建筑力学-绪论和基本概念
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第一章建筑力学的基本概念
1 建筑力学的基本概念
1.2 静力学公理
1.2.2 二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分 条件是：这两个力大小相等、方向相反、且作用在同一直线 上。（等值、反向、共线）
B RB
A
SA A RA
B SB
1 建筑力学的基本概念
1.2.2 二力平衡公理 • 最简单力系的平衡条件。 • 二力平衡公理只适用于单一刚体，而不适用于变形体。 刚体（受压平衡） 变形体（受压不能平衡） • 不能把二力平衡与作用力和反作用力公理混淆。
1 建筑力学的基本概念
1.4 物体的受力分析及受力图
体操运动员做十字支撑
1 建筑力学的基本概念
1.4 物体的受力分析及受力图
选择研究对象
画受力图的步骤
1.2.3 加减平衡力系公理 在作用于刚体的力系中，加上或减去任意个平衡力系， 不改变原力系对刚体的作用效应。 推论：力的可传性原理 作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内的任意点， 而不改变力对刚体的作用效应。
B F A B F1 F2
=
B
F1
F A
=
A
在B点加上一对平衡力 F1和F2，且F1=F2=F
1.2.1 作用力与反作用力公理
两物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相 反、作用线相同，并分别作用在这两个物体上。（即为Newton 第三定律）
注：这个公理概括了两个物体间相互作用力的关系，表明 了作用力和反作用力总是成对出现的。
Fw
Fw
FN ′ FN
作用力与反作用力 （FN，FN′ ）
外效应（使物体的运动状态产生变化） •力的作用效应 内效应（使物体的形状和大小发生改 变，即产生变形）
建筑力学1-绪论
材料力学的任务就是在保证构件满足强度、 刚度和稳定性要求的前提下，以最经济的代价 为构件选择适宜的材料，确定合理的形状和尺 寸，提供必要的理论基础和计算方法。
建筑结构的受力分析——结构力学
建筑物中起支承荷载作用的骨架称为结构。房屋中的屋架、梁、板、 柱、基础等构件或由这些构件联结而成的体系都是结构的典型例子。图 0.1为一工业厂房的结构示意图。 按照几何观点，结构可以分为三类： （1） 杆件结构结构由杆件组成。 （2） 薄壁结构结构的厚度远小于其它两个尺度，如折板、板壳等。 （3） 实体结构结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝等。
力系的简化和力系的平衡问题——静力学
静力学是研究物体在力作用下的平衡规律的科学。 在一般工程问题中，所谓平衡是指物体相对于地球处于静止 或匀速直线运动的状态。 平衡是物体机械运动的一种特殊形式，它的特点是物体的运 动状态不发生变化。 通常，一个物体所受的力不止一个而是若干个。我们把作用 于物体上的一组力，称为力系。 如果物体在力系作用下处于平衡状态，则该力系称为平衡力 系。
建筑力学
第一章 绪论
1，着重于基本概念——掌握力学的最基本概念，建立起力学 的基本概念； 2，着重于分析问题和解决问题——掌握力学分析的基本要求， 能分析和解决问题； 3，着重于与建筑实践环节的联系——掌握建筑上所应用的必 备力学知识；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1-1 建筑力学的任务
一，建筑结构的概念——由构件按合理形状组成的 骨架，用于承担预定荷载和围合组成建筑的支撑 体系叫建筑结构； 二，建筑结构的作用——承担荷载，荷载使结构产 生变形或产生破坏； 三，建筑力学研究的问题—— 1，力系的简化和力系的平衡问题； 2，建筑材料的强度问题；刚度问题，稳定问题； 3，建筑结构的受力分析及几何组成问题。
《建筑力学》第1章
3扭转变形 在一对转向相反、作用面垂直于杆轴线的外力偶作用下， 杆的任意二横截面将发生相对转动，而轴线仍维持直线。 这种变形形式称为扭转（图1.3d）。 4.弯曲变形 在一对转向相反、作用面在杆件的纵向平面（即包含杆 轴线在内的平面）内的外力偶作用下，杆件将在纵向平 面内发生弯曲。这种变形形式称为弯曲（图1.3e）。 工程实际中的杆件可能同时承受不同形式的外力，常常 同时发生两种或两种以上的基本变形，这种变形情况称 为组合变形。本书将先分别讨论杆件的每一种基本变形， 然后再分析比较复杂的组合变形问题
