建筑力学 1绪论

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建筑力学1-绪论

材料力学的任务就是在保证构件满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，以最经济的代价为构件选择适宜的材料，确定合理的形状和尺寸，提供必要的理论基础和计算方法。
建筑结构的受力分析——结构力学
建筑物中起支承荷载作用的骨架称为结构。房屋中的屋架、梁、板、柱、基础等构件或由这些构件联结而成的体系都是结构的典型例子。图 0.1为一工业厂房的结构示意图。按照几何观点，结构可以分为三类：（1）杆件结构结构由杆件组成。（2）薄壁结构结构的厚度远小于其它两个尺度，如折板、板壳等。（3）实体结构结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝等。
力系的简化和力系的平衡问题——静力学
静力学是研究物体在力作用下的平衡规律的科学。在一般工程问题中，所谓平衡是指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。平衡是物体机械运动的一种特殊形式，它的特点是物体的运动状态不发生变化。通常，一个物体所受的力不止一个而是若干个。我们把作用于物体上的一组力，称为力系。如果物体在力系作用下处于平衡状态，则该力系称为平衡力系。
建筑力学
第一章绪论
1，着重于基本概念——掌握力学的最基本概念，建立起力学的基本概念； 2，着重于分析问题和解决问题——掌握力学分析的基本要求，能分析和解决问题； 3，着重于与建筑实践环节的联系——掌握建筑上所应用的必备力学知识；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1-1 建筑力学的任务
一，建筑结构的概念——由构件按合理形状组成的骨架，用于承担预定荷载和围合组成建筑的支撑体系叫建筑结构；二，建筑结构的作用——承担荷载，荷载使结构产生变形或产生破坏；三，建筑力学研究的问题—— 1，力系的简化和力系的平衡问题； 2，建筑材料的强度问题；刚度问题，稳定问题； 3，建筑结构的受力分析及几何组成问题。

建筑力学知识点

建筑力学第一章绪论1.工程中习惯把主动作用于建筑物上的外力称为荷载。

例如自重,风压力，水压力，土压力等。

（主要讨论集中荷载、均匀荷载）2.在建筑物中,承受并传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。

3.结构按几何特征分：一，杆件结构.可分为：平面和空间结构。

它的轴线长度远大于横截面的宽度和高度。

二,板壳结构。

（薄壁结构）三，实体结构。

4.建筑力学要进行静力分析即由作用于物体上的已知力求出未知力.5.强度指结构和构件抵抗破坏的能力,刚度指结构和构件抵抗变形的能力。

稳定性指结构和构件保持原有平衡状态的能力。

6.建筑力学的基本任务是研究结构的强度,刚度，稳定性问题。

为此提供相关的计算方法和实验技术。

为构件选择合适的材料，合理的截面形式及尺寸，以及研究结构的组成规律和合理形式。

第二章刚体静力分析基础1.静力学公理.一，二力平衡。

（只适应于刚体，对刚体系统、变形体不适应。

）二，加减平衡力系。

（只适应于刚体，对刚体系统、变形体不适应。

)三，三力平衡汇交.2.平面内力对点之矩.一，合力矩定理3.力偶。

性质：一,力偶对物体不产生移动效应，故力偶没有合力.它既不能与一个力等效或平衡.二，任一力偶可在其作用面内任意移动.4.约束:施加在非自由体上使其位移受到限制的条件.一般所说的支座或支承为约束。

