【土木建筑】建筑力学1

1、绪绪 论论一、建筑力学的研究对象一、建筑力学的研究对象 建筑结构建筑结构是在建筑物或构筑物中起骨架是在建筑物或构筑物中起骨架( (承受和传递荷载承受和传递荷载) )作用的主要物体。作用的主要物体。变形固体变形固体是在外力作用下，会产生变形的固体是在外力作用下，会产生变形的固体。 变形固体在外力作用下会产生两种性质的变形：变形固体在外力作用下会产生两种性质的变形：弹性变形弹性变形当外力消除时，变形随着消失的变形；当外力消除时，变形随着消失的变形；塑性变形塑性变形当外力消除后，不能消失的变形。当外力消除后，不能消失的变形。当塑性变形很小，忽略不计，认为只有弹性变形，当塑性变形很小，忽略不计，认为只

2、有弹性变形，这种只有弹性变形的变形固体称为这种只有弹性变形的变形固体称为完全弹性体完全弹性体。 组成建筑结构的基本部件称为组成建筑结构的基本部件称为构件构件 (structural elements )(structural elements )。0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响

3、线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 二、变形固体的基本假设二、变形固体的基本假设1 1均匀连续假设均匀连续假设假设变形固体在其整个体积内用同种介质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。毫无空隙的充满了物体。2 2各向同性各向同性( (isotropyisotropy ) )假设假设假设变形固体沿各个方向的力学性能均相假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。同。3 3小变形假设小变形假设在实际工程中，构件在荷载作用下，构件在荷载作用下，其变形与构件的原尺寸相比通常很小，其变形与构件的原尺寸相比通常很小，可以忽略不计，称这一类变形为可以忽略不计，称这一类变形为小变形小变形。

4、 绪绪 论论0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 三、杆件及杆系结构三、杆件及杆系结构杆杆( (barbar ) ) 它的几何特征是细而长，它的几何特征是细而长，即即lhlh，lblb。杆又可分为直杆和曲杆。杆又可分为直杆和曲杆。 绪绪 论论0

5、0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 板和壳板和壳( (plateplate and and shellshell) ) 它的几何特征是宽它的几何特征是宽而薄，即而薄，即atat，btbt。平面形状的称为平面形状的称为板板，曲面形状称为，曲面形状称为

6、壳壳。 绪绪 论论0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 块体块体(boxbox) 它的几何特征是三个方向的尺寸都是它的几何特征是三个方向的尺寸都是同量级的。同量级的。绪绪 论论0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3

7、 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 薄壁杆薄壁杆它的几何特征是长、宽、厚三个它的几何特征是长、宽、厚三个尺寸都相差很悬殊，即尺寸都相差很悬殊，即lbtlbt。绪绪 论论建筑力学的对象建筑力学的对象是是均匀连续的、各向均匀连续的、各向同性的、弹性变形同性的、弹性变形的固体，且限于小的固体，且限于小变形范围的杆件和变

8、形范围的杆件和杆件组成的杆系结杆件组成的杆系结构。构。杆系结构杆系结构是由是由杆件组成的结构杆件组成的结构0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 2 2 建筑力学的任务建筑力学的任务平衡平衡( (equilibriumequilibrium ) )

9、 是结构相对于地球保持静止状是结构相对于地球保持静止状态或匀速直线平移。态或匀速直线平移。 强度强度( (strengthstrength ) )是结构抵抗破坏的能力是结构抵抗破坏的能力 刚度刚度( (stiffnessstiffness ) )是结构抵抗变形的能力是结构抵抗变形的能力 稳定性稳定性( (stabilitystability ) )是结构保持原有平衡形态的能力是结构保持原有平衡形态的能力 建筑力学的任务：建筑力学的任务：是通过研究结构的强度、刚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

10、济节约的成规则，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。截面形状和尺寸提供计算理论及计算方法。绪绪 论论0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回