1.1基本概念
1.结构 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。 2.构件 组成结构的各单独部分称为构件。 3.杆件 长度远远大于横截面的高度和宽度的构件称为杆件。 杆件是组成杆系结构的构件。 建筑力学的研究对象就是杆系结构。 4.刚体 刚体是指在力的作用下不变形的物体，或者在力的作用下其内任意 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
a. 确定研究对象，将其从周围物体中分离出来，并画出其简图， 称为画分离体图。研究对象可以是一个，也可以由几个物体组成， 但必须将它们的约束全部解除。 b. 画出全部的主动力和约束力。主动力一般是已知的，故必须画 出，不能遗漏，约束力一般是未知的，要从解除约束处分析，不能 凭空捏造。 c. 不画内力，只画外力。内力是研究对象内部各物体之间的相互 作用力，对研究对象的整体运动效应没有影响，因此不画。但外力 必须画出，一个也不能少，外力是研究对象以外的物体对该物体的 作用，它包括作用在研究对象上全部的主动力和约束力，研究对象 的运动效应取决于外力，与内力无关，这一点初学者应当注意。 d. 要正确地分析物体间的作用力与反作用力，当作用力的方向一 经假定，反作用力的方向必须与之相反。当画由几个物体组成的研 究对象时，物体间的相互作用力是内力，且成对出现，组成平衡力 系，因此也不需画内力，若想分析物体间的相互作用力必须将其分 离出来，单独画受力图，内力就变任何建筑物或机器设备都是由若干构件或零件 组成的。建筑物和机器设备在正常工作的情况 下，组成它们的各个构件通常都受到各种外力 的作用。例如，房屋中的梁要承受楼板传给它 的重量、轧钢机受到钢坯变形时的阻力等。 要想使建筑物和机器设备正常地工作，就必须 保证组成它们的每一个构件在荷载作用下都能 正常地工作，这样才能保证整个建筑物或机械 的正常工作。为了保证构件正常安全地工作， 对所设计的构件在力学上有一定的要求，这里 归纳为如下三点。
《建筑力学》教学课件 绪论
注重理解
不要死记硬背，要理解力 学原理的内在逻辑和物理 意义，提高自己的分析能 力。
多做习题
通过大量习题的练习，加 深对知识点的理解和记忆 ，提高解题能力。
参加学讨论
积极参加学术讨论和交流 ，拓宽自己的思路和视野 ，提高自己的综合素质。
学习建筑力学的注意事项
重视基础
持之以恒
在学习过程中，要重视基础知识的掌 握，不要一开始就追求高深理论。
材料稳定性分析
建筑力学在建筑材料选择中的应用还包括材料稳定性分析，通过计算和分析，确定材料的 稳定性和安全性，预防因材料失稳而产生的安全事故。
材料优化
建筑力学在建筑材料选择中的应用还包括材料优化，通过优化选择，降低建筑的成本和资 源消耗，提高建筑的效益和可持续性。
04
学习方法与建议
学习建筑力学的方法
01
02
03
掌握基本概念
理解力学的基本概念，如 力、力矩、应力、应变等 ，是学习建筑力学的基础 。
系统学习
按照教学大纲的顺序，系 统地学习各章节内容，逐 步掌握建筑力学的基本原 理和方法。
实践应用
通过实验、课程设计和工 程实践，将理论知识与实 际应用相结合，加深对建 筑力学的理解。
学习建筑力学的建议
02
建筑力学概述
建筑力学的定义
建筑力学是一门研究建筑结构中力和运动关系以及变形现象 的科学。它涉及到建筑结构的设计、施工、维护以及安全评 估等方面，是建筑学、土木工程和相关领域的重要基础课程 。
建筑力学主要研究静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等 方面的内容，为建筑设计提供必要的理论支撑和实践指导。
03
04
静力学基础
包括力的概念、平衡条件、力 的合成与分解等
建筑力学绪论
理想弹性体：这种只有弹性变形的物体称为理想弹性体。 弹性范围：只产生弹性变形的外力范围称为弹性范围。 （2）塑性变形：外力消除后，变形不能全部消失而留有残 余，这种不能消失的残余变形称为塑性变形。 一般情况下，物体受力后，既有弹性变形，又有塑性变形， 但工程中常用的材料，在所受外力不超过一定范围时，塑性变 形很小，可忽略不计，认为材料只产生弹性变形而不产生塑性 变形。
工程实例
黑龙江哈尔滨阳明滩大桥
二、建筑力学的研究任务
工程实例
地基失效造成的结构破坏 北川中学第三教学楼五层变成三层， 底层和二层柱被地震力剪断原地坐落并倾斜有近700 名师生遇难
二、建筑力学的研究任务 比萨斜塔
工程实例
二、 建筑力学的研究任务
