建筑力学第一章
《建筑力学课件-第一章课件》
静力学基础
1
平衡条件
建筑物在静力平衡状态下，合力和合力矩均为零。
2
受力分析
通过受力分析，确定建筑物各个构件的内力和外力。
3
应力与变形
建筑物在受力作用下，会产生应力和变形。
弹性力学基础
胡克定律
弹性材料的应力与应变成正比。
梁的挠度
通过弹性力学理论计算梁的挠度以评估结构的 性能。
弹性模量
衡量材料抵抗应力的能力。
建筑结构的施工安全与质量控 制
施工过程中需要重视结构的施工安全和质量控制，确保建筑物的结构稳定和 耐久性。
美观性
建筑物外观应具备美观性和艺术 性。
可持续性
建筑物设计应考虑本流程
1
建立模型
2
根据建筑物的实际情况，建立结构分析
的数学模型。
3
收集数据
收集建筑物的相关数据，包括荷载、材 料性质等。
求解
使用数学方法对模型进行求解，得到结 构的力学性能。
建筑物荷载分析
自重荷载
使用荷载
• 建筑物本身的重量 • 包括结构构件、装修材料等
• 建筑物使用过程中产生 的荷载
• 包括人员、设备、家具等
环境荷载
• 建筑物所处的环境条件 • 包括风荷载、地震荷载等
建筑物结构的设计与优化
设计
根据使用需求和结构要求，进行结构设计，满足建筑物的功能和安全性。
优化
通过调整结构参数和使用优化方法，提高结构的性能和效率。
应力分布
弹性力学理论可以计算建筑物中各点的应力分 布情况。
塑性力学基础
塑性力学基础研究了材料在超过弹性限度后的变形和破坏行为，对于设计可 靠的建筑结构至关重要。
稳定性理论
建筑力学课件 第一章 绪论
1.1 建筑力学基本概念
五、力系、合力与分力
1.力系的概念
※同时作用在同一物体上的一组 力，称为力系。在一个力系中 ，如果各力作用线都位于同一 个平面内，则该力系称为平面 力系，反之为空间力系。
1.1 建筑力学基本概念
不论是平面力系，还是空间力系，按 照其各力作用线分布的不同形式， 都可分为：
（1）汇交力系； （2）力偶系； （3）平行力系； （4）一般力系。
1.1 建筑力学基本概念
四、荷载 ※荷载是主动作用于物体上的外力。
在实际工程中，构件或结构受到的 荷载是多种多样的，如建筑物的楼 板传给梁的重量、钢板对轧辊的作 用力等等。这些重量和作用力统称 为加在构件上的荷载。
根据荷载得作用以及计算的需要，可 以对荷载进行分类：
1.1 建筑力学基本概念
1.荷载按其作用在结构上的时间久暂，可 分为恒载和活载。
※恒载是长期作用在构件或结构上的不变 荷载，如结构的自重和土压力。
※活载是指在施工和建成后使用期间可能 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）。
1.1 建筑力学基本概念
2.荷载按其作用在结构上的分布情况可分为分布荷载和 集中荷载。
1.1 建筑力学基本概念
※撤除外力后能完全恢复原状的物体，称 为理想弹性变形体或称理想弹性体。
实际上，在自然界并不存在理想弹性体， 但通过实验研究表明，常用的工程材料 如金属、木材等，当外力不超过某一限 度时（称为弹性阶段），很接近于理想 弹性体，这时，可以将它们近似地视为 理想弹性体；而如果外力超过了这一限 度，就会产生明显的塑性变形（称为弹 塑性阶段）。
建筑力学第一章
• 第一节 建筑力学的研究对象 • 第二节 建筑力学的基本任务 • 第三节 变形固体及其基本假设
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第一节 建筑力学的研究对象
• 一、基本概念 • 建筑力学的研究对象是建筑结构及其构件.建筑结构(如厂房、桥梁、
闸、坝、电视塔等)是由工程材料制成的构件(如梁、柱等)按合理方式 连接而成的,它能承受和传递荷载, 起骨架作用.例如,单层工业厂房的 基础、柱、屋架(梁)通过相互连接而构成厂房的骨架(图１-１).又如民 用建筑中的框架,公路与铁路工程中的桥梁以及挡土墙、水坝等,也是 结构的实际例子.结构一般是由多个构件连接而成的,如桁架、框架等. 最简单的结构则是单个构件,如单跨梁、独立柱等. • 二、结构分类 • 结构的类型很多,按照结构构件的形状和几何尺寸,可以将结构分为杆 件结构、板壳结构和实体结构三类.
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第三节 变形固体及其基本假设
• (四)小变形假设 • 在实际工程中,构件在荷载作用下,其变形与构件的原尺寸相比通常很
小,可以忽略不计,这一类变形称为小变形.所以,在研究构件的平衡和运 动时,可按变形前的原始尺寸和形状进行计算.研究和计算变形时,变形 的高次幂项也可忽略不计.这既可以简化计算,又不影响计算结果的实 用精度.