11、返回 3 3 建筑力学的分析方法建筑力学的分析方法建筑结构分析方法：建筑结构分析方法：包括理论分析、包括理论分析、实验分析和数值分析三个方面。实验分析和数值分析三个方面。理论分析理论分析实验分析实验分析计算结构计算结构实际结构实际结构计算模型计算模型实验模型实验模型建筑力学是一门力学的分支课程，在学习是要建筑力学是一门力学的分支课程，在学习是要注重对基本概念的理解，同时要学习力学的基注重对基本概念的理解，同时要学习力学的基本研究方法，提高分析问题和解决问题的能力。本研究方法，提高分析问题和解决问题的能力。 重视力学分析和工程实际相联系；重视分析能重视力学分析和工程实际相联系；重视分析能力、计算

12、能力、自学能力、表达能力、创新能力、计算能力、自学能力、表达能力、创新能力的培养。力的培养。绪绪 论论0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础1.1 1.1 力的性质、力在坐标轴上的投影力的性质、力在坐标轴上

13、的投影力力( (forceforce) )是物体间相互的是物体间相互的机械作用机械作用 力对物体力对物体作用效应作用效应( (effect of an actioneffect of an action ) )： 一是使物体的机械运动状态发生改变，一是使物体的机械运动状态发生改变，叫做力的运动效应或外效应。叫做力的运动效应或外效应。 二是使物体的形状发生改变，二是使物体的形状发生改变，叫做力的变形效应或内效应。叫做力的变形效应或内效应。1.1.1 1.1.1 力的定义力的定义0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5

14、5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 力的大小力的大小 、力的方向力的方向 、力的作用点力的作用点 。1.1.3 1.1.3 力的图示法力的图示法1.1.2 1.1.2 力的三要素：力的三要素：力具有大小和方向，力具有大小和方向，所以说力是矢量所以说力是矢量( (vectorvector ) )。可以用一带箭头的直可以用一带箭头的直线段将力的三要素线段将力的三要素

15、表示出来，表示出来，如图如图1.11.1所示。所示。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 力的定义力的定义 力是物体间相互间的机械作用。力是物体间相互间的机械作用。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础

16、力的效应力的效应 使物体的机械运动状态发生改变，叫做力使物体的机械运动状态发生改变，叫做力的运动效应或外效应。使物体的形状发生改变，的运动效应或外效应。使物体的形状发生改变，叫做力的变形效应或内效应。叫做力的变形效应或内效应。力的三要素力的三要素 力的大小、方向、作用点称为力的三要素。力的大小、方向、作用点称为力的三要素。力的表示法力的表示法 力是一个矢量，用力是一个矢量，用带箭头的直线段来表示，如右图所带箭头的直线段来表示，如右图所示（虚线为力的作用线）。示（虚线为力的作用线）。0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉

17、压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 力的单位力的单位 力的国际单位是牛顿力的国际单位是牛顿(n)(n)或千牛顿（或千牛顿（knkn）。）。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础力系的定义力系的定义 作用于同一个物体上的一组力。作用于同一个物体上的一组力。 力系力系(system of forces )的分类的分类 各力的作用线都在同一平面内的力系各力的

18、作用线都在同一平面内的力系 称为平面力系；称为平面力系； 各力的作用线不在同一平面内的力系各力的作用线不在同一平面内的力系 称为空间力系。称为空间力系。0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 平面力偶系平面力偶系： 若干个若干个力偶力偶( (cou

19、plecouple) )（一对大小相等、指向相反、作用（一对大小相等、指向相反、作用线平行的两个力称为一个力偶）组成的力系。线平行的两个力称为一个力偶）组成的力系。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础平面力系的分类平面力系的分类平面汇交力系平面汇交力系： 各力作用线都汇交于同一点的力系。各力作用线都汇交于同一点的力系。0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移

20、计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 平面力系的分类平面力系的分类平面平行力系平面平行力系： 各力作用线平行的力系。各力作用线平行的力系。平面一般力系平面一般力系： 各力作用线既不汇交又不平行的平面力系。各力作用线既不汇交又不平行的平面力系。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010