本课程由理论力学、材料力学和结构力学三大部分组成， 在内容安排上，共分为五个教学模块：
建筑力学绪论
2021年8月15日星期日
§ 0 绪论
一、建筑力学的研究对象 二、建筑力学的任务 三、建筑力学的研究方法 四、学习建筑力学的方法
一、 建筑力学的研究对象
建筑力学的研究对象是-----（建筑物的）结构。
一、 建筑力学的研究对象
基本概念： 荷载
直接主动作用在建 筑物上的力
结构
建筑物中支撑和传递荷 载而起骨架作用的部分
三、 建筑力学的研究方法
工程中构体和零件都是由固体材料制成的，如铸铁、钢、 木材、混凝土等。
变形固体：固体材料在外力作用下或多或少都会产生变形， 我们将这些固体材料称为变形固体。
1、变形的基本类型： 变形固体在外力作用下会产生两种不同性质的变形:
三、 建筑力学的研究方法
（1）弹性变形：当外力消除时，变形也随着消失，这种变 形称为弹性变形;
工程实例
黑龙江哈尔滨阳明滩大桥
二、建筑力学的研究任务
工程实例
地基失效造成的结构破坏 北川中学第三教学楼五层变成三层， 底层和二层柱被地震力剪断原地坐落并倾斜有近700 名师生遇难
二、建筑力学的研究任务 比萨斜塔
工程实例
二、 建筑力学的研究任务
本课程由理论力学、材料力学和结构力学三大部分组成， 在内容安排上，共分为五个教学模块：
建筑力学绪论
2021年8月15日星期日
§ 0 绪论
一、建筑力学的研究对象 二、建筑力学的任务 三、建筑力学的研究方法 四、学习建筑力学的方法
一、 建筑力学的研究对象
建筑力学的研究对象是-----（建筑物的）结构。
一、 建筑力学的研究对象
基本概念： 荷载
直接主动作用在建 筑物上的力
结构
建筑物中支撑和传递荷 载而起骨架作用的部分
三、 建筑力学的研究方法
工程中构体和零件都是由固体材料制成的，如铸铁、钢、 木材、混凝土等。
变形固体：固体材料在外力作用下或多或少都会产生变形， 我们将这些固体材料称为变形固体。
1、变形的基本类型： 变形固体在外力作用下会产生两种不同性质的变形:
三、 建筑力学的研究方法
（1）弹性变形：当外力消除时，变形也随着消失，这种变 形称为弹性变形;
建筑力学完整版全套ppt课件
2 、均匀 料性 的假 力 ，设 学 任 小块材 同料的力
3 、各 材项 料 同
沿不同 相 方 同 向 ， 砖 的 如 素混凝土
本教性 材材 中料
工程实 全 际 是 中 各 材 的 向 钢筋混凝土
三在 、 产 一 弹
荷载 失撤 ， , 这
失的 如) ， 变 ：
四、 超塑 过 载 一部 部分 分 体
杆件 现， 为 错
F F
三、扭转 一对 杆 相 件 反 的
杆件 发 的 生 相 对 邻
四、弯曲 对方 于相 杆 通 体轴的平面） 杆件曲 的线 轴线由
工各 程当 种 中
起本 主组 变 要 题（ 98） 1 4 建筑力学的任 建究 筑 ， 结 力 作度 用 。 ， 下 证常 结 材 工 构
使设 靠 计 又 的 经 结构 足的 强 的 一、 坏张 的 求 是件 要发 在 求
结构都抽象为刚
2、强度问题
主要研 本 究 变 构 形 算 件 形 理论和方法。 要便结 ， 构 应 满 保 满 足 问 决 结 题 如 识 解 问 决 结 题 如 4 、超静 算定结构 介法 绍 法 ， 求 连求 续 是 解 梁
静定问 结题 构。 对强 5、稳定性问题 这里 件 只 下 研 直 在 2 5 问 上 情 题 面 所 定 研 构 性 究 理想变形体。
如：设 结备 构的 活荷 结 载 构 ： 上
如： 的 风 材 、 料 雪
三、 可 按 分 其特点 构 是 上 加 各 显 载 点 荷载达最后 值后 衡 ， 状 结 态 如：机 地 器 震 转 时 压 动 的 动荷载特点
由于 点荷 有 ， 时间而变。
q
F1
F2
第二章
静力学基本概念和物体的 受力分析
3 、各 材项 料 同
沿不同 相 方 同 向 ， 砖 的 如 素混凝土
本教性 材材 中料
工程实 全 际 是 中 各 材 的 向 钢筋混凝土
三在 、 产 一 弹
荷载 失撤 ， , 这
失的 如) ， 变 ：
四、 超塑 过 载 一部 部分 分 体
杆件 现， 为 错
F F
三、扭转 一对 杆 相 件 反 的
杆件 发 的 生 相 对 邻
四、弯曲 对方 于相 杆 通 体轴的平面） 杆件曲 的线 轴线由
工各 程当 种 中
起本 主组 变 要 题（ 98） 1 4 建筑力学的任 建究 筑 ， 结 力 作度 用 。 ， 下 证常 结 材 工 构
使设 靠 计 又 的 经 结构 足的 强 的 一、 坏张 的 求 是件 要发 在 求
结构都抽象为刚
2、强度问题
