建筑力學知識主講李艷1精選ppt課程簡介建筑力學理論力學材料力學技術基礎課。研究物體受力后的效應運動、平衡（外效應）剛體變形、內力（內效應）變形固體：桿材料力學結構力學變形、內力（內效應）變形固體：桿系2精選ppt第1章

緒論3精選ppt§1–1建筑力學的任務§1–2變形固體的基本假設

§1–3桿件變形的基本形式第一章緒論目錄4精選ppt結構承受的荷載：自重、風載、人群荷載、屋面積雪重量、吊車壓力等非荷載影響因素：溫度變化、支座沉降、地震作用等結構與構件：建筑物中承受荷載而起骨架作用的部分稱為結構組成結構的每一部分稱為構件1-1-1結構及其分類§1–1建筑力學的任務5精選ppt一、構件的分類（長寬高來衡量）建筑力學研究對象的幾何特征①桿件：一個方向的尺寸大②板和殼：兩個方向的尺寸大③實體：三個方向的尺寸都大且相近二、構件幾何特征各橫截面的形心連線——軸線垂直于桿軸線的截面——橫截面根據軸線形狀可分為：6精選ppt直桿:曲桿：拱折桿：剛架7精選ppt三、結構的幾何特征平面桿件結構與空間桿件結構凡組成結構的所有桿件的軸線都位于某一平面內，并且荷載也位于該平面內的結構，稱為平面桿件結構。否則，稱為空間結構。8精選ppt1-1-2建筑力學研究的內容一、幾個基本概念①構件：組成機械或結構物的最小單元②強度：構件或結構物抵抗破壞的能力③剛度：構件抵抗變形的能力④穩定性：構件保持原有平衡狀態的能力

9精選ppt二、建筑力學的任務設計出的結構要有承載能力用材越少越好安全經濟一對矛盾三類強度計算：荷載、材料一定，計算截面積荷載、截面一定，校核是否安全材料、截面一定，求允許荷載任務：研究構件的強度、剛度、穩定性，為工程設計提供理論依據和計算方法。10精選ppt剛體

在任何外力的作用下，大小和形狀始

終保持不變的物體。例如:橋梁在車輛、人群等荷載作用下的最大豎直變形一般不超過橋梁跨度的1/700～1/900。物體的微小變形對于研究物體的平衡問題影響很小，因而可以將物體視為不變形的理想物體——剛體§1-2變形固體的基本假設11精選ppt略去次要性質，將主要性質抽象出理想模型，提出幾個基本假設：

①完全彈性假設：認為材料在外力作用下發生變形的大小與外力成正比，外力撤除后，構件的變形會完全消失

②連續均勻假設：認為材料各處的性質完全相同可取其中一部分研究，解決局部與整體研究的統一

③各向同性假設：相對于各向異性而言木材豎紋和橫紋抵抗破壞的能力不同鋼材各個方向的力學性質相同

④小變形假設：在外力作用下，變形相對構件尺寸很小平衡時略去可使計算簡單12精選ppt§1-3桿件變形的基本形式將構件變形形式分為四種基本變形：軸向拉伸和壓縮扭轉剪切彎曲13精選ppt小結概念：構件、強度、剛度、穩定性任務：研究構件的強度、剛度、穩定性，為工程設計提供理論依據和計算方法。可變形固體與剛體：四個基本假設：對象：彈性范圍內，均勻、連續、各向同性、小變形的等直桿四個基本變形：拉壓、剪切、扭轉、彎曲14精選ppt第2章靜力學基本概念§2-1力的概念§2-2力矩與力偶§2-3力的平移§2-4約束與約束反力§2-5物體的受力分析受力圖§2-6結構計算簡圖15精選ppt

