建筑力学第1章绪论.

1、第一章第一章 绪论绪论 建筑力学是一门技术基础课程，它为土木工程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。力学知识和计算方法。绪绪 论论绪绪 论论第一节第一节 建筑力学的研究对象建筑力学的研究对象 力学是研究物体机械运动规律的学科。建筑力学主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。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建筑结构是在建筑物或构筑物中起骨架( (承受和传承受和传递荷载递荷载) )作用的主要物体。作用的主要

2、物体。 组成建筑结构的基本部件称为构件。组成建筑结构的基本部件称为构件。绪绪 论论结构结构建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。构件构件组成结构的单个部件。组成结构的单个部件。一、结构的类型一、结构的类型 杆系结构杆系结构 杆的几何特征是细而长，即杆的几何特征是细而长，即lh，lb。杆又可。杆又可分为直杆和曲杆。分为直杆和曲杆。 一、结构的类型一、结构的类型 杆系结构杆系结构 杆的几何特征是细而长，即杆的几何特征是细而长，即lh，lb。杆又可。杆又可分为直杆和曲杆。分为直杆和曲杆。 一、结构的类型一、结构的类型 薄壁结构薄壁结构 薄壁结构它的几何特征是宽而薄即

3、薄壁结构它的几何特征是宽而薄即at，bt。平面形状的称为板，曲面形状称为壳。平面形状的称为板，曲面形状称为壳。一、结构的类型一、结构的类型 实体结构实体结构 实体结构它的几何特征是三个方向的尺寸都是同实体结构它的几何特征是三个方向的尺寸都是同量级的。量级的。二、平面杆系结构的类型二、平面杆系结构的类型 建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种类型：类型： 梁梁二、平面杆系结构的类型二、平面杆系结构的类型 建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平建筑力学以杆系结构为研究

4、对象，重点研究平面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种类型：类型： 拱拱二、平面杆系结构的类型二、平面杆系结构的类型 建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种类型：类型： 桁架桁架二、平面杆系结构的类型二、平面杆系结构的类型 建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种类型：类型： 刚架刚架二、平

5、面杆系结构的类型二、平面杆系结构的类型 建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平建筑力学以杆系结构为研究对象，重点研究平面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种面杆系结构。常见的平面杆系结构主要有以下几种类型：类型： 组合结构组合结构第二节第二节 建筑力学的任务建筑力学的任务 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：工作且符合经济要求的理论和计算方法，具体是： 研究物体的受力分析、力系简化与平衡的理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。论。这是建筑力学的静力学基础。 研究结

6、构和构件在荷载作用下内力的计算方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。法，以保证结构有足够的强度。 强度：材料抵抗破坏的能力。强度：材料抵抗破坏的能力。 研究结构和构件在荷载作用下变形的计算方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。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。刚度：结构抵抗单位变形的能力。第二节第二节 建筑力学的任务建筑力学的任务 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：工作且符合经济要求的理论和计算方法，具体是： 研究结

7、构的稳定性，以保证结构不会发生失研究结构的稳定性，以保证结构不会发生失稳破坏。稳破坏。 稳定性：结构保持原有平衡状态的能力。稳定性：结构保持原有平衡状态的能力。 研究建筑结构的组成规律和合理形式。研究建筑结构的组成规律和合理形式。研究研究结构的合理形式，是为了有效地利用材料，使其性能结构的合理形式，是为了有效地利用材料，使其性能得到充分地发挥得到充分地发挥第三节第三节 刚体、变形体及其基本假设刚体、变形体及其基本假设 结构和构件可统称为物体。在建筑力学中将物体结构和构件可统称为物体。在建筑力学中将物体抽象为两种理想计算模型：刚体、变形体。抽象为两种理想计算模型：刚体、变形体。 刚体：在外力作用

8、下，其内部任意两点之间的距刚体：在外力作用下，其内部任意两点之间的距离不发生变化的物体。离不发生变化的物体。 实际物体在外力作用时，内部各点之间的距离都实际物体在外力作用时，内部各点之间的距离都会发生一定的改变，即物体产生了变形。当物体的变会发生一定的改变，即物体产生了变形。当物体的变形很小时，可以将变形略去不计，这时，物体可以抽形很小时，可以将变形略去不计，这时，物体可以抽象为刚体，从而使问题的研究大为简化。象为刚体，从而使问题的研究大为简化。第三节第三节 刚体、变形体及其基本假设刚体、变形体及其基本假设 结构和构件可统称为物体。在建筑力学中将物体结构和构件可统称为物体。在建筑力学中将物体抽

9、象为两种理想计算模型：刚体、变形体。抽象为两种理想计算模型：刚体、变形体。 但当研究的问题与物体的变形密切相关时，就必但当研究的问题与物体的变形密切相关时，就必须考虑物体的变形，哪怕是极其微小的变形，这时就须考虑物体的变形，哪怕是极其微小的变形，这时就要把物体抽象为变形体这一力学模型。变形体是在外要把物体抽象为变形体这一力学模型。变形体是在外力作用下内部各点之间距离会发生变化的物体。如研力作用下内部各点之间距离会发生变化的物体。如研究一个简支梁在外力作用下的内力时，可以把简支梁究一个简支梁在外力作用下的内力时，可以把简支梁看做一个刚体，而要研究梁的变形时，就必须把梁看看做一个刚体，而要研究梁的