一物体（如一刚性杆）在平面内确定其位置需要两个垂直方向的坐标和杆件的转角。

因此，对应的约束力是相对的.约束类型：1、一个位移的约束及约束力。

a)柔索约束。

b）理想光滑面约束。

C）活动（滚动)铰支座。

D)链杆约束.2、两个位移的约束及约束力。

A）光滑圆柱形铰链约束。

B）固定铰支座约束.3、三个位移的约束及约束力。

A）固定端。

4、一个位移及一个转角的约束及约束力.A）定向支座(将杆件用两根相邻的等长、平行链杆与地面相连接的支座）.第五章弹性变形体静力分析基础1．变性固体的基本假设。

连续性假设：固体材料的整个体积内毫无空隙的充满物体。

建筑力学课件第一章绪论

1.1 建筑力学基本概念
五、力系、合力与分力
1.力系的概念
※同时作用在同一物体上的一组力，称为力系。在一个力系中，如果各力作用线都位于同一个平面内，则该力系称为平面力系，反之为空间力系。
1.1 建筑力学基本概念
不论是平面力系，还是空间力系，按照其各力作用线分布的不同形式，都可分为：
（1）汇交力系；（2）力偶系；（3）平行力系；（4）一般力系。
1.1 建筑力学基本概念
四、荷载 ※荷载是主动作用于物体上的外力。
在实际工程中，构件或结构受到的荷载是多种多样的，如建筑物的楼板传给梁的重量、钢板对轧辊的作用力等等。这些重量和作用力统称为加在构件上的荷载。
根据荷载得作用以及计算的需要，可以对荷载进行分类：
1.1 建筑力学基本概念
1.荷载按其作用在结构上的时间久暂，可分为恒载和活载。
※恒载是长期作用在构件或结构上的不变荷载，如结构的自重和土压力。
※活载是指在施工和建成后使用期间可能作用在结构上的可变荷载，它们的作用位置和范围可能是固定的（如风荷载、雪荷载、会议室的人群重量等），也可能是移动的（如吊车荷载、桥梁上行驶的车辆等）。
1.1 建筑力学基本概念
2.荷载按其作用在结构上的分布情况可分为分布荷载和集中荷载。
1.1 建筑力学基本概念
※撤除外力后能完全恢复原状的物体，称为理想弹性变形体或称理想弹性体。
实际上，在自然界并不存在理想弹性体，但通过实验研究表明，常用的工程材料如金属、木材等，当外力不超过某一限度时（称为弹性阶段），很接近于理想弹性体，这时，可以将它们近似地视为理想弹性体；而如果外力超过了这一限度，就会产生明显的塑性变形（称为弹塑性阶段）。

建筑力学第1章绪论.

第二节建筑力学的任务
建筑力学的任务是研究能使建筑结构安全、正常工作且符合经济要求的理论和计算方法，具体是： ⑴ 研究物体的受力分析、力系简化与平衡的理论。这是建筑力学的静力学基础。 ⑵ 研究结构和构件在荷载作用下内力的计算方法，以保证结构有足够的强度。强度：材料抵抗破坏的能力。 ⑶ 研究结构和构件在荷载作用下变形的计算方法，以保证结构有足够的刚度。刚度：结构抵抗单位变形的能力。
第五节荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面上的荷载。
第五节荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (3) 集中荷载。作用于结构上的荷载，当分布面积远远小于结构尺寸时, 可以认为此荷载是作用于结构某一点上的荷载，即集中荷载。
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (1) 体荷载。体荷载指分布在结构整个体积内连续作用的荷载。如图所示的物体G的重力就是典型的体荷载。
第五节荷载的分类
作用在建筑结构上的外力称为荷载，例如结构的自重、施加在结构上的土压力和水压力。 ⒈ 按作用在结构上的荷载分布状况分类 (2) 分布荷载。分布荷载指分布在结构某一表面上的荷载。 ① 均布面荷载。 ② 均布线荷载。若均布面荷载换算到计算构件的纵轴线上，即均布面荷载乘以其负载宽度，则可得沿纵向的均布线荷载。 ③ 三角形分布荷载。三角形分布荷载如水对水池壁的侧向压力。
第三节刚体、变形体及其基本假设

建筑力学课件_第一章__绪论

课件制作人：肖昕迪
三、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，荷载从零慢慢增加到最后的确定值后，其大位置和方向就不再随时间而变化，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、的荷载称为静荷载，如结构的自重、一般的活荷载等。活荷载等。 2、动荷载、是指荷载的大小、位置、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。迅速变化，化而迅速变化，称为动荷载。如动力机械产生的荷载、生的荷载、地震力等
课件制作人：肖昕迪
二、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，分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载，又可均布荷载和分为均布荷载非均布荷载。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，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，自重荷载以每米长度重力表示，N/m或KN/m，或，又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布，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，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。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。如一水池的壁板受到的水压力作用。
第二节荷载的分类
在建筑力学中，在建筑力学中，我们把作用在物体上的力一般分为两种：为两种：一种是使物体运动或有运动趋势的主动力主动力；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约束力。约束，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制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约束力。束力。通常把作用在结构上的主动力称为荷载荷载，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反力，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面。一个矛盾的两个方面。它们都是其他物体作用在结构外力。上的力，所以统称为外力在外力作用下，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内力。部分之间产生相互作用的力称为内力。

建筑力学1

三、作用性质：静力荷载 — 数量、方向、位置不随时间变化或变化缓慢，无显著加速度的荷载。
动力荷载 — 随时间迅速变化、产生显著的加速度，有不可忽视的惯性力。
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。
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。作用与反作用定律
1、活动铰支座（滚轴支座）构成：见右图。约束功能：限制A点沿支承面法线方向的移动。活动铰支座只有反力V，通过铰A 中心。简
A
图
2、固定铰支座（不动铰支座）构成：见右图。约束功能：限制A点沿水平和竖直方向的移动（限制线位移）。允许结构绕A点转动。固定铰支座有水平反力H和竖向反力V，通过 A铰中心。也可合成为一个力，但方向不知。
动方向相反。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。这种约束作用是将物体
拉住，且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，如图1.14中的力。
３、研究构件和结构的刚度问题。
构件和结构抵抗变形的能力。
4、研究构件和结构的稳定性问题。
三、建筑力学在建筑设计中的作用（建筑师与结构）
建筑师要设计出适用、经济、美观的建筑物，必须具备美学、艺术、生产等各方面的理论知识。其中包括建筑力学和结构方面的知识，以便在建筑设计工作中，能够选择合理的结构形式。在安全和经济的前提下，实现自己的建筑构思，体现力与美的完美结合。