靜力學研究物體作機械運動的特殊情況——物體處于靜止狀態時力的平衡規律。包括：受力分析、力系的簡化、平衡的條件等等。

物體的靜平衡是指物體相對于地面保持靜止或作勻速直線運動的狀態。16精選ppt§2-1力的概念2-1-1力與力系

力是物體間的相互作用，其效果是使物體的運動狀態發生改變或物體發生變形

靜力學只研究剛體，因此，只討論物體在力的作用下整體的平衡問題。力的單位，采用國際單位時為：或牛頓（N）17精選ppt力對物體的作用效果取決于力的大小、方向與作用點我們稱之為力的三要素1.力的基本概念(1)力的三要素（2）力系物體受到若干力的作用，統稱力系

平面力系：各力作用線均在同一平面內

根據各力作用線的關系，可分為平面任意力系、平面平行力系和平面匯交力系18精選ppt2.1基本概念——幾個相關定義力系：作用于物體或體系的一群力平衡：保持靜止或勻速直線運動狀態（具有相對性）平衡力系：處于平衡狀態的力系等效力系19精選ppt（3）靜力學公理

作用于剛體上的兩個力，如果大小相等、方向相反、且沿同一作用線，則它們的合力為零，此時，剛體處于靜止或作勻速直線運動。公理一

二力平衡公理

空間力系：力的作用線分布于三維空間空間任意力系空間平行力系空間匯交力系20精選ppt只有兩個力作用下處于平衡的物體其大小相等、方向相反、作用于同一直線上。二力構件不是二力構件21精選ppt注意：上述的二力平衡公理對于剛體是充分的也是必要的，而對于變形體只是必要的，而不是充分的。如圖所示的繩索的兩端若受到一對大小相等、方向相反的拉力作用可以平衡，但若是壓力就不能平衡。22精選ppt力可以在剛體上沿其作用線移至任意一點而不改變它對剛體的作用效應公理二

加減平衡力系公理

在作用于剛體的任意力系上，加上或減去任一平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效應。推論：力的可傳性23精選ppt同一個點作用兩個力的效應可用它們的合力來等效。該合力作用于同一點，方向和大小由平行四邊形的對角線確定。（幾何合成法）公理三

力的平行四邊形法則24精選ppt

兩個物體間相互作用的力，總是大小相等、方向相反，同時分別作用在兩個物體上。公理四

作用與反作用定理推論：三力平衡匯交定理剛體受到不平行的三個力作用而平衡時，這三個力的作用線一定交于同一點且位于同一平面內。25精選ppt反之，當投影Fx

、Fy

已知時，則可求出力

F

的大小和方向：2–1-6力的投影.力沿坐標軸的分解一、力在坐標軸上的投影：結論：力在某軸上的投影，等于力的模乘以力與該軸正向間夾角的余弦。yb′a′abFOxBFxFy26精選ppt思考：

試求圖1.3中各力在軸上的投影，投影的正負號按規定觀察判定。27精選ppt注意：力投影的要點：

1、力平移力在坐標軸上投影不變；

2、力垂直于某軸，力在該軸上投影為零；

力平行于某軸，力在該軸上投影的絕對

值為力的大小。28精選ppt

共點力系合成與平衡的幾何法1、合成的幾何法：AF2F1F4F3表達式：RF1BF2CF3DF4EAF1、F2、F3、F4

為平面共點力系：29精選ppt把各力矢首尾相接，形成一條有向折線段（稱為力鏈）。加上一封閉邊，就得到一個多邊形，稱為力多邊形。2、力的多邊形規則：RF1BF2CF3DF4EA注：變換分力矢量的作圖順序合力矢量不變30精選pptAF2F1(a)F3F1F2RF3xABCD(b)合力在任一軸上的投影，等于它的各分力在同一軸上的投影的代數和。證明：以三個力組成的共點力系為例。設有三個共點力F1、F2、F3如圖。合力投影定理：31精選ppt合力R在x軸上投影：F1F2RF3xABCD(b)推廣到任意多個力F1、F2、Fn

組成的平面共點力系，可得：abcd各力在x軸上投影：32精選ppt合力的大小合力R的方向余弦根據合力投影定理得33精選ppt§2-2力矩與力偶2-2-1力對點之矩（力矩）力矩作用面1.大小：力F與力臂的乘積2.方向：轉動方向兩個要素：34精選pptF1F2d2-2-2力偶1、力偶——大小相等的反向平行力。（注意與平衡力的區別

