建筑力学课件01.pdf

第一章绪论第一章绪论1.1建筑力学的任务1.5杆系结构的分类1.2荷载的分类1.6变形固体及其基本假1.3平面结构的支座及反设力1.7杆件的几何特性与基1.4结构的计算简图本变形形式1.1建筑力学的任务1.1建筑力学的任务在荷载的作用下，承受荷载建筑力学的任务：和传递荷载的建筑结构和构件（1）力系的简化和力系的平衡问会引起周围物体对它们的反作题。用。同时，构件本身因受荷载（2）强度问题。作用而产生变形，并且存在着（3）刚度问题。发生破坏的可能性。（4）稳定问题。（5）研究几何组成规则。1.1建筑力学的任务1.2荷载的分类注意：本书只限于研究杆件作用在结构上的力是多种多和杆系结构。样的，一般把力分为两种：主动力：使物体运动或使物体有运动趋势的力。如重力等等。约束力：阻碍物体运动的力。也就是能够限制构件的运动，而约束作用于被约束构件上的力。1.2荷载的分类1.2荷载的分类通常把作用在结构上的主动力在结构设计中，首先在分析和称为荷载，把约束力称为反力。这计算作用在结构上的外力，然后进们都是其他物体作用在结构上的力，一步计算结构中的内力。所以又统称为外力。在外力的作用下，结构内各部分之间产生相互作下面分析一下荷载的分类。用的力称为内力。1 1.2荷载的分类1.2荷载的分类一、按作用在结构上的时间分类：活载：是指施工和建成后使用期恒载：是指作用在结构上的不变间可能作用在结构上的可变荷载。荷载，也就是在结构建成以后，其这种荷载有时存在，有时不存在，大小和位置不再发生变化的荷载。它们的作用位置可能是固定的（如比如，构件的自重和土压力等等。风荷载，雪荷载），也可能是移动的（如工业厂房中的吊车荷载）。1.2荷载的分类二、按作用在结构上的分布情况分类：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：荷载连续作用，大小各处相同。线均布荷载（单位：N/m或kN/m）非均布荷载：荷载连续作用，大小各处不同。面均布荷载（如板的自重，单位N/m2或kN/m2)非均布荷载（如水池中的水压力）1.2荷载的分类1.2荷载的分类集中荷载：是指作用在结构上的三、按作用在结构上的性质分类：荷载一般总是分布在一定的面积上，静荷载：是指荷载从零慢慢增加当分布面积远小于结构的尺寸时，至最后的确定数值后，其大小、位则可认为此荷载是作用在结构的一置和方向就不再随时间而变化。点上。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。2 1.2荷载的分类1.3平面结构的支座及反力以上三种分类方法并不是独立在结构设计中，作用在结构上无关的，比如结构的自重，它既是的荷载是根据设计要求和实际情况恒载，又是分布荷载，也是静荷载。预先给定的。但结构所受到的反力（约束力）不但与作用在结构上的荷载有关，还与该结构同其他物体相互联系的约束（支座）形式有关。1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力支座：一个结构物与基础或地一、活动铰支座（滚轴支座）面连接的装置（构造形式）称为支座。作用：把结构物与基础或地面连接起来，使结构物能稳固在地基上。实际建筑物中的支座形式多种多样。典型支座和反力的简化：1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力一、活动铰支座（滚轴支座）一、活动铰支座（滚轴支座）这种活动铰支座既允许结构绕铰A转动，又允许结构通过滚轴沿支座垫板水平方向移动，但是限制A点沿支承面的法线方向移动。当结构受到荷载的作用时，支座只有垂直于支承面的法向反力RA。1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力一、活动铰支座（滚轴支座）二、固定铰支座3 1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力二、固定铰支座二、固定铰支座这种支座最下部没有滚轴，支座在水平方向和垂直方向都不会移动，只允许结构绕A铰转动。当结构受到荷载的作用时，支座在A点有垂直反力RA和水平反力HA。1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力二、固定铰支座三、固定支座1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力三、固定支座三、固定支座1.3平面结构的支座及反力1.3平面结构的支座及反力四、定向支座四、定向支座这种支座只允许结构沿辊轴滚动的方向移动，不能发生竖向移动和转动。当结构受到荷载的作用时，支座在A点有垂直反力RA和反力偶矩MA。4 1.3平面结构的支座及反力1.4结构的计算简化四、定向支座在建筑力学中，以计算简图作为力学计算的主要对象。对实际结构主要从三个方面进行简化：1.4结构的计算简化1.4结构的计算简化一、杆件及杆与杆之间的连接构造二、支座的简化的简化详见第1.3节。结节（或节点）：杆件与杆件相连接处。三、荷载的简化铰结点：各杆可以绕结点中心自详见第1.2节。由转动。刚结点：当结构发生变形时，结点处各杆端之间夹角保持不变。1.5杆系结构的分类1.5杆系结构的分类按照空间观点，结构可以分为按照几何观点，结构可以分为平面结构和空间结构。杆系结构、薄壁结构和实体结构。平面结构：组成结构的所有杆件杆系结构：杆件的长度远远大于的轴线和作用在结构上的荷载都在杆件截面的宽度和厚度，杆件结构同一个平面内。是由细长的杆件或若干细长的杆件空间结构：组成结构的所有杆件所组成的结构。的轴线或荷载不在同一平面内。1.5杆系结构的分类1.5杆系结构的分类薄壁结构：其厚度远远小于其他一、梁：两个尺度的结构。实体结构：三个方向的尺度在约为同量级的结构。比如：挡土墙、基础。平面杆系结构的常见形式：5 1.5杆系结构的分类1.5杆系结构的分类二、刚架：结点大部分是刚结点三、拱：1.5杆系结构的分类1.5杆系结构的分类三、拱：四、桁架：各结点为理想铰结点。1.5杆系结构的分类1.6变形固体及其基本假设五、组合结构：部分为桁架结构，刚体：在力的作用下，其内部任意部分为梁或刚架结构。两点这间的距离始终保持不变。在研究构件的强度、变形、稳定性问题时，不能将物体看作刚体，而应将组成构件的固体材料看成为可变形固体。在进行理论分析时，对材料的性质作如下的基本假设：1.6变形固体及其基本假设1.6变形固体及其基本假设一、连续性假设二、均匀性假设认为在材料体积内部充满了物认为在材料内部各部分的力学质，密实而无孔隙。性能是完全相同的。目的：物体内的一些物理量可目的：在研究构件时，可取构以用坐标的连续函数表示它们的变件内任意的微小部分作为研究对象。化规律。6 1.6变形固体及其基本假设1.6变形固体及其基本假设三、各向同性假设构件在受外力作用的同时将发对于各向同性的材料，认为材生变形，在撤除外力后构件能够恢料沿各个方向的力学性能完全相同，复的变形部分称为弹性变形，不能即物体的力学性能不随方向的不同够恢复的变形部分称为塑性变形。而改变。构件在外力作用下的弹性变形目的：从不同方向作理论分析与构件整个尺寸相比是微小的，称时，可得到相同的结论。为小变形。1.6变形固体及其基本假设1.7杆件的几何特性与基本变形形式在弹性变形范围内作静力分析一、杆件的几何特性：时，构件的长度可按原始尺寸进行计算。杆件有两个常见的几何元素：横截面和轴线。1.7杆件的几何特性与基本变形1.7杆件的几何特性与基本变形形式形式二、杆件的基本变形形式：2、剪切1、轴向拉伸或压缩1.7杆件的几何特性与基本变形1.7杆件的几何特性与基本变形形式形式3、扭转4、弯曲7