建筑力学基础.ppt

1、1，建筑力学知识，主讲人李燕，2，课程介绍，建筑力学，3，第1章，建筑力学的任务，12个变形实体的基本假设，13个杆件变形的基本形式，第1章，内容，5，结构所承受的荷载：自重，风荷载，人群荷载，屋面雪重，吊车压力等。非荷载影响因素：温度变化、支座沉降、地震作用等。结构和构件：建筑中承受荷载并作为骨架的部分称为结构。结构的每一部分称为一个构件，1-1-1结构及其分类，建筑力学的11个任务，6，1，构件的分类(以长度、宽度和高度衡量)，建筑力学研究对象的几何特征，构件：一个方向上的大尺寸板壳：两个方向上的大尺寸实体：三个方向上的尺寸大且相似；2.构件的几何特征，其截面的形心连接轴线与各截面的杆件轴

2、线垂直，可分为：7、直杆：曲杆：拱、折杆：刚架；八，三。结构的几何特征，平面杆结构和空间杆根据轴的形状。否则，它被称为空间结构。9，1-1-2建筑力学研究内容，1。机械或结构的最小单位强度：部件或结构抵抗损坏的能力，刚度：部件抵抗变形的能力，稳定性：部件保持原始平衡状态的能力，10。2.建筑力学的任务，设计的结构应该有承载力，而且材料越少越好。载荷和材料是固定的，计算出的截面面积载荷和截面是固定的，检查安全材料和截面是否固定，找出允许载荷任务：研究构件的强度、刚度和稳定性，为工程设计提供理论依据和计算方法。刚体是在任何外力作用下其大小和形状保持不变的物体。例如，桥梁在车辆和人群荷载作用下的最大

3、竖向变形一般不超过桥梁跨度的1/7001/900。物体的微小变形对物体平衡的研究影响很小，因此可以认为它是一个没有变形的理想刚体。1-2。变形固体的基本假设；12.省略次要属性，将主要属性抽象为理想模型，并提出几个基本假设：完全弹性假设：认为材料在外力作用下的变形与外力成正比。外力消除后，构件的变形将完全消失，连续性和均匀性的假设：认为材料的性能在任何地方都是完全相同的，其中一些可以研究，以解决局部和整体研究的统一各向同性假设：与各向异性相比，木材纵横条纹的抗损伤能力不同，钢在各个方向的力学性能相同。小变形假设：在外力作用下，相对于构件的尺寸，变形较小，这使得平衡时的计算变得简单。1-3构件变

4、形的基本形式，构件变形形式分为四种基本变形：轴向拉伸和压缩，扭转，剪切和弯曲，14，小结，概念：构件，强度，刚度和稳定性。任务：研究构件的强度、刚度和稳定性，为工程设计提供理论依据和计算方法。可变形固体和刚体：四个基本假设：物体：均匀、连续、各向同性和小变形等四种基本变形的直杆：拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲，15，第2章，静力学的基本概念，2-1力的概念，2-2力矩和力偶，2-3力的平移，2-4约束和约束反作用力，2-5物体的接受。包括：受力分析、力系简化、平衡条件等。物体的静平衡是指物体保持静止或相对于地面匀速直线运动的状态。2-1-1力和力系统，力是物体之间的相互作用，它的作用是改变物体的

5、运动状态或使它们变形。静力学只研究刚体，所以它只讨论物体在力的作用下的整体平衡。力的单位是牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)、牛顿(n)和牛顿(n)。这个力取决于它的大小、方向和作用点。我们称之为力的三要素，1。基本概念可分为平面任意力系统、平面平行力系统和平面交叉力系统。19、2.1基本概念是相关的定义。力系统：作用在物体或系统上的一组力是平衡的：它们保持在静态或一致的线性运动状态(相对性)。平衡力系统：处于平衡状态的力系统是一个相等的力系统。20，(3)静力学

6、公理，作用在刚体上的两个力，如果大小和方向相等，公理1-2力平衡公理，空间力系统：力的作用线分布在三维空间，空间中的任意力系统，空间中的平行力系统，空间中的交叉力系统，21。只有在两个力的作用下处于平衡状态的物体具有相同的大小、相反的方向和作用。二力分量不是二力分量，22。注：上述两力平衡公理对刚体是必要和充分的，但对变形体是必要的，是不够的。如图所示，如果绳的两端受到一对相等且相反的拉力，绳的两端可以平衡，但是如果绳受到压力，绳的两端就不能平衡。力可以沿着其作用线移动到刚体上的任何点，而不会改变其对刚体的作用效果。公理2加减平衡力系统的公理，在任何作用于刚体的力系统上加减任何平衡力系统都不会

7、改变力系统对刚体的作用效果。推论：力的传递性、24。作用在同一点上的两个力的效果可以通过它们的合力来等效。合力作用在同一点上，其方向和大小由平行四边形的对角线决定。(几何综合法)，公理三力的平行四边形法则，25，两个物体之间相互作用的力总是大小相等，方向相反，并同时分别作用于两个物体。公理四作用和反作用定理，推论：三力平衡的相交定理，当一个刚体被三个不平行的力平衡时，这三个力的作用线必须相交于同一点并位于同一平面。相反，当投影Fx和Fy已知时，力f的大小和方向可以得到：21-6力投影，沿坐标轴的力分解，1。力在坐标轴上的投影：结论：力在某一轴上的投影等于力的模数乘以力与轴正方向夹角的余弦。思考

