建筑力学课件1

论
轴向拉压
扭
转
弯
曲
剪切
轴向拉压—内力为轴力。如拉、撑、活塞杆、钢缆、柱。
扭转 —内力为扭矩。如各种传动轴等。 (轴) 弯曲—内力为剪力弯矩。如桥梁、房梁、地板等。(梁) 剪切—内力为剪力 。如销、铆钉、螺栓、键等 （连接件）
绪
论
绪
论
第二章 静力学的基本概念
● 力的概念
力是物体之间相互的机械作用。这种作用使物体的机械运 动状态发生变化或使物体发生变形。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。静力学中主要 讨论力的外效应。 应当指出，既然力是物体之间相互的机械作用，力就不能 脱离物体而单独存在。在分析物体受力时，必须搞清哪个是施 力体，哪个是受力体。 实践证明，力对物体的作用效应取决于以下三个要素： (1) 力的大小。指物体间相互作用的强弱程度。国际单位 制(SI)中，力的单位为牛[顿](N)或千牛[顿](KN)。 (2) 力的方向。通常包含力的方位和指向两个含义。例如 重力的方向是“铅垂向下”，“铅垂”是指力的方位；“向下” 是说力的指向。 (3) 力的作用点。力的作用点是指力在物体上作用的位置。
力偶的转动效应与转动中心的位置 无关，所以力偶在作用平面内可任意移 动。 力偶特性二： 力偶的合力为零，所以力偶的效应
只能与转动效应平衡，即只能与力偶或
力矩平衡，而不能与一个力平衡。
力偶系的合成 作用在一个物体上的一组力偶称为一个力偶
系。力偶系的合成结果为一个合力偶M。 即：
M M1 M 2 M n M
绪
论
第一章
一、引言
绪论
建筑力学是一门技术基础课程，它为土木工程的结构 设计及施工现场受力问题的解决提供基本的力学知识 和计算方法。
绪
论
石拱桥
绪
论
斗 拱 结 构
廊桥
框架电梯公寓
绪
论
埃菲尔铁塔
高320.7米
绪
论
钢塔耸立在大桥南北两侧，高342米， 钢塔之间的大桥 跨度达1280米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距 大吊桥之一,从海面到桥中心部的高度约60米 .宽27.4 米,长2000多米
力的转动效应——力矩 M 可由下式计算：
M = ± FP ·d
式中：FP 是力的数值大小，d 是力臂，逆时针转取正号，常 用单位是 KN-m 。力矩用带箭 头的弧线段表示。 集中力引起的力矩直接套用公式进行计算； 对于均布线荷载引起的力矩，先计算其合力，再 套用公式进行计算。
力矩的特性
1、力作用线过矩心，力矩为零；
绪
论
2．均匀连续假设 假设变形固体在其整个体积内用同种介质 毫无空隙的充满了物体。 3．各向同性假设 假设变形固体沿各个方向的力学性能均相 同。 4．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，称这一类变形为小变形。
绪
三 、 杆 件 基 本 变 形
即，合力为原两力的矢量和。 矢量表达式：R= F1+F2 推论：力的三角形法则
A F1
F2
R
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四、三力平衡汇交定理 一刚体受不平行的三力作用而平衡时，此三 力的作用线必共面且汇交于一点。
此定理说明了不平行的三个力平衡的必要条件，当两个力 的作用线相交时，可用来确定第三个力作用线的方位。
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五、作用力和反作用力定律 两个物体间的相互作用的一对力，总是大小相等， 方向相反，作用线相同，并分别而且同时作用于这 两个物体上。
2、力沿作用线移动，力矩不变。
合力矩定理
一个力对一点的力矩等于它的两个分力对
同一点之矩的代数和。
例 1 求图中荷载对A、B两点之矩
(a) 解： 图（a）： MA = - 8×2 = -16 kN · m
(b)
MB = 8×2 = 16 kN · m
图（b）： MA = - 4×2×1 = -8 kN ·m MB = 4×2×1 = 8 kN ·m
一般说来，力的作用位置并不在一个点上，而是分布在物 体的某一部分面积或体积上。例如，蒸汽压力作用于整个容器 壁，这就形成了面积分布力；重力作用于物体的每一点，又形 成了体积分布力。但是在很多情况下，可以把分布在物体上某 一部分的面积或体积上的力简化为作用在一个点上。例如，手 推车时，力是分布在与手相接触的面积上，但当接触面积很小 时，可把它看作集中作用于一点；又如重力分布在物体的整个 体积上，在研究物体的外效应时，也可将它看作集中作用于物 体的重心。这种集中作用于一点的力，称为集中力。这个点称 为力的作用点。 力的三要素表明力是一矢量。它可用一有向线段来表示， 如图1.1所示。线段的长度按一定比例尺表示力的大小；线段的 方位角和箭头的指向表示力的方向；线段的起点或终点表示力 的作用点。通过力的作用点，沿力的方向画出的直线，称为力 的作用线。本书中用黑斜体字母表示矢量，如力表示力矢量； 而用普通字母表示这个矢量的大小。
