建筑力学基础知识

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1、建筑力学基础知识平面力系的分类(图1-2所示)平面汇交力系：各力作用线都汇交于同一点的力系平面力偶系：若干个力偶组成的力系平面平行力系：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平面汇交力系平面力偶系平面平行力系平面一般力系图1-2平面力系的分类等效力系—指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。平衡力系—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。则该力称为此力系的合力，而力系中的各个力称为该合力的一个分力。刚体—在力作用下不产生变形或变形可以忽略的物体。绝对的刚体实

2、际并不存在。平衡—一般是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。二、静力学公理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。(a)(b)图1-3二力平衡公理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。二力杆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。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。==FAF2

3、F1FABF1AB力的平行四边形法则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。力的平行四边形法则力的三角形法则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。证明：F1F3F2A=A3F1F2F3A3AA2A1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。三、约束与约束反力约束—阻碍物体运动的限制条件，约束总是通过物体间的直

4、接接触而形成。约束对物体必然作用一定的力，这种力称为约束反力或约束力，简称反力。约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束物体的接触点。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。1.柔体约束由柔软且不计自重的绳索、胶带、链条等构成的约束统称为柔体约束。柔体约束的约束反力为拉力，沿着柔体的中心线背离被约束的物体，用符号FT表示，如图1-10所示。图1-10柔体约束(a)(b)(c)(a)(b)(c)图1-11光滑接触面约束2.光滑接触面约束物体之间光滑接触，只限制物体沿接触

5、面的公法线方向并指向物体的运动。光滑接触面约束的反力为压力，通过接触点，方向沿着接触面的公法线指向被约束物体，通常用FN表示，如图1-11所示。两端各以铰链与其他物体相连接且中间不受力(包括物体本身的自重)的直杆称为链杆，如图1-12所示。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆的约束反力总是沿着链杆的轴线方向，指向不定，常用符号F表示。3.链杆约束(c)图1-12链杆约束(a)(b)光滑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

6、个力），指向任意假设。4.光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）图1-13圆柱铰链约束FAXFAYFA5.固定铰支座将构件或结构连接在支承物上的装置称为支座。用光滑圆柱铰链把构件或结构与支承底板相连接，并将支承底板固定在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座,如图1-14所示。固定铰支座的约束反力与圆柱铰链相同，其约束反力也应通过铰链中心，但方向待定。为方便起见，常用两个相互垂直的分力FAx,FAy表示。图1-14固定铰支座(a)(b)(c)FAXFAyFA6.可动铰支座如果在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴，就构

7、成可动铰支座，如图1-15所示。可动铰支座的约束反力垂直于支承面，且通过铰链中心，但指向不定，常用R(或F)表示。FA(RA)图1-15可动铰支座(a)(b)(d)(c)(e)7.固定端支座如果构件或结构的一端牢牢地插入到支承物里面，就形成固定端支座，如图1-16(a)所示。约束的特点是连接处有很大的刚性，不允许被约束物体与约束物体之间发生任何相对的移动和转动，约束反力一般用三个反力分量来表示，两个相互垂直的分力FAx（XA）、FAy（YA）和反力偶MA，如图1-16(b)所示，力学计算简图可用图1-16(c)表示

8、。(a)(b)(c)图1-16固定端支座FAyFAxMA力矩的概念一个力作用在具有固定的物体上，若力的作用线不通过固定轴时，物体就会产生转动效果。如图所示，力F使扳手绕螺母中心O转动的效应，不仅与力F的大小有关；而且还与该力F的作用线到螺母中心O的垂直距离d有关。可用两者的乘积来量度力F对扳手的转动效应。转动中心O称为力矩中心，简称矩心。矩心到力作用线的垂直