21、压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 等效力系等效力系 ( (equivalent force systemequivalent force system ) ) 指两个力指两个力( (系系) )对物体的作用效果完全相同。对物体的作用效果完全相同。平衡力系平衡力系( (equilibrium force system equilibrium force system ) ) 力系作用下使物体平衡的力系。力系作用下使物体平衡的力系。合力与分力合力与分力若一个力与一个力系等效。则这个力

22、若一个力与一个力系等效。则这个力称为该力系的合力，而力系中的各个力称称为该力系的合力，而力系中的各个力称为该合力的一个分力。为该合力的一个分力。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 刚体刚体( (rigid

23、 bodyrigid body ) ) 在任何外力的作用下，大小和形状始在任何外力的作用下，大小和形状始终保持不变的物体。终保持不变的物体。例如例如: : 桥梁在车辆、人群等荷载作用下的最大桥梁在车辆、人群等荷载作用下的最大竖直变形一般不超过桥梁跨度的竖直变形一般不超过桥梁跨度的1/7001/7001/9001/900。物体的微小变形对于研究物体的平衡。物体的微小变形对于研究物体的平衡问题影响很小，因而可以将物体视为不变形问题影响很小，因而可以将物体视为不变形的理想物体的理想物体刚体刚体第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶

24、3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 cosxpff sinypff 力在坐标轴上的投影 22pxyffftanyxff已知合力求分力公式：已知分力求合力公式：第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉

25、压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 例1.1 试求图1.3中各力在轴上的投影，投影的正负号按规定观察判定。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9

26、9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 11cos45100 0.70770.7xffn11sin45100 0.70770.7yffn22cos60100 0.550xffn 22sin60100 0.86686.6yffn33cos30100 0.86686.6xffn 33sin30100 0.550yffn 例1.1题解：第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面

27、力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 55sin90100 1100yffn 55cos90100 00xff 66sin0100 00yff66cos0100 1100xffn 44sin60100 0.86686.6yffn 44cos60100 0.550xffn第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础例1.1题解：0 0 绪

28、论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 12rxxxxnxifffff12ryyyynyifffff力投影的要点：力投影的要点： 力平移力在坐标轴上投影不变；力平移力在坐标轴上投影不变； 力垂直于某轴，力在该轴上投影为零；力垂直于某轴，力在该轴上投影为零；

29、力平行于某轴，力在该轴上投影的绝对力平行于某轴，力在该轴上投影的绝对 值为力的大小。值为力的大小。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础合力投影定理：合力投影定理： 平面汇交力系的合力在任一轴上的投影，平面汇交力系的合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。即：等于各分力在同一轴上投影的代数和。即：0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算12

30、12力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 二力平衡公理二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体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，这两个力大小平衡的必要和充分条件是，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。相等，方向相反，作用在同一条直线上。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9

31、组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 上述的二力平衡公理对于刚体是充分的也是必要的，而对于变形体只是必要的，而不是充分的。如图1.5所示的绳索的两端若受到一对大小相等、方向相反的拉力作用可以平衡，但若是压力就不能平衡。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯

32、曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 受二力作用而处于平衡的杆件或构件称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法

33、1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 在作用于刚体上的任意力系中，加上在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。刚体的作用效果。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础力的可传性原理力的可传性原理 作用于刚体上的力可沿其作用线移动作用于刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不会改变该力对刚到刚体内任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效应。体的作用效应。0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶

34、3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形10

35、10压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 力的平行四边形法则力的平行四边形法则 ( (parallelogram of forcesparallelogram of forces ) ) 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对以原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。角线矢量来表示。 第第1 1章章 建筑

36、力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 一刚体受共面不平行的三力作用而平一刚体受共面不平行的三力作用而平衡时，此三力的作用线必汇交于一点。衡时，此三力的作用线必汇交于一点。第第1 1章章 建筑力

37、学基础建筑力学基础作用与反作用定律作用与反作用定律 两个相互作用物体之间的作用力与反两个相互作用物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，沿同一直线作用力大小相等，方向相反，沿同一直线且分别作用在这两个物体上。且分别作用在这两个物体上。0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线