主要研 本 究 变 构 形 算 件 形 理论和方法。 要便结 ， 构 应 满 保 满 足 问 决 结 题 如 识 解 问 决 结 题 如 4 、超静 算定结构 介法 绍 法 ， 求 连求 续 是 解 梁
静定问 结题 构。 对强 5、稳定性问题 这里 件 只 下 研 直 在 2 5 问 上 情 题 面 所 定 研 构 性 究 理想变形体。
如：设 结备 构的 活荷 结 载 构 ： 上
如： 的 风 材 、 料 雪
三、 可 按 分 其特点 构 是 上 加 各 显 载 点 荷载达最后 值后 衡 ， 状 结 态 如：机 地 器 震 转 时 压 动 的 动荷载特点
由于 点荷 有 ， 时间而变。
q
F1
F2
第二章
静力学基本概念和物体的 受力分析
建筑力学的基本知识
建筑力学的基本知识目录1. 建筑力学基本概念 (3)1.1 建筑力学的定义 (4)1.2 建筑力学的研究对象 (4)1.3 建筑力学的应用领域 (5)2. 建筑材料的力学性质 (6)2.1 材料的强度与变形 (8)2.2 材料的弹性与塑性 (9)2.3 材料的脆性与韧性 (10)3. 建筑结构的基本组成 (12)3.1 结构的组成元素 (13)3.2 结构的受力分析 (14)3.3 结构的稳定性分析 (15)4. 建筑结构的受力分析方法 (16)4.1 静力学分析 (17)4.1.1 静定结构 (19)4.1.2 非静定结构 (20)4.2 动力学分析 (21)4.2.1 自由振动 (22)4.2.2 受迫振动 (23)5. 建筑结构的受力与反力 (24)5.1 反力的产生 (25)5.2 反力的计算方法 (26)5.3 反力的应用 (27)6. 建筑结构的内力分析 (28)6.1 内力的定义 (30)6.2 内力的计算方法 (31)6.3 内力的分布规律 (32)7. 建筑结构的截面性质 (33)7.1 截面的几何性质 (34)7.2 截面的力学性质 (35)7.3 截面的设计原则 (36)8. 建筑结构的稳定性分析 (37)8.1 稳定性的基本概念 (38)8.2 稳定性的分析方法 (39)8.3 稳定性的设计要求 (41)9. 建筑结构的极限状态分析 (42)9.1 极限状态的定义 (43)9.2 极限状态的分析方法 (44)9.3 极限状态的设计原则 (45)10. 建筑结构的计算方法与软件应用 (46)10.1 建筑结构计算的基本方法 (47)10.2 常用建筑结构计算软件介绍 (48)10.3 计算软件在建筑力学中的应用实例 (50)1. 建筑力学基本概念力：力是物体之间相互作用的结果，是使物体产生加速度或形变的物理量。
在建筑力学中，力可以表现为重力、拉力、压力、摩擦力等。
力系：由若干个力组成的系统称为力系。
建筑力学第一章
第一章 绪论
• 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:
• 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:
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35
用 的 方
面积力:
分布力：到的水压力等均为分布力 集中力：若外力作用面积远小于物体表
式
面的尺寸，可作为作用于一点
的集中力。如火车轮对钢轨的
压力等
按 静载： 缓慢加载（a≈0）
时
间 动载： 快速加载（a≠0），或冲击加载
25
内力
外力作用引起构件内部的附加相互作用力。
求内力的方法－－截面法
1、切 2、留 3、代 4、平
11
1-1材料力学的任务
构件的承载能力
强 度(strength)：抵抗破坏的能力 刚 度(stiffness)：抵抗变形的能力 稳定性(stability)：保持原有平衡
状态的能力
构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的 形状有关，而且与所用材料的力学性能有关， 因此除了理论分析，还必须有实验。
12
建筑力学（二）
1
第一章 绪论和基本概念
2
材料力学简史
古代建筑结构
chuán
传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构 3
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨 900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔
4
古代建筑结构
都江堰安澜索桥
5
古代建筑结构
23
注意：变形体与刚体的区别 思考：理论力学中有关定理是否适用?
