《建筑力学基础》课件

建筑力学基础课程简介1课程目标掌握建筑力学的基本原理，并能将其应用于建筑结构的设计和分析。2课程内容包括力学基础、静力学、材料力学、结构分析等。3教学方法课堂讲授、课后习题练习、实验教学相结合。力学基本概念力力是物体之间的相互作用，可以使物体发生形变或改变运动状态。质量质量是物体所含物质的多少，反映了物体抵抗运动状态改变的能力。速度速度是物体位移变化率，描述物体运动快慢和方向。加速度加速度是速度变化率，描述物体运动速度变化快慢和方向。力与受力体系力物体之间相互作用的物理量，包含大小和方向，以矢量表示。受力体系对物体施加的力的集合，影响物体的运动或静止状态。力的分类集中力、分布力、表面力、体积力。力的分解与合成1平行四边形法则两个力的合力大小和方向2三角形法则两个力的合力大小和方向3力的正交分解将一个力分解为相互垂直的两个分力几何性质面积平面图形的面积是图形所占空间的大小，常用平方米（m2）或平方厘米（cm2）表示。体积立体图形的体积是图形所占空间的大小，常用立方米（m3）或立方厘米（cm3）表示。惯性矩惯性矩是反映平面图形或立体图形抵抗弯曲和扭转能力的物理量，常用米4（m4）或厘米4（cm4）表示。质心与重心质心几何形状的中心点，代表了形状的平衡点。重心物体受重力作用下的平衡点，通常与质心重合。平面内静力平衡合力为零作用在物体上的所有力的矢量和为零，物体保持静止或匀速直线运动。合力矩为零作用在物体上的所有力的力矩矢量和为零，物体不会发生转动。平衡方程根据静力平衡条件，可以建立平衡方程，求解未知力或约束力。结构支座反力支座是结构的支撑点支座反力是结构对支座的作用力反力使结构保持静力平衡受力分析1识别外力确定作用在结构上的所有外部载荷，例如重力、风力、地震力等。2绘制受力图用箭头表示作用力的大小和方向，并标注力的大小和作用点。3分析内部力根据外力作用，分析结构内部的应力、剪切力、弯矩等。轴向拉压拉伸在轴向拉力作用下，构件的截面会发生拉伸变形，材料内部产生拉应力。压缩在轴向压力作用下，构件的截面会发生压缩变形，材料内部产生压应力。剪切力定义剪切力是指作用在物体表面上，使物体沿该表面发生相对滑动的力。方向剪切力平行于物体表面，并与物体表面相切。作用剪切力会导致物体发生变形，例如剪切变形或扭转变形。弯曲正应力概念弯曲正应力是指由于弯矩作用在横截面上产生的正应力。公式σ=M/Z，其中σ为弯曲正应力，M为弯矩，Z为截面模量。分布弯曲正应力沿截面高度呈线性分布，最大值出现在最外层纤维。弯曲切应力切应力分布弯曲切应力在横截面上呈抛物线分布，最大值出现在中性轴上，并向截面边缘逐渐减小。影响因素弯曲切应力的大小取决于横截面的形状、材料性质以及弯矩的大小。重要性对于薄壁构件，弯曲切应力可能成为主要应力形式，需要进行特殊的设计考虑。组合应力叠加效应组合应力是由多种应力类型共同作用产生的，例如拉伸和弯曲、剪切和扭转等。复杂分析需要考虑多种应力成分的相互作用，以评估结构的整体承载能力。安全设计设计时需充分考虑组合应力的影响，以确保结构的安全性和可靠性。实用材料属性材料的强度是指材料抵抗破坏的能力，如抗压强度、抗拉强度等。材料的刚度是指材料抵抗变形的能力，用弹性模量表示。材料的延展性是指材料在断裂前能够承受较大形变的能力。应力与应变关系1弹性阶段材料在受力后发生形变，卸载后能恢复原状。应力与应变成线性关系。2屈服阶段材料的应力与应变不再成线性关系，出现明显的塑性形变。3强化阶段材料继续变形，应力继续上升，但变形速度加快。4颈缩阶段材料的断裂发生在材料最薄弱的地方，形成一个颈缩部位，直到断裂。结构形式钢结构高强度，抗震性能好，易于拆装混凝土结构耐火，耐久，成本低，应用广泛木结构可再生，环保，施工速度快直杆结构受力分析1定义杆件受力特点2受力方式轴向拉压、弯曲、剪切3分析方法内力、应力、应变直杆结构是指结构中主要的受力构件为直杆的结构，直杆结构受力分析是建筑力学中的核心内容，理解直杆结构的受力特点、分析方法和计算过程，是学习建筑力学的基础。结构总体均衡条件1力的平衡所有外力的合力为零，确保结构处于静止状态。2力矩平衡所有外力矩的合力矩为零，保证结构不会发生旋转。3稳定性结构在受到外力作用后，能够保持其原始形状和位置的稳定性。结构稳定性分析稳定性结构能够承受外力和保持其形状的能力。影响因素结构的形状、材料、尺寸、支撑条件和荷载。分析方法计算方法、模型实验、现场监测。结构的极限承载能力抗压能力结构在承受压力时能够承受的最大负荷。抗拉能力结构在承受拉力时能够承受的最大负荷。抗弯能力结构在承受弯曲力矩时能够承受的最大负荷。抗剪能力结构在承受剪切力时能够承受的最大负荷。静定结构计算1平衡方程力矩平衡2支座反力结构支座反力3内力计算应力分析应力与截面应力是作用于物体截面上的外力。截面是物体内部的横截面，通常用于计算应力。应力与截面面积成反比，即应力越大，截面面积越小。复杂截面的计算组合截面将不同材料或形状的截面组合在一起，以提高强度和刚度。空心截面减轻重量，提高结构效率，但需注意强度和稳定性。非对称截面用于特殊结构设计，需考虑应力分布和平衡。受弯构件的设计1弯矩计算首先要根据外力作用和结构形式计算出构件的弯矩，这是设计受弯构件的关键。2材料强度然后，需要考虑所选材料的强度和弹性模量，来确定构件的尺寸和截面形状。3安全系数最后，要根据安全系数进行设计，确保构件能够安全可靠地承受预期的弯矩。受剪构件的设计1剪切强度确定构件抵抗剪切力的能力，确保其不会因剪切力而破坏。2剪切变形控制构件在剪切力作用下的变形，防止过度变形影响结构整体性能。3疲劳强度评估构件在反复剪切力作用下的耐久性，确保其能承受长期使用。受压构件的设计柱子承受建筑物垂直荷载的主要构件墙体承重墙承担来自楼板和屋顶的压力基础将建筑物荷载传递到地基的基座受组合作用的构件设计复杂性受组合作用的构件设计通常涉及多种载荷类型，例如弯矩、轴力和剪力。应力分析必须对不同应力分量的相互影响进行细致分析，以确保构件的安全性和耐久性。优化设计优化设计是必要的，以最大限度地利用材料，并减少材料成本和结构重量。结构可靠性理论概率论方法运用概率论和