38、 练习练习 思考思考 返回返回 任何建筑物在施工过程中以及建成后的使用过程中，都要受到各种各样的作用，这种作用造成建筑物整体或局部发生变形、位移甚至破坏。例如，建筑物各部分的自重、人和设备的重力、风力、地震，温度变化等等。其中建筑物的自重、人和设备的重力、风力等作用称为直接作用直接作用，在工程上称为荷载荷载( (loadload ) )；而地震，温度变化等作用称为间接作用间接作用。工程中，有时不严格区分直接作用或间接作用，对引起建筑物变形、位移甚至破坏的作用一概称之为荷载荷载。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平

39、面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 在工程中，作用在结构上的荷载是多在工程中，作用在结构上的荷载是多种多样的。为了便于力学分析，需要从不种多样的。为了便于力学分析，需要从不同的角度，将它们进行分类。同的角度，将它们进行分类。1 1、荷载按其作用时间的长短分为、荷载按其作用时间的长短分为 永久荷载永久荷载( (dead l

40、oaddead load ) )、可变荷载、可变荷载( (imposed loadimposed load) ) 和偶然荷载。和偶然荷载。3 3、荷载按作用位置是否变化分为、荷载按作用位置是否变化分为 移动荷载和固定荷载。移动荷载和固定荷载。2 2、荷载按作用在结构上的性质分为、荷载按作用在结构上的性质分为 静力荷载静力荷载( (steady loadsteady load) )和动力荷载和动力荷载( (dynamic loaddynamic load) ) 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础荷载的分类荷载的分类0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3

41、平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 4 4、荷载按其作用在结构上的分布情况分为、荷载按其作用在结构上的分布情况分为 分布荷载分布荷载( (uniform loaduniform load ) )和和 集中荷载集中荷载( (concentrated loadconcentrated load ) )。集中荷载集中荷载 分

42、布范围很小，可近似认为作用在一点的荷载；分布范围很小，可近似认为作用在一点的荷载；线分布荷载线分布荷载 沿直线或曲线分布的荷载（单位：沿直线或曲线分布的荷载（单位：kn/mkn/m）；）；面分布荷载面分布荷载 沿平面或曲面分布的荷载（单位：沿平面或曲面分布的荷载（单位：kn/mkn/m2 2）；）；体分布荷载体分布荷载 沿物体内各点分布的荷载（单位：沿物体内各点分布的荷载（单位：kn/mkn/m3 3）。）。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成

43、几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 工程中，荷载的分布情况往往比较复杂，工程中，荷载的分布情况往往比较复杂，在很多情况下，都可简化为沿直线和平面在很多情况下，都可简化为沿直线和平面均匀分布的荷载进行分析计算。均匀分布的荷载进行分析计算。分布荷载分布荷载 (uniform load ) 的合力计算的合力计算 分布荷载的合力作用在分布区域的中心，分布荷载的合力作用在分布区域的中心，指向不变，其

44、大小等于分布集度指向不变，其大小等于分布集度 的大小的大小q q乘以分布范围。乘以分布范围。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触约束反力位于约束与被约束物体的连接或

45、接触处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相反。运用这个准则，可确定约束反力的方向相反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。向和作用点的位置。 约束与约束反力第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础 限制物体运动的物体称为约束物体，简称限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束约束(support )。约束必然对被约束物体有力的。约束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为这种力称为约束反力约束反力(reaction )，简称反力。，简称反力。0 0 绪论绪论1 1

46、力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 用柔软的皮带、绳索、链条阻碍用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。物体运动而构成的约束叫柔体约束。这种约束作用是将物体拉住，且柔体这种约束作用是将物体拉住，且柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以约束只能受拉力，

47、不能受压力，所以约束反力一定通过接触点，沿着柔体约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒中心线背离被约束物体的方向，且恒为拉力，如图为拉力，如图1.141.14中的力。中的力。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础1 1柔体约束柔体约束0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分

48、配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。这种中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。这种约束不论接触面的形状如何，都只能在接触面的公法约束不论接触面的形状如何，都只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑接触线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力，如图约束的物体，只能是压力，如图1.151.15中的力。中的力。 第

49、第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础2 2光滑接触面约束光滑接触面约束0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直面移动（不限制转动

