建筑力学与结构基础(上篇)

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1、建筑力学与结构基础本课程的研究对象和任务绪论结构：由建筑材料按一定方式组成的，用来承受各种作用的物体或体系。构件：是组成结构的基本部件。按照几何特征，结构可分为杆件结构、薄壁结构和实体结构。建筑力学就是以组成结构的构件和构件体系为研究对象。它的主要任务是：分析研究结构和构件在各种条件下，维持平衡所需的条件、内力分布规律、变形以及构件的承载力、刚度和稳定性等问题，为结构设计提供计算理论和方法，以正确解决安全适用与经济合理之间的矛盾。建筑结构的类型建筑结构常用的材料有混凝土、钢材、砖、石、木材等。按所用材料不同，建筑结

2、构分为钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构。柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板建筑结构的荷载按时间的变异分类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。按空间位置的变异分类：固定荷载、可动荷载。按结构的反应分类：静态荷载、动态荷载。第一章静力学基本知识§1-1静力学基本概念静力学是研究物体在力作用下的平衡规律的科学。平衡指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。刚体在外力的作用下，大小和形状保持不变的物体。一、力的概念力的定义力是物体间相互的机械作用。力的效应引起物体的运动状态发生变化（外效应）；使物体产生变

3、形（内效应）。力的单位力的国际单位是牛顿(N)或千牛顿（kN）。力的三要素力的大小、方向、作用点称为力的三要素。AF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）。二、静力学基本公理1、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。二力杆2、作用与反作用公理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。[例]吊灯3、加减平衡力系公理推论（力的可传性原理）作用于刚体上的

4、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。==FAF2F1FABF1AB在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。4、力的平行四边形法则矢量表达式：R=F1+F2即：合力为原两力的矢量和。AF1F2R推论：三力平衡汇交定理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这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。§1-2约束与约束反力一、约束与约束反力的概念约束：限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。约束反力：约

5、束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为约束反力，简称反力。二、几种常见的约束及其反力1、柔体约束用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒为拉力。PPTS1S'1S'2S22、光滑接触面约束当两物体在接触处的摩擦力很小而略去不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力。3、圆柱铰链

6、约束简称铰链，圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。XYR4、链杆约束链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的运动而不能限制其他方向的运动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，指向未定。ABNANBACB三、支座及其反力1、固定铰支座2、可动铰支座3、固定端支座§1-3受力图一、受力图脱离体被分离出来的研究对象。受力图在脱离体上画出周围物体对它的全部主动力和约束反力

7、，这样的图形叫做受力图。二、受力图的绘图步骤1、画脱离体；2、画主动力；3、画约束反力。第二章平面力系力系的定义作用于同一个物体上的一组力。力系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。汇交力系平行力系一般力系平面力系§2-1平面汇交力系在平面力系中，如果各力的作用线都汇交于一点，就叫平面汇交力系。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：对于由n个力F1、F2、Fn组成的平面汇交力系，可得：从而，平面汇交力系的合力R的计算式为：合力投影定

8、理合力在任一轴上的投影，等于它的各分力在同一轴上的投影的代数和。从而得平面汇交力系的平衡条件为：当物体处于平衡状态时，平面汇交力系的合力R必须为零，即：即：力系中所有各力在两个坐标轴中每一轴上的投影的代数和都等于零。§2-2力矩与力偶一、力矩1、力矩的定义用乘积Fd加上正号或负号作为度量F使物体绕O点转动效应的物理量，该物理量称为力F对O点之矩，简称力矩。O