建筑力学基础

第1章建筑力学基础1.1力的性质、力在坐标轴上的投影力(Force)是物体间相互的机械作用

力对物体作用效应(Effectofanaction)：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。二是使物体的形状发生改变，叫做力的变形效应或内效应。1.1.1力的定义力的大小、力的方向、力的作用点。1.1.3力的图示法1.1.2力的三要素：力具有大小和方向，所以说力是矢量(vector)。可以用一带箭头的直线段将力的三要素表示出来，如图1.1所示。第1章建筑力学基础力的定义力是物体间相互间的机械作用。第1章建筑力学基础力的效应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，叫做力的变形效应或内效应。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

力是一个矢量，用带箭头的直线段来表示，如右图所示（虚线为力的作用线）。力的单位

力的国际单位是牛顿(N)或千牛顿（kN）。第1章建筑力学基础力系的定义

作用于同一个物体上的一组力。

力系(Systemofforces)的分类

各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系；各力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系。平面力偶系：若干个力偶(Couple)（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。第1章建筑力学基础平面力系的分类平面汇交力系：各力作用线都汇交于同一点的力系。平面力系的分类平面平行力系：

各力作用线平行的力系。平面一般力系：

各力作用线既不汇交又不平行的平面力系。第1章建筑力学基础等效力系

(Equivalentforcesystem)

指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。平衡力系(Equilibriumforcesystem)

力系作用下使物体平衡的力系。合力与分力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为该合力的一个分力。第1章建筑力学基础刚体(Rigidbody)

在任何外力的作用下，大小和形状始终保持不变的物体。例如: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1/700～1/900。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的理想物体——刚体第1章建筑力学基础力在坐标轴上的投影已知合力求分力公式：已知分力求合力公式：第1章建筑力学基础例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1章建筑力学基础例1.1题解：第1章建筑力学基础第1章建筑力学基础例1.1题解：力投影的要点：

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；力平行于某轴，力在该轴上投影的绝对值为力的大小。第1章建筑力学基础合力投影定理：

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：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，作用在同一条直线上。

第1章建筑力学基础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1章建筑力学基础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1章建筑力学基础加减平衡力系公理

在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。第1章建筑力学基础力的可传性原理

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体的作用效应。第1章建筑力学基础力的平行四边形法则(Parallelogramofforces)

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。第1章建筑力学基础三力平衡汇交定理

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。第1章建筑力学基础作用与反作用定律

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，沿同一直线且分别作用在这两个物体上。任何建筑和物在施工私过程中以渗及建成后汁的使用过涂程中，都泛要受到各叫种各样的踩作用，这瓶种作用造菠成建筑物父整体或局证部发生变图形、位移歉甚至破坏级。例如，演建筑物各棕部分的自谱重、人和凳设备的重按力、风力摔、地震，充温度变化但等等。其棋中建筑物欣的自重、仰人和设备田的重力、泊风力等作炒用称为直接作用，在工程暂上称为荷载(Load)；而地震钳，温度变册化等作用帮称为间接作用。工程中价，有时不烛严格区分另直接作用妻或间接作预用，对引蹄起建筑物书变形、位待移甚至破栗坏的作用但一概称之池为荷载。第1章疑建毙筑力学基途础在工程中慕，作用在渡结构上的疮荷载是多种多样估的。为贴了便于矿力学分衰析，需遣要从不同的角度符，将它们防进行分类性。1、荷载培按其作用殊时间的长述短分为永久荷合载(Dead侧loa刊d)、可变母荷载(Imp贷ose矛dl烘oad)和偶然美荷载。3、荷载虹按作用位伏置是否变骄化分为移动荷蛇载和固醋定荷载评。2、荷隔载按作扣用在结塌构上的蜘性质分返为静力荷痕载(Ste亡ady宪lo垃ad)和动力稍荷载(Dyn雨ami洲cl有oad)第1章五建摄筑力学基纠础荷载的分维类4、荷巴载按其猛作用在伸结构上江的分布紧情况分脸为分布荷龙载(Unif筝orm竹load)和集中荷偏载(Con哄cen谈tra冒ted郊lo变ad)。集中荷载分布范围斗很小，可拣近似认为尽作用在一愁点的荷载录；线分布荷素载沿直线怒或曲线做分布的辩荷载（蒙单位：准KN/付m）；面分布吗荷载沿平面或漏曲面分布纷的荷载（正单位：K词N/m2）；体分布荷艳载沿物体茄内各点盏分布的张荷载（高单位：雪KN/蔬m3）。第1章座建井筑力学基朋础工程中，塌荷载的分守布情况往赛往比较复压杂，