50、），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。 xyr第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础3 3、光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）、光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思

51、考思考 返回返回 链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿所形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但链杆轴线方向上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆约不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础4 4链杆约束链杆约束0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与

52、力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础 工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，称为称为支座支座。在工程上常常通过支座将构件支承在。在工程上常常通过支座将构件支承在基础或另一静止的构件上。支座对构件就是一种基础或另一静止的构件上。

53、支座对构件就是一种约束。支座对它所支承的构件的约束反力也叫约束。支座对它所支承的构件的约束反力也叫支支座反力座反力。支座的构造是多种多样的，其具体情况。支座的构造是多种多样的，其具体情况也是比较复杂的，只有加以简化，归纳成几个类也是比较复杂的，只有加以简化，归纳成几个类型，才便于分析计算。型，才便于分析计算。 建筑结构的支座通常分为建筑结构的支座通常分为固定铰支座固定铰支座，可可动铰支座动铰支座，和，和固定固定( (端端) )支座支座三类。三类。 0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成

54、几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 图图1.18(a)1.18(a)是是固定铰支座的示意图固定铰支座的示意图。构件与支座用光滑。构件与支座用光滑的圆柱铰链联接，构件不能产生沿任何方向的移动，但可的圆柱铰链联接，构件不能产生沿任何方向的移动，但可以绕销钉转动，可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链约以绕销钉转动，可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链约束相同，即约束反力一定作用于接触点，通过销钉中心

55、，束相同，即约束反力一定作用于接触点，通过销钉中心，方向未定。方向未定。固定铰支座的简图固定铰支座的简图如图如图1.18(b)1.18(b)所示。所示。约束反力约束反力如图如图1.18(c)1.18(c)所示，可以用所示，可以用f frara和一未知方向角和一未知方向角 表示，也可表示，也可以用一个水平力以用一个水平力f fxaxa和垂直力和垂直力f fyaya表示。表示。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础1 1固定铰支座固定铰支座0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成

56、7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 图图l.20(a)l.20(a)是是可动铰支座的示意图可动铰支座的示意图。构件与支。构件与支座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的移动。所以，它的约束

57、反力的作用点就是约束与移动。所以，它的约束反力的作用点就是约束与被约束物体的接触点、约束反力通过销钉的中心，被约束物体的接触点、约束反力通过销钉的中心，垂直于支承面，方向可能指向构件，也可能背离垂直于支承面，方向可能指向构件，也可能背离构件，视主动力情况而定。这种构件，视主动力情况而定。这种支座的简图支座的简图如如1.20(b)1.20(b)所示，所示，约束反力约束反力如图如图1.20(c)1.20(c)所示。所示。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础2 2可动铰支座可动铰支座0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向

58、拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算

59、1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墙中，一端悬空如图在墙中，一端悬空如图1.22(a)1.22(a)，这样的支座叫，这样的支座叫固定端支座固定端支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移动，。在嵌固端，既不能沿任何方向移动，也不能转动，所以固定端支座除产生水平和竖直也不能转动，所以固定端支座除产生水平和竖直方向的约束反力外，还有一个约束反力偶方向的约束反力外，还有一个约束反力偶( (力偶力偶将在第三章讨论将在第三章讨论) )。这种。这种支座简图支座

60、简图如图如图1. 22(b)1. 22(b)所所示，其示，其支座反力支座反力表示如图表示如图1.22(c)1.22(c)所示。所示。 第第1 1章章 建筑力学基础建筑力学基础3 3固定端支座固定端支座0 0 绪论绪论1 1 力学基础力学基础2 2 力矩与力偶力矩与力偶3 3 平面力系平面力系4 4 轴向拉压轴向拉压5 5 扭转扭转6 6 几何组成几何组成7 7 静定结构静定结构8 8 梁弯曲应力梁弯曲应力9 9 组合变形组合变形1010压杆稳定压杆稳定1111位移计算位移计算1212力法力法1313位移法及力位移法及力矩分配法矩分配法1414影响线影响线 练习练习 思考思考 返回返回 第第1