）⑴、作用效果：引起物體的轉動。⑵、力和力偶是靜力學的基本要素。力偶特性二：

力偶只能用力偶來代替（即只能和另一力偶等效），因而也只能與力偶平衡。力偶特性一：力偶中的二個力，既不平衡，也不可能合成為一個力。35精選ppt2、力偶臂——力偶中兩個力的作用線之間的距離。3、力偶矩——力偶中任何一個力的大小與力偶臂d的乘積，加上適當的正負號。F1F2d力偶矩正負規定：若力偶有使物體逆時針旋轉的趨勢，力偶矩取正號；反之，取負號。量綱：力×長度，牛頓?米（N?m）.36精選ppt4、力偶的等效條件同一平面上力偶的等效條件：FdFd因此，以后可用力偶的轉向箭頭來代替力偶。=作用在剛體內同一平面上的兩個力偶相互等效的充要條件是二者的力偶矩代數值相等。37精選ppt=已知：任選一段距離d5.平面力偶系的合成和平衡條件===38精選ppt===39精選ppt由此可知，平面力偶系可合成為一個合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代數和40精選ppt力的平移定理作用于剛體上的力可以等效地移動到剛體內任意點，但須附加一力偶。§2-3力的平移41精選ppt§2–4約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束反力：5、主動力：可以任意運動（獲得任意位移）的物體。不可能產生某方向的位移的物體。約束對被約束體的反作用力。由周圍物體所構成的、限制非自由體位移的條件。約束力以外的力。基本概念：42精選ppt1、柔繩、鏈條、膠帶構成的約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力43精選pptA柔繩約束44精選ppt2、理想光滑接觸面約束（無摩擦力）§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束45精選ppt光滑接觸面約束實例光滑齒面46精選ppt3、光滑鉸鏈約束ABNAB常見的幾種類型的約束47精選pptNyNx(1)固定鉸鏈支座：N48精選ppt(2)活動鉸鏈支座：NN49精選pptABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束50精選ppt§2–5物體的受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：1、取分離體（研究對象）2、畫出研究對象所受的全部主動力（使物體產生運動或運動趨勢的力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對象與周圍物體的連接關系）51精選pptAPNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個力作用：(2)球A受三個力作用：(3)作用于滑輪C的力：CNGTGTGTDQB例題1-1在圖示的平面系統中，勻質球A重為P，借本身重量和摩擦不計的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重為Q的物體B。試分析物體B、球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。52精選pptECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB所受的力：表示法一：表示法二：BDAFNAxNAyNBBAFDNAHNB例題1-2等腰三角形構架ABC的頂點A、B、C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖1–13(a)所示。不計各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖。53精選ppt例題1-3如圖所示壓榨機中，桿AB和BC的長度相等，自重忽略不計。A，B，C，E處為鉸鏈連接。已知活塞D上受到油缸內的總壓力為F=3kN，h=200mm，l

=1500mm。試畫出桿AB，活塞和連桿以及壓塊C的受力圖。DEABCllh54精選pptFABA解：1.桿AB的受力圖。2.活塞和連桿的受力圖。3.壓塊C的受力圖。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFABDEABCllh55精選pptAPBQABCP思考題PQNAxNAyNByNCNBPNBNA56精選ppt

任何建筑物在施工過程中以及建成后的使用過程中，都要受到各種各樣的作用，這種作用造成建筑物整體或局部發生變形、位移甚至破壞。例如，建筑物各部分的自重、人和設備的重力、風力、地震，溫度變化等等。其中建筑物的自重、人和設備的重力、風力等作用稱為直接作用，在工程上稱為荷載；而地震，溫度變化等作用稱為間接作用。工程中，有時不嚴格區分直接作用或間接作用，對引起建筑物變形、位移甚至破壞的作用一概稱之為荷載。§2-6結構計算簡圖57精選ppt

在工程中，作用在結構上的荷載是多種多樣的。為了便于力學分析，需要從不同的角度，將它們進行分類。1、荷載按其作