静力学基本知识

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1、第一章静力学基本知识本章将要讨论静力学的基本概念、基本公理、常见约束类型及物体受力分析的基本方法等。第一节力学基本概念第二节静力学基本公理第三节工程中常见的约束与约束反力第四节结构的计算简图第五节受力图第一节力学基本概念一、力的概念力是物体间相互的机械作用，这种相互作用会使物体的运动状态发生变化（外效应）或使物体发生变形（内效应）。实践证明：力对物体的作用效果取决于力的三要素。1.力的大小力是有大小的。力的大小表明物体间相互作用的强弱程度。2.力的方向力不但有大小，而且还有方向。在不改变力的大小而只改变力的方向时

2、，会产生不同的作用效果。3.力的作用点力的作用点表示两物体间相互作用的位置。力的作用位置实际上有一定的范围，当作用范围与物体相比很小时，可以近似地看作是一个点。力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如图。F二、常见荷载的分类在建筑力学中，我们把作用在物体上的力一般分为两种：一种是使物体运动或有运动趋势的主动力；第二种是阻碍物体运动的约束力。所谓约束，就是能够限制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约束力。通常把作用在结构上的主动力称为荷载，而把约束力称为反力，荷载与反力是相互对立又相互依存的一个矛盾的两个方

3、面。它们都是其他物体作用在结构上的力，所以统称为外力。在外力作用下，结构内各部分之间产生相互作用的力称为内力。按作用时间分按作用范围分按作用性质分荷载的分类按作用时间分1、恒载恒载是作用在结构上的不变荷载，即在结构建成后，其大小和位置都不再发生变化的荷载。例如，构件的自重和土压力等。构件的自重可根据构件尺寸和材料的密度进行计算。按作用时间分2、活载活荷载是指在施工和建成后试用期间可能作用在结构上的可变荷载，即是有时存在有时不存在，它们的作用位置和范围可能是固定的（如风荷载、雪荷载、会议室的人群重力等），也可能是移

4、动的（如吊车荷载、桥梁上行驶的车辆等）。有规范详细规定，活荷载以每平米面积上的荷载来表示，如民用建筑的楼面活载规定为：2000N/m2按作用范围分1、分布荷载分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载，又可分为均布荷载和非均布荷载。均布荷载：如梁的自重荷载连续作用，大小各处相同，自重荷载以每米长度重力表示，N/m或KN/m，又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布，但它是以每平米面积重力来表示的，N/m2,KN/m2非均布荷载：荷载的连续作用，但大小各处不相同。如一水池的壁板受到的水压力作用。分布荷载按作用形式可分为

5、：线分布力、面分布力、体分布力按作用范围分2、集中荷载是指作用在结构上的荷载一般总是分布在一定的面积上，当分布面积远小于结构尺寸时。则可以认为此荷载是作用在结构的一点上，称为集中荷载。如吊车的轮子对吊车辆的压力、屋架传给柱子或墙压力，单位用N或KN来表示。二、按作用性质分1、静荷载荷载从零慢慢增加到最后的确定值后，其大小、位置和方向就不再随时间而变化，这样的荷载称为静荷载，如结构的自重、一般的活荷载等。2、动荷载是指荷载的大小、位置、方向随时间的变化而迅速变化，称为动荷载。如动力机械产生的荷载、地震力等三、力系的

6、分类静力学是研究力系的合成和平衡问题。力系有各种不同的类型，它们的合成（简化）结果和平衡条件也不同。按力系中各力作用线的分布情况进行分类，可分为空间力系和平面力系两大类。凡各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系；凡各力的作用线不在同一平面内的力系，称为空间力系。在平面力系中，又可分为平面汇交力系、平面平行力系、平面一般力系三种。各力作用线汇交于一点的力系，称为平面汇交力系；各力作用线相互平行的力系，称为平面平行力系；各力作用线任意分布的力系，称为平面一般力系。第二节静力学公理静力学公理：人们在长期生活和生产

7、活动中通过反复观察、实验和总结，得出了关于静力的最基本的客观规律，这些客观规律就是静力学公理公理1力的平行四边形公理其实质为“矢量相加”（见右图）F2F1FR这里的FR是F1、F2的合力F2F1FRF4F3FRoxyFyFx运用这个公理可以将两个共点的力合成为一个力；同样，一个已知力也可以分解为两个力。但需注意，一个已知力分解为两个分力可有无数个解。公理2二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上。BAF2F1BAF1F2公理3加减平衡力系公

8、理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论1力的可传性原理作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。推论2三力平衡汇交定理作用于同一刚体上共面而不平行的三个力使刚体平衡时，则这三个力的作用线必汇交于一点。证明：F1F2F3FRACBO利用三力平衡汇交定理，可确定物体在共面但不平行的三个力作