例如：材料力学中研究杆件的变形问题时，
可否允许应用力的可移性原理?
力的可传性公理：
变形不等效
力线平移定理：
变形不等效
24
1-3外力、内力及应力的概念
外力：
按 体积力:是连续分布于物体内部各点的力
外
力
如物体的自重和惯性力
作
如油缸内壁的压力，水坝受
28
1-4位移、变形及应变的概念
CC’ E E’
线应变
应变
切应变
D
F
线位移
位移 角位移
A
AA
D’
变形 A’
线变形 CD CD
角变形 DCE DCE
m
CD CD CD
lim CD CD
D C CD
m
2
DCE
lim DCE
D C
E C
2
29
1-5 构件的分类 杆件的基本变形
构件的分类： 杆件、板壳*、块体*
建于隋代（605年）的河北赵州桥 桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨
6
高层建筑
钢混结构建筑，用钢7万8千吨
7Hale Waihona Puke 大跨度桥梁历时四年修建，1937年通车，10万多吨钢材。
8
桥梁结构
9
航空航天器
10
材料力学的问题无处不在，所以我们需要学习和 研究。尤其是土木与建筑类学生。
1.选择什么样的材料？ 2.选择什么样的结构形式？ 3.结构尺寸？
直杆： 等截面直杆、变截面直杆
按轴线分
杆件： 折杆：等截面折杆、变截面折杆*
曲杆： 等截面曲杆、变截面曲杆*
30
杆件的基本变形： 拉（压）、剪切、扭转、弯曲
拉压变形
31
剪切变形
32
扭转变形
33
弯曲变形
34
小结
本章主要介绍了：
材料力学的任务 变形固体的基本假设 外力、内力及应力的概念 位移、变形及应变的概念 构件的分类 杆件的基本变形
F5
F1
F2 F5
F1
F2
m F4
m
F3
F4
F3 26
以轴力为例
m
1、轴力：横截面上的内力
F
F 2、截面法求轴力
m
切: 假想沿m-m横截面将杆
F
FN
切开
留: 留下左半段或右半段
FN
F
代: 将抛掉部分对留下部分
Fx 0 FN F 0 的作用用内力代替
FN F
平: 对留下部分写平衡方程
求出内力即轴力的值 27
A
弹性变形与塑性变形
δ1
δ远小于构件的最小
尺寸，所以通过节点平衡求
C
B
δ2
各杆内力时，把支架的变形 略去不计。计算得到很大的 简化。
F
22
材料的力学模型
均匀、连续、各向同
性 的可变形固体，且在大多数场合下局限在弹性变形
范围内和小变形条件下进行研究 。
理论分析三方面：（a）平衡关系； （b）物理关系； （c）几何关系。
应力
F A C
F4 F3
p
C
F4 F3
•一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向
都将趋于一定极限，得到 p lim F dF
应力总量P 可以分解成:
A0 A dA
垂直于截面的分量σ－－正应力
平行于截面的分量τ－－切应力
应力的国际单位为Pa 1N/m2= 1Pa（帕斯卡）
1MPa = 106Pa 1GPa = 109Pa
设计出的结构要有承载能力
安全
用材越少越好
经济
任务：研究构件的强度、刚度、稳定性，为工程设计提供理论 依据和计算方法。
13
典型案例：
重庆彩虹桥坍塌
14
1940.11.7
美国华盛顿州塔库马(Tacoma)大桥坍塌
15
比 萨 斜 塔
16
高600米的广州电视塔
17
18
19
20
21
•小变形与线弹性范围
用 的 方
面积力:
分布力：到的水压力等均为分布力 集中力：若外力作用面积远小于物体表
式
面的尺寸，可作为作用于一点
的集中力。如火车轮对钢轨的
压力等
按 静载： 缓慢加载（a≈0）
时
间 动载： 快速加载（a≠0），或冲击加载
25
内力
外力作用引起构件内部的附加相互作用力。
求内力的方法－－截面法
1、切 2、留 3、代 4、平
11
1-1材料力学的任务
构件的承载能力
强 度(strength)：抵抗破坏的能力 刚 度(stiffness)：抵抗变形的能力 稳定性(stability)：保持原有平衡
状态的能力
构件的强度、刚度和稳定性不仅与构件的 形状有关，而且与所用材料的力学性能有关， 因此除了理论分析，还必须有实验。
12
建筑力学（二）
1
第一章 绪论和基本概念
2
材料力学简史
古代建筑结构
chuán
传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构 3
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔 塔高9层共67.31米，用木材7400吨 900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔
4
古代建筑结构
都江堰安澜索桥
5
古代建筑结构
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注意：变形体与刚体的区别 思考：理论力学中有关定理是否适用?