例2
求图中力对A点之矩
解：将力F沿X方向和Y方向 等效分解为两个分力，由 合力矩定理得：
M A Fx d x Fy d y
由于 dx = 0 ，所以：
2 M A Fy d y 20 2 28.28kN m 2
力偶和力偶矩 力偶 —— 大小相等的二个反向平行力称之为一
iy
F1 cos 60 F2 cos30 F3 cos 45 F4 cos 45 112.3N
FR Fx2 Fy2 ( Fix )2 ( Fiy ) 2
Fx Fix 129.3 cos FR , i 0.7548 FR FR 171.3
推论 (力在刚体上的可传性) 作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动 到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用 效应。
F A
=
B F A F2
F1
=
A
29
B
F1
三、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为作用于同 一点的一个合力。合力的大小与方向由原两力为 邻边而作出的平行四边形的对角线来确定。
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论
1、杆件及杆系结构
杆它的几何特征是细而长， 即l>>h，l>>b。杆又可分为直杆和曲杆。
绪
论
2、薄壁结构
薄壁结构它的几何特征是宽而薄 即a>>t，b>>t。 平面形状的称为板，曲面形状称为壳。
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论
3、实体结构
实体结构它的几何特征是三个方向的尺寸都是 同量级的。
绪
论
建筑力学研究的内容
几何不变是结构按一定的几何规律组合在一起， 且在荷载作用下其几何形状不发生改变。 强度是结构抵抗破坏的能力 刚度是结构抵抗变形的能力 稳定性是结构保持原有平衡形态的能力 建筑力学的任务：是通过研究结构的强度、刚 度、稳定性；材料的力学性能；结构的几何组 成规则，在保证结构既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 截面形状和尺寸提供计算理论及计算方法。
x
a1
投影： X=Fcosα Y=-Fsinα
b1
分力大小： FX=Fcosα FY=Fsinα α为F与x轴所夹的锐角
讨论：α=00 α=900时，X、Y的大小
y
F
y
y
F F
Y
O
Y
X
x
Y
O
X
x
O
X
x
可见， 力 F在垂直坐标轴 x、y上的投影分量与沿轴 分解的分力大小相等。
讨论：力的投影与分量
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吉隆坡 石油双子大厦
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钢 结 构 高 层 建 筑
绪
论
绪
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一、建筑力学的任务
力学是研究物体机械运动规律的学科。 建筑力学主要研究建筑物或构筑物中的结构或构件。
建筑结构是在建筑物或构筑物中起骨架 (承受和传递荷载)作用的主要物体。
组成建筑结构的基本部件称为构件
构件的分类
绪
论
结构——建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。 构件——组成结构的单个部件。
[例] 吊灯
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力的投影
平面汇交力系是简单力系，是研究复杂力系的基础。平面汇交力系的合成有两种 方法。 1、几何法—用力的三角形法则或力的多边形法制求合力的方法，是一种定性的 粗略的计算方法 （1）两个汇交力的合成
2. 多个共点力的合成
R
F2 F1
R
F1
F4 F5
F2 F1
F5
F3
F4
R
F2
O
F3 c) 汇交力系
4 20kN + 0 50kN 20kN 5
【例2-3】 已知：
= F1 200 N，
= F2 300 N
，
= F3 100 N，
F4= 250 N，求图所示平面汇交力系的合力。
【解】
F
4
F
i 1
i 1 4
ix
F1 cos30 F2 cos 60 F3 cos 45 F4 cos 45 129.3N
力 F在相互不垂直的轴 x、y'上的投影分 量与沿轴分解的分力大小是不相等的。
（2）合力投影定理：合力在任一轴上的投影等于各分
力在该轴上之投影的代数和。 由合力投影定理有： Rx=X1+X2+…+Xn=X ac- =Y Ry=Y1+Y2+…+Yn
R
F2 F1
bc=ab
2
a
b
c x
合力：
R Rx 2 Ry
O
O
b) 力三角形
a) 平行四边形法则