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第二节 建筑力学的基本任务
• (４)稳定性问题.对于比较细长的轴心受压杆,当压力超过某一定压力 时,杆将不再保持直线形状,而突然从原来的直线形状变成曲线形状,改 变它原来受压的工作性质而发生破坏,这种现象称为丧失稳定,简称 “失稳”.例如房屋中承重的柱子,如果过细、过高,就可能由于失稳而 导致整个房屋突然倒塌.
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第二节 建筑力学的基本任务
• 在结构设计中,其他条件一定时,如果构件的截面设计得过小,当构件所 受的荷载大于构件的承载能力时,结构将不安全,它会因变形过大而影 响正常工作,或因强度不够而破坏.当构件的承载能力大于构件所受的 荷载时,则要多用材料,造成浪费.因此,建筑力学的任务是讨论和研究使 建筑结构及构件在荷载或其他因素(支座移动、温度变化)的作用下能 安全、正常地工作且符合经济要求的理论和计算方法, 它可归纳为以 下几个方面的内容:
建筑力学 第1章 绪 论
第一章绪论§1-1 结构与构件建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。
图1-1中所示的即为一单层厂房结构。
结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不发生改变。
组成结构的各单独部分称为构件。
图1-1中的基础、柱、吊车梁、屋面板等均为构件。
结构一般叫按其几何特征分为三种类型：(1)杆系结构组成杆系结构的构件是杆件。
杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。
(2)薄壁结构组成薄壁结构的构件是薄板或薄壳。
薄板、薄壳的几何特征是其厚度远远小于它的另两个方向的尺寸。
(3)实体结构它是三个方向的尺寸基本为同量级的结构。
建筑力学以杆系结构作为研究对象。
§1—2刚体、变形固体及其基本假设结构和构件可统称为物体。
在建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体模型、理想变形固体模型。
刚体是受力作用而不变形的物体，实际上，任何物体受力作用都发生或大或小的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关，或对所研究的问题影响甚微，这时，我们就可以不考虑物体的变形，将物体视为刚体，从而使所研究的问题得到简化。
在另一些力学问题中，物体变形这一因素是不可忽略的主要因素，如不予考虑就得不到问题的正确解答。
这时，我们将物体视为理想变形固体。
所谓理想变形固体，是将一般变形固体的材料加以理想化，作出以下假设：(1)连续性假设认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。
(2)均匀性假设认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小的一部分，材料的力学性质均相同。
(3)各向同性假设认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同的方向具有相同的力学性质。
有些材料沿不同方向的力学性质是不同的，称为各向异性材料。
本教材中仅研究各项同性材料。
按照连续、均匀、各向同性假设而理想化了的一般变形固体称为理想变形固体。
采用理想变形固体模型不但使理论分析和计算得到简化，且所得结果的精度能满足工程的要求。
建筑力学课件_第一章__绪论
课件制作人：肖昕迪
三、按作用性质分
1、静荷载 、 荷载从零慢慢增加到最后的确定值后， 荷载从零慢慢增加到最后的确定值后，其大 位置和方向就不再随时间而变化， 小、位置和方向就不再随时间而变化，这样 的荷载称为静荷载，如结构的自重、 的荷载称为静荷载，如结构的自重、一般的 活荷载等。 活荷载等。 2、动荷载 、 是指荷载的大小、位置、 是指荷载的大小、位置、方向随时间的变 化而迅速变化 称为动荷载。 迅速变化， 化而迅速变化，称为动荷载。如动力机械产 生的荷载、 生的荷载、地震力等
课件制作人：肖昕迪
二、按作用范围分
1、分布荷载 、 分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载， 分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载，又可 均布荷载和 分为均布荷载 非均布荷载。 分为均布荷载和非均布荷载 均布荷载：如梁的自重荷载连续作用，大小各处相同， 均布荷载：如梁的自重荷载连续作用，大小各处相同， 自重荷载以每米长度重力表示， 自重荷载以每米长度重力表示，N/m或KN/m， 或 ， 又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布， 又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布，但 它是以每平米面积重力来表示的， 它是以每平米面积重力来表示的， N/m2 ,KN/m2 非均布荷载：荷载的连续作用，但大小各处不相同。 非均布荷载：荷载的连续作用，但大小各处不相同。 如一水池的壁板受到的水压力作用。 如一水池的壁板受到的水压力作用。
第二节 荷载的分类