在谋很多情况追下，都可毕简化为沿宅直线和平花面

均匀诞分布的荷绿载进行分哭析计算。分布荷判载(Uni修form尊loa伤d)的合力指计算分布荷惭载的合斩力作用流在分布莲区域的牵中心，穿指向框不变，狱其大小终等于分较布集度蝇的大倚小q乘以分电布范围税。第1章呼建赞筑力学基顾础约束反咬力位于辈约束与茧被约束价物体的阻连接或权接触处校，其方今向必与世该约束句所能阻阻碍物体千的运动懒方向相惹反。运涛用这个灰准则，景可确定诊约束反择力的方煎向和作拍用点的贯位置。约束与劈燕约束反筛力第1章怨建挎筑力学基熟础限制物体妻运动的物坑体称为约歌束物体，皇简称约束(Sup近por换t)。约束廉必然对招被约束司物体有饮力的作善用，以鼓阻碍被猾约束物签体的运严动或运检动趋势煎。这种矮力称为约束反力(Reac弟tion)，简称芦反力。用柔软的徒皮带、绳读索、链条次阻碍物体跃运动而构葵成的约束滋叫柔体约子束。这种梁约束作用夹是将物体宵拉住，且枣柔体约束军只能受拉便力，不能宏受压力，景所以约束瓜反力一定裁通过接触荐点，沿着载柔体中心蹄线背离被耽约束物体干的方向，迷且恒为拉揉力，如图厉1.14逮中的力。第1章调建筑伙力学基示础1．柔体意约束当两物体胞在接触处圾的摩擦力恶很小而略雄不计时，穿其中一个栽物体就是仇另一个物足体的光滑告接触面约叛束。这种春约束不论鱼接触面的合形状如何还，都只能碰在接触面寄的公法线恋方向上将王被约束物界体顶住或领支撑住，怜所以光滑体接触面的哥约束反力及过接触点宏，沿着接脾触面的公耀法线指向输被约束的从物体，只狗能是压力哥，如图1挺.15中叨的力。第1章竭建筑制力学基示础2．光昌滑接触勒面约束光滑圆宅柱铰链论约束的嘴约束性锯质是限是制物体邪平面移蝴动（不载限制转待动），徒其约束璃反力是惩互相垂来直的两熄个力（闲本质上火是一个光力），倍指向任喘意假设习。XYR第1章我建厨筑力学基梯础3、光厉滑圆柱荡铰链约锹束（简唉称铰约盗束）链杆就稍是两端翼铰接而微中间不何受力的两刚性直糟杆，由沫此所形浆成的约响束称为传链杆约悠束。这热种约束崖只能限室制物体笔沿链杆赢轴线方扶向上的杯移动。详链杆可油以受拉鄙或者是五受压，诞但不能楼限制物句体沿其裹他方向朝的运动纽奉和转动横，所以抽，链杆恒约束的铺约束反滨力沿着舱链杆的边轴线，秧其指向强假设。第1章皆建筑僵力学基固础4．链杆果约束第1章都建筑载力学基芒础工程上黎将结构拍或构件肢连接在肚支承物输上的装脱置，称振为支座。在工雄程上常地常通过吓支座将烈构件支挥承在基用础或另螺一静止怕的构件偶上。支他座对构辟件就是井一种约寇束。支何座对它看所支承狱的构件丈的约束露反力也冈叫支座反跟力。支座的瓜构造是多随种多样的嗓，其具体准情况也是赢比较复杂葡的，只有仓加以简化节，归纳成俊几个类型布，才便于朗分析计算姿。建筑结构盯的支座通声常分为固定铰支显座，可动铰支厚座，和固定(端贿)支座三类。图1.1雀8(a)拉是固定铰支首座的示意窝图。构件款与支座欠用光滑胞的圆柱为铰链联死接，构暑件不能呆产生沿膀任何方落向的移予动，但掏可以绕太销钉转竟动，可侵见固定绵铰支座叉的约束厚反力与季圆柱铰卡链约束踩相同，巾即约束尽反力一绘定作用晓于接触诵点，通亦过销钉具中心，境方向未该定。固定铰陷支座的捉简图如图1问.18艰(b)煌所示。约束反仿力如图1.连18(c添)所示，当可以用FRA和一未知绘方向角α表示，运也可以用捎一个水平姓力FXA和垂直力创FYA表示。第1章蜻建筑宇力学基能础1．固夏定铰支唇座图l.2河0(a)伐是可动铰耻支座的柴示意图。构件江与支座够用销钉约连接，亦而支座惜可沿支赶承面移垂动，这祸种约束晨，只能需约束构锁件沿垂疗直于支纵承面方柳向的移肤动，而烘不能阻忍止构件个绕销钉炊的转动尖和沿支泛承面方浊向的移墓动。所本以，它呆的约束末反力的逮作用点经就是约崭束与被牵约束物蜘体的接抵触点、念约束反杠力通过住销钉的伏中心，惭垂直于严支承面注，方向户可能指厉向构件诵，也可旺能背离搜构件，奸视主动般力情况含而定。划这种支座的简守图如1.2毕0(b)什所示，约束反腥力如图1.熄20(c间)所示。第1章欢建日筑力学基泼础2．可动给铰支座第1章训建筑艰力学基判础整浇钢犬筋混凝蔬土的雨构篷，它歇的一端今完全嵌拍固在墙集中，一奴端悬空便如图1衡.22酷(a)猾，这样峰的支座您叫固定端米支座。在嵌太固端，沈既不能畜沿任何轿方向移裁动，也幕不能转造动，所庸以固定饰端支座探除产生私水平和便竖直方炼向的约律束反力沸外，还西有一个华约束反技力偶(费力偶将盛在第三届章讨论泽)。这袜种支座简绒图如图1.