10、变形时，就必须把梁看作变形体了。作变形体了。第三节第三节 刚体、变形体及其基本假设刚体、变形体及其基本假设 变形固体的基本假设：变形固体的基本假设： 连续性假设连续性假设即假设组成固体的物质毫无空隙地充满固体的几即假设组成固体的物质毫无空隙地充满固体的几何空间。何空间。 均匀性假设均匀性假设即假设固体内部各部分之间的力学性质处处相同。即假设固体内部各部分之间的力学性质处处相同。 各向同性假设各向同性假设 即假设固体在各个方向上具有相同的力学性质。即假设固体在各个方向上具有相同的力学性质。第四节第四节 杆件变形基本形式杆件变形基本形式 杆件的形状和尺寸可由杆的横截面和轴线两个主杆件的形状和尺寸可

11、由杆的横截面和轴线两个主要几何元素来描述。杆的各个截面的形心的连线叫轴要几何元素来描述。杆的各个截面的形心的连线叫轴线，垂直于轴线的截面叫横截面。线，垂直于轴线的截面叫横截面。 轴线为直线、横截面相同的杆称为等直杆。轴线为直线、横截面相同的杆称为等直杆。第四节第四节 杆件变形基本形式杆件变形基本形式 1. 1.轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩 这种变形是在一对大小相等、方向相反、作用线这种变形是在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的外力作用下与杆轴线重合的外力作用下, , 杆件产生长度的改变杆件产生长度的改变( (伸长与缩短伸长与缩短) )。第四节第四节 杆件变形基本形式杆件变形基本形式

12、2.2.剪切变形剪切变形 这种变形是在一对相距很近、大小相等、方向相这种变形是在一对相距很近、大小相等、方向相反、作用线垂直于杆轴线的外力作用下，杆件的横截反、作用线垂直于杆轴线的外力作用下，杆件的横截面沿外力方向发生的错动。面沿外力方向发生的错动。第四节第四节 杆件变形基本形式杆件变形基本形式 3.3.扭转变形扭转变形 这种变形是在一对大小相等、方向相反、位于垂这种变形是在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的平面内的力偶作用下，杆的任意两横截直于杆轴线的平面内的力偶作用下，杆的任意两横截面发生的相对转动。面发生的相对转动。第四节第四节 杆件变形基本形式杆件变形基本形式 4.4.弯曲变形

13、弯曲变形 这种变形是在横向力或一对大小相等、方向相反、这种变形是在横向力或一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向平面内的力偶作用下，杆的轴线由直线位于杆的纵向平面内的力偶作用下，杆的轴线由直线弯曲成曲线。弯曲成曲线。第五节第五节 荷载的分类荷载的分类 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。自重、施加在结构上的土压力和水压力。 按作用在结构上的荷载分布状况分类按作用在结构上的荷载分布状况分类 (1) (1) 体荷载。体荷载指分布在结构整个体积内连体荷载。体荷载指分布在结构整个体积内连续作用的荷载。如图所示的物体续作用

14、的荷载。如图所示的物体G G的重力就是典型的的重力就是典型的体荷载。体荷载。第五节第五节 荷载的分类荷载的分类 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。自重、施加在结构上的土压力和水压力。 按作用在结构上的荷载分布状况分类按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面上的荷载。上的荷载。 均布面荷载。均布面荷载。 均布线荷载。若均布面荷载换算到计算构件均布线荷载。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，则可得的

15、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。沿纵向的均布线荷载。 三角形分布荷载。三角形分布荷载如水对水三角形分布荷载。三角形分布荷载如水对水池壁的侧向压力。池壁的侧向压力。第五节第五节 荷载的分类荷载的分类 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。自重、施加在结构上的土压力和水压力。 按作用在结构上的荷载分布状况分类按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面上的荷载。上的荷载。第五节第五节 荷载的分类荷载的分类

16、 作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的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。自重、施加在结构上的土压力和水压力。 按作用在结构上的荷载分布状况分类按作用在结构上的荷载分布状况分类 (3) (3) 集中荷载。作用于结构上的荷载，当分布面集中荷载。作用于结构上的荷载，当分布面积远远小于结构尺寸时积远远小于结构尺寸时, , 可以认为此荷载是作用于结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。构某一点上的荷载，即集中荷载。第五节第五节 荷载的分类荷载的分类 作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的自重、

17、施加在结构上的土压力和水压力。自重、施加在结构上的土压力和水压力。 按荷载作用时间的长短分类按荷载作用时间的长短分类 (1) (1)永久荷载永久荷载( (恒载恒载) )。永久荷载是指在结构使用。永久荷载是指在结构使用期间内，其值不随时间变化，或变化与平均值相比可期间内，其值不随时间变化，或变化与平均值相比可忽略不计的荷载。例如结构的自重、土压力等。忽略不计的荷载。例如结构的自重、土压力等。 (2) (2)可变荷载可变荷载( (活载活载) )。可变荷载是指在结构使用。可变荷载是指在结构使用期间内，其值随时间变化且其变化值与平均值相比不期间内，其值随时间变化且其变化值与平均值相比不可忽略不计的荷载

18、。例如，楼屋面上的人群荷载，作可忽略不计的荷载。例如，楼屋面上的人群荷载，作用在建筑物上的风荷载、雪荷载等。用在建筑物上的风荷载、雪荷载等。第五节第五节 荷载的分类荷载的分类 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。自重、施加在结构上的土压力和水压力。 按荷载作用时间的长短分类按荷载作用时间的长短分类 (3) (3)偶然荷载。偶然荷载是指在结构使用期间内，偶然荷载。偶然荷载是指在结构使用期间内，不一定出现，但一旦出现其值便很大且持续时间短的不一定出现，但一旦出现其值便很大且持续时间短的荷载。这种荷载如果在设计时考虑不周，可能引起严荷载。这种荷载如果在设计时考虑不周，可能引起严重的后果。如建