在建筑力学中， 在建筑力学中，我们把作用在物体上的力一般分 为两种： 为两种： 一种是使物体运动或有运动趋势的主动力 主动力； 一种是使物体运动或有运动趋势的主动力；第二 种是阻碍物体运动的约束力 所谓约束 约束力。 约束， 种是阻碍物体运动的约束力。所谓约束，就是能够限 制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约 制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约 束力。 束力。 通常把作用在结构上的主动力称为荷载 荷载， 通常把作用在结构上的主动力称为荷载，而把约 束力称为反力 反力， 束力称为反力，荷载与反力是相互对立又相互依存的 一个矛盾的两个方面。 一个矛盾的两个方面。它们都是其他物体作用在结构 外力。 上的力，所以统称为外力 在外力作用下， 上的力，所以统称为外力。在外力作用下，结构内各 部分之间产生相互作用的力称为内力 内力。 部分之间产生相互作用的力称为内力。
建筑力学第一章
1.2 基本公理
❖ 静力学公理是指人们在生产和生活实践中长期 积累和总结出来并通过实践反复验证的具有一
般规律的定理和定律。它是静力学的理论基础， 并且无需证明。常见的公理有：
❖ 公理1：力的平行四边形法则
❖ 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一 个合力，此合力的大小和方向由此二力矢量所
构成的平行四边形对角线来确定，合力的作用 点仍在该点。如图1.2(a)所示，为和的合力， 即合力等于两个分力的矢量和。
两点间的距离不变的物体。实际上，任何物体受力作用都发生或大 或小的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的 问题无关，或对所研究的问题影响甚微，这时，就可将物体视为刚 体，从而使问题得到简化。 ❖ 5.变形固体
❖ （1）变性固体的概念 ❖ 自然界中的任何物体在外力作用下，都要或大或小地产
1.3.3. 物体的受力分析及受力图
❖ 在力学计算中，首先要分析物体受到哪些力的 作用，每个力的作用位置如何，力的方向如何， 这个过程称为对物体进行受力分析，将所分析 的全部外力和约束反力用图形表示出来称为受 力图。
建筑力学基础知识样本
第1章建筑力学基本1.1力性质、力在坐标轴上投影1.1.1 力定义力，是人们生产和生活中很熟悉概念，是力学基本概念。
人们对于力结识，最初是与推、拉、举、掷时肌肉紧张和疲劳主观感觉相联系。
日后在长期生产和生活中，通过重复观测、实验和分析，逐渐结识到，无论在自然界或工程实际中，物体机械运动状态变化或变形，都是物体间互相机械作用成果。
例如，机床、汽车等在刹车后，速度不久减小，最后静止下来；吊车梁在跑车起吊重物时产生弯曲，等等。
这样，人们通过科学抽象，得出了力定义：力是物体间互相机械作用，这种作用成果是使物体机械运动状态发生变化，或使物体变形。
物体间机械作用形式是各种各样，大体上可以分为两类：一类是通过物质一种形式而起作用，如重力、万有引力、电磁力等；另一类是由两个物体直接接触而发生，如两物体间压力、摩擦力等。
这些力物理本质各不相似。
在力学中，咱们不研究力物理本质，而只研究力对物体效应。
一种力对物体作用效应，普通可以分为两个方面：一是使物体机械运动状态发生变化，二是使物体形状发生变化，前者叫做力运动效应或外效应。
后者叫做力变形效应或内效应。
就力对物体外效应来说，又可以分为两种状况。
例如，人沿直线轨道推小车使小车产生移动，这是力移动效应；人作用于绞车手柄上力使鼓轮转动，这是力转动效应。
而在普通状况下，一种力对物体作用时，既有移动效应，又有转动效应。
如打乒乓球时，如果球拍作用于乒乓球力正好通过球心，只有移动效应；如果此力不通过球心，则不但有移动效应，尚有绕球心转动效应。
1.1.2 力三要素实践证明，力对物体作用效应取决于力大小、方向和作用点。
这三者称为力三要素。
即：1.力大小力大小表达物体间机械作用强弱限度，它可通过力运动效应或变形效应来度量，在静力学中惯用测力器和弹性变形来测量。
为了度量力大小，必要拟定力单位。
本教材采用国际单位制，力单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)，N101 。
kN32.力方向力方向表达物体间机械作用品有方向性。
建筑力学知识点课件.doc
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。
第二章刚体静力分析基础1. 静力学公理。
一，二力平衡。
（只适应于刚体，对刚体系统、变形体不适应。
）二，加减平衡力系。
（只适应于刚体，对刚体系统、变形体不适应。
）三，三力平衡汇交。
2. 平面内力对点之矩。
一，合力矩定理3. 力偶。
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。
4. 约束：施加在非自由体上使其位移受到限制的条件。
一般所说的支座或支承为约束。
一物体（如一刚性杆）在平面内确定其位置需要两个垂直方向的坐标和杆件的转角。
因此，对应的约束力是相对的。
约束类型：1、一个位移的约束及约束力。
a)柔索约束。
b）理想光滑面约束。
C)活动（滚动）铰支座。
D）链杆约束。
2、两个位移的约束及约束力。
A) 光滑圆柱形铰链约束。
B）固定铰支座约束。
3、三个位移的约束及约束力。
A ）固定端。
4、一个位移及一个转角的约束及约束力。
A）定向支座（将杆件用两根相邻的等长、平行链杆与地面相连接的支座）。
第五章弹性变形体静力分析基础1．变性固体的基本假设。
连续性假设：固体材料的整个体积内毫无空隙的充满物体。