例如：材料力学中研究杆件的变形问题时，
可否允许应用力的可移性原理?
力的可传性公理：
变形不等效
力线平移定理：
变形不等效
24
1-3外力、内力及应力的概念
外力：
按 体积力:是连续分布于物体内部各点的力
外
力
如物体的自重和惯性力
作
如油缸内壁的压力，水坝受
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1-4位移、变形及应变的概念
CC’ E E’
线应变
应变
切应变
D
F
线位移
位移 角位移
A
AA
D’
变形 A’
线变形 CD CD
角变形 DCE DCE
m
CD CD CD
lim CD CD
D C CD
m
2
DCE
lim DCE
D C
E C
2
29
1-5 构件的分类 杆件的基本变形
构件的分类： 杆件、板壳*、块体*
建于隋代（605年）的河北赵州桥 桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨
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高层建筑
钢混结构建筑，用钢7万8千吨
7Hale Waihona Puke 大跨度桥梁历时四年修建，1937年通车，10万多吨钢材。
8
桥梁结构
9
航空航天器
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材料力学的问题无处不在，所以我们需要学习和 研究。尤其是土木与建筑类学生。
1.选择什么样的材料？ 2.选择什么样的结构形式？ 3.结构尺寸？
直杆： 等截面直杆、变截面直杆
按轴线分
杆件： 折杆：等截面折杆、变截面折杆*
曲杆： 等截面曲杆、变截面曲杆*
30
杆件的基本变形： 拉（压）、剪切、扭转、弯曲
拉压变形
31
剪切变形
32
扭转变形
33
弯曲变形
34
小结
本章主要介绍了：
材料力学的任务 变形固体的基本假设 外力、内力及应力的概念 位移、变形及应变的概念 构件的分类 杆件的基本变形
F5
F1
F2 F5
F1
F2
m F4
m
F3
F4
F3 26
以轴力为例
m
1、轴力：横截面上的内力
F
F 2、截面法求轴力
m
切: 假想沿m-m横截面将杆
F
FN
切开
留: 留下左半段或右半段
FN
F
代: 将抛掉部分对留下部分
Fx 0 FN F 0 的作用用内力代替
FN F
平: 对留下部分写平衡方程
求出内力即轴力的值 27
A
弹性变形与塑性变形
δ1
δ远小于构件的最小
尺寸，所以通过节点平衡求
C
B
δ2
各杆内力时，把支架的变形 略去不计。计算得到很大的 简化。
F
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材料的力学模型
均匀、连续、各向同
性 的可变形固体，且在大多数场合下局限在弹性变形
范围内和小变形条件下进行研究 。
理论分析三方面：（a）平衡关系； （b）物理关系； （c）几何关系。
应力
F A C
F4 F3
p
C
F4 F3
•一点的应力：当面积趋于零时，平均应力的大小和方向
都将趋于一定极限，得到 p lim F dF
应力总量P 可以分解成:
A0 A dA
垂直于截面的分量σ－－正应力
平行于截面的分量τ－－切应力
应力的国际单位为Pa 1N/m2= 1Pa（帕斯卡）
1MPa = 106Pa 1GPa = 109Pa
设计出的结构要有承载能力
安全
用材越少越好
经济
任务：研究构件的强度、刚度、稳定性，为工程设计提供理论 依据和计算方法。
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典型案例：
重庆彩虹桥坍塌
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1940.11.7
美国华盛顿州塔库马(Tacoma)大桥坍塌
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比 萨 斜 塔
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高600米的广州电视塔
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•小变形与线弹性范围