8、：试着找出图1.3中各力在轴上的投影，并按规定观察判断投影的符号。28，注：力投影的要点：1 .力平移力在坐标轴上的投影不变；2.力垂直于轴，力在轴上的投影为零；力平行于轴，投射在轴上的力的绝对值就是力的大小。29，合成的几何方法和平行力系统的平衡，1，合成的几何方法：表达式：F1，F2，F3和F4是平面平行力系统：30，将每个力矢量首尾相连形成一条有向虚线(称为力链)。添加一条闭合的边，得到一个多边形，称为力多边形。2。力的多边形法则：注意：变换力分量向量的绘制顺序不变。31.合力在任意轴上的投影等于其分量在同一轴上投影的代数和。证明：以三种力组成的合力系统为例。如图所示，共有三个作用力F1

9、、F2和F3。合力投影定理：32，合力r在x轴上的投影：f1、F2、r、F3、x、a、b、c、d、(b)，推广到由任意数量的力F1、F2、Fn组成的平面合力系统，可得：x轴上各力的投影：33(注意与平衡力的区别)，效果：使物体旋转。力和力偶是静力学的基本要素。力偶特性2:力偶只能代替力偶(也就是说，它只能等同于另一个力偶)，所以只能用力偶来平衡。力偶特征1:力偶中的两个力既不平衡也不结合成一个力。36，2，力偶中两个力的作用线之间的距离。3。力偶力矩和力偶臂d的乘积，加上一个适当的符号。力偶力矩的正负规则：如果力偶有使物体逆时针旋转的趋势，力偶力矩取正符号；相反，取负号。尺寸：力的长度，牛顿米

10、(牛米)。37，4，偶的等价条件，偶在同一平面上的等价条件：因此，偶的转向箭头将来可以代替偶使用。当且仅当刚体中作用在同一平面上的两个力偶相互作用相等时，力偶矩的代数值相等。38，=，已知：可选距离d，5。平面耦合系统的合成与平衡条件，=，=，=，=，39，=，=，=，40。由此可见，平面耦合系统可以合成一个合成耦合，合成耦合力矩等于每个耦合力矩的代数和。41.作用在刚体上的力可以是2-3力平移，42，24约束和约束反作用，1，自由体，2，非自由体，3，约束，4，约束反作用，5，主力，一个可以随意移动的物体(得到任何位移)。就不可能产生一定方向的物体位移。抑制对被约束体的反作用力。由周围物体组

11、成，限制非自由体的位移条件。力，而不是约束力。基本概念：43，1。约束由柔性绳、链和胶带组成：几种常见类型的约束、13种约束和约束反作用力、44、柔性绳约束、45、2、理想光滑接触表面约束(无摩擦)、13种约束和约束反作用力、几种常见类型的约束、46种常见类型的约束、48、Ny、Nx、(1)固定铰链支撑、N、49、(2)活动铰链支撑、N、50、5、双铰链刚性杆约束：常见类型的约束、51、22的力分析和力图取分离体(研究对象)；2.画出所有的作用力(导致物体移动的力)；3.根据有约束的约束类型，逐一绘制约束反作用力(研究对象与周围对象之间的连接关系)；52.解决方法：(1)物体B受两个力的作用：

12、(2)球(3)作用在滑轮C上的力：例1-1在图中所示的平面系统中，均质球A的重量为P，由理想滑轮C和柔性绳索保持在一个具有仰角的光滑斜面上，不考虑自身重量和摩擦力，重量为Q的物体B悬挂在绳索的一端。试着分析物体b、球a和滑轮c的受力情况，并画出平衡时各物体的应力图。53，解决方案：1，杆BC上的力：2，杆AB上的力：表达式1:表达式2:示例1-2等腰三角形框架ABC的顶点A、B和C都通过铰链连接，底部边缘AC是固定的，而AB侧的中点D以平行于固定边缘AC的力F作用，如图113(a)所示。尝试绘制AB和BC的应力图，而不考虑每个杆的自重。例1-3在如图所示的压力机中，杆AB和BC的长度相等，自重

13、被忽略。a、b、c和e是铰接的。众所周知，气缸内活塞d上的总压力为F=3kN，h=200 mm，l=1500 mm。试画AB杆、活塞、连杆和压块C的应力图.55，解决方案：1。杆AB的力图。2.活塞和连杆的力图。3。任何建筑物在建成后的建造和使用过程中都会受到各种各样的作用，这些作用会导致建筑物整体或部分的变形、位移甚至损坏。例如，建筑物各部分的自重、人和设备的重力、风、地震、温度变化等等。其中，建筑物的自重、人和设备的重力、风力等功能称为直接效应，在工程上称为荷载；地震和温度变化的影响被称为间接影响。在工程中，有时直接作用和间接作用之间没有严格的区别，导致建筑物变形、位移甚至破坏的作用称为荷载。2-6结构计算图，58，在工程中，作用在结构上的载荷是多种多样的。为了便于机械分析，需要从不同的角度对它们进行分类。1.根据作用时间，荷载可分为恒载、外加荷载和意外荷载。3.根据作用位置是否变化，载荷分为移动载荷和固定载荷。2.根据作用在结构上的性质，荷载可分为静态荷载和动态荷载；59.4.根据荷载在结构上的分布，荷载可分为均布荷载和集中荷载。集中荷载的分布范围很小，可以近似认为是作用在一点上的荷载；沿直线或曲线分布的荷载(单位：kn/m)；沿平面或曲面分布的荷载