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种构造称为固定铰支座。
：
建筑力学
4）可动铰支座（滚动支座） 在固定铰链支座的底部安装一排滚轮，可使 支座沿固定支承面滚动。
建筑力学
5）
固定端（插入端）约束
FRA
FAy
FAx
建筑力学
1.4物体的受力分析
1 受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选 择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
在一般工程中，将相对地面静止的物体称为处于平衡 状态。 平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个 力系为平衡力系。
4) 刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。
建筑力学
1.2静力学基本原理 1 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： F2 刚体 F1 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = –F2 作用在同一直线上， 作用于同一个物体上。
建筑力学
力的作用效果取决于力的三要素：力的大小、方 向、作用点。
力的国际单位是 N（牛顿），除国际单位工程中还 常用 kN=1000N 。力是矢量，还需确定其大小和方向。
建筑力学
2）力系的概念 是指作用在物体上的一群力的统称。 合力：如果一个力与一个力系等效，则称这个力
为力系的合力。 3) 平衡的概念
FR
建筑力学
5
作用力和反作用力定律
两物体之间的相互作用力总是同时成对地出现， 其大小相等、方向相反、作用线共线、而且分别 作用在这两个物体上。
建筑力学
1.3约束和约束反力
1 约束和约束反力的概念
自由体： 运动不受限制的物体叫自由体。 非自由体： 运动受限制的物体叫非自由体。
约束：对非自由体某些运动的限制条件称为约束。
建筑力学
第一篇
构件和结构的外效应
物体在外力作用下运动状态的变化称为物体的外 效应。在静力学中物体都处于平衡状态，通过研究物 体的外力平衡条件，即物体的平衡方程，可清楚地知 道静定物体上的外力情况，静力学即是解决构件和结 构的外力问题。
建筑力学
第一章
静力学基础
1.1静力学基本概念
1）力的概念 力是物体之间的相互机械作用，其作用 效应有两个：其一是使物体运动发生变化； 其二是使物体形状、尺寸发生变化。
建筑力学
二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
建筑力学
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 力系对刚体的作用。 3 力的可传性原理 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。
建筑力学
2
受力分析的步骤
①选研究对象；
②去约束，取分离体； ③画上主动力； ④画出约束反力。
建筑力学
[例1]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
建筑力学
[例2]
q
建筑力学
[例3]画出下列各部分的受力图
FB FE
B
G
FB
B
FD
O W FAy D FAx FA A
FD
D
FD
A
建筑力学
约束反力：约束与非自由体联系相互产生了作用力，约束作用于 非自由体上的力称为约束反力。 F
G
FN2
G
约束反 ②方向总是与约束限制的物体运动方向相反； 力特 点： ③作用点在物体与约束的相联系点。
①大小常常是未知的；
FN1
建筑力学
2
常见约束的约束反力
1）柔索约束：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束 绳索类只能受拉， 约束反力作用在接触点， 方向沿绳索背离物体。
建筑力学
受力分析的方法：将该物体所受的各种约束解除，而用 相应的约束反力去代替它们对于物体的作用。这时，物 体在所有主动力和约束力作用下，仍然保持平衡，但物 体已经被抽象成为一个不受任何约束作用的自由体了， 因而就可利用静力学所得出的关于自由刚体的平衡条件 来解决受有各种不同约束的物体的平衡问题。
建筑力学
4
力的平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力
也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构
成的平行四边形的对角线来表示。
FR
FR F1 F2
建筑力学
5
三力平衡的必要条件 刚体受三力作用而平衡，三个力的
作用线必须平行或汇交于同一点。
[证] ∵ F1 , F2 , F 为平衡力系， 3 ∴ FR , F3 也为平衡力系。 又∵ 二力平衡必等值、反向、共线， ∴ 三力 F , F , F必汇交。 1 2 3
T
建筑力学
2）光滑接触面约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体
P
P
N N NA
NB
N
N
建筑力学
3） 光滑圆柱铰链约束
FN
FN
Fx
FN Fy
A
建筑力学
中间铰：如果两个有孔物体用销钉连接
圆柱铰链 A
YA A
XA
约束反力过铰链中心，用XA、YA表示
建筑力学
固定铰支座：物体与固定在地基或机架上的支座 有相同直径的孔，用一圆柱形销钉联结起来，这