 等效替换。 一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程 — 力 系的简化。 若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力； 力系中的各力叫分力。 若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则该力系 称为平衡力系。此时力系所满足的条件称平衡条件。 静力学所研究的基本问题： 力系的简化； 力系的平衡条件及其应用。
受力图——将分离体所受的主动力和约束反 力以力矢表示在分离体上所得到的图形。
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受力分析的步骤
1、确定研究对象，取分离体；
2、先画主动力，明确研究对象所受周围的约束， 进一步明确约束类型，什么约束画什么约束反力。
以上称为力的三要素。
6
2. 力的概念
力的矢量表示
力可以用一个矢量表示。如图所示，矢 量的模按一定的比例尺表示力的大小；矢量 的方位和指向表示力的方向；矢量的起点 (或终点)表示力的作用点。
建筑力学第1章
FT W W
FT W W FN
二、荷载的分类
1、按作用时间的久暂可分为: 恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。 活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。 2、按作用位置是否改变可分为： 固定荷载：作用位置固定不变。 移动荷载：作用位置是移动的。
3、按作用性质可分为： 静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化 或变化极其缓慢。 动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
认为在变形固体的整个体积内连续不断地充满了物 质，无任何空隙。
⒉ 均匀性假设
认为固体材料在各个方向上的力学性质完全相同。
⒊ 各向同性假设
认为在变形固体内各点处的力学性质完全相同，变形 固体内任一点的力学性质完全能代表整个固体。
§7 杆件变形的基本形式 一、杆件的几何特征及分类 杆件是指某一个方向（一般为长度方向）的尺寸 远大于其另外两个方向尺寸的构件。
桥梁结构
台北101大楼
被称为“台北新地标” 的101大楼于 1998年1月动工， 主体工程于2003年10月完工， 还有两台世界最高速的电梯， 从一楼到89楼，只要39秒的 时间。 在世界高楼协会颁发的 证书里，台北101大楼拿下了 “世界高楼”四项指标中的 三项世界之最，即“最高建 筑物”（508Ｍ）“最高使用 楼层”(438米)和“最高屋顶 高度”(448米)。
变形固体的变形，按其性质可分为两种 弹性变形 塑性变形 外力解除后，变形也随之消失 外力解除后，变形并不能全部消失
建筑工程中所用的材料，可以近似地看成是只 有弹性变形而没有塑性变形。只有弹性变形的物体 称为理想弹性体或完全弹性体。 只能产生弹性变形的外力范围称为弹性范围。
二、基本假设 ⒈ 连续性假设
国家石油公司双 塔大楼