建筑力学1

如果物体的变形尺寸与其原始尺寸相比很小，在所研究的力学问题中，忽略这种变形后不会引起显著的误差时，就可以把这个物体抽象化为刚体，从而使所研究的问题得到简化。
在进行力系的简化和平衡分析时，就可以先把结构或构件看成是刚体。
当物体的微小变形在所研究的问题中转化为主要因素时，就不能再把此物体看做刚体，而必须视为变形体。
在建筑施工中，脚手架的强度、刚度和稳定性问题是保障工人安全和施工正常进行的关键。
如果材料在不同方向上具有不同的力学性能，则称为各向异性材料。
常用的工程材料中从微观上看都是各向异性的，但是像钢材、玻璃等材料从宏观上表现出各向同性性质，木材和一些种类的复合材料都是各向异性的材料。严格来说，混凝土也是各向异性的材料，但是，在结构分析中，对于浇筑很好的混凝土，为了计算简化而看成是各向同性材料。
建筑力学实验课程：建筑力学课程实验是实践训练环节，通过实验
课程，深化理论基础知识，培养独立分析问题和解决问题的能力。
建筑力学在工程中应用：建筑力学知识在工程中应用广泛，从建筑物的设计到施
工，以及在使用期间的维修加固等都需要用到建筑力学知识。从建筑物的设计开始，就需要应用建筑力学知识分析建筑物的受力、构件的强度、刚度和稳定性等等问题。
均匀连续性假设：假设变形固体由同种性质的材料构成，在其整个体积
内部毫无空隙地、连续地充满了同种性质的材料。采用了均匀连续性假设后，就可以在构件中截取任何
微小部分进行分析，继而将结果应用于整体。同时，在分析中可以采用连续函数的数学演绎方法。
各向同性假设：认为变形固体沿各个方向的力学性能均相同。在各个方向具有相同力学性能的材料称为各向同性材料，
小变形假设：指实际工程中的构件在荷载作用下，其变形与构件的原

建筑力学第一章绪论(2)

第五章建筑结构的概述第六章钢筋混凝土
第七章梁板结构与多高层建筑结构第八章砌体结构第九章钢结构第十章建筑地基与基础第十一章建筑结构抗震基本知识第十二章建筑结构施工图的识度
§1.1 建筑结构的基本概念 1.结构的概念
结构指的是不同类别或相同类别的不同层次按程度多少的顺序进行有机排列。建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系称为建筑结构，简单的说就是建筑物的承重骨架。常见的建筑物的梁柱板；桥梁的桥墩、桥跨；水坝、堤按等就是结构。人们在日常生活中一般看不到的基础、地基也属于结构。有了结构，建筑物与构筑物就可以抵抗自然界与人为的各种作用。因此，结构必须是安全的。建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。水平构件包括梁、板等，用以承受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载；基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。
没有配置受力的钢筋的混凝土结构。
§1.2 工程力学与建筑结构的关系
工程力学：理论力学、材料力学、结构力学
工程力学研究对象：
构件和结构都是肉眼分析的，并且相对于地球静止或以速度远小于光速而运动
的宏观物体。（例子苹果细菌车火箭）
建筑结构：钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、地基基础、建筑抗震。
针对于非建筑结构类的专业从掌握建筑结构设计的概念知识，将内容整合为‘工
2.结构平面布置； 3.初步选用材料类型、强度等级等，根据经验初步确定构件的截面尺寸； 4.结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析； 5.荷载效应组合； 6.构件的截面设计。 7.此外还包括某些必要构造措施。需要依据结构专业相关规范、图集等。基础设计： 1.根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式，材料强度等级，一般有浅基础（如：独立基础、条形基础等）和深基础（如：桩基）； 2.基础底面积的确定及地基承载力验算； 3.基础内力计算及配筋计算。 4.考虑必要的构造措施

第一章绪论建筑力学

材料力学和结构力学研究的变形体是弹性变形体。
内容以及要求：
§第一节 §第二节 §第三节 §第四节 §第五节
建筑力学研究的对象（了解）建筑力学的任务(了解）刚体、变形体及其基本假设（重点掌握）杆件变形的基本形式（掌握）荷载的分类（了解）
§第一节建筑力学的研究对象结构：土木工程中，有建筑材料按照一定的方式组成，能承受和传递载荷并起骨架作用的部分称为结构。构件：结构的组成部分统称为构件。如图中的柱子、基础屋架等。
大型桥梁
江阴长江大桥
缆索
承力柱
拉杆桥面
第一章
绪论
§第三节
刚体、变形固体及其基本假设
刚体：在外力作用下不发生形变的物体(理想假设)。
变形固体：在外力作用下发生微小变形的物体。
强度：构件抵抗破坏的能力。
刚度：构件抵抗变形的能力。
稳定性：构件保持其原有平衡状态的能力。
第一章
绪论
在研究材料的强度、刚度、稳定性问题时，不能将物体视为刚体，而应视为变形体。在理论分析时，为了简化问题，对材料性质做作如下假设： 1、连续性假设 2、均匀性假设 3、各向同性假设对材料变形作假设——小变形。
§第四节杆件变形的基本形式
杆件的几何特性纵向：构件的长度方向称为纵向。
横向：轴线：
垂直长度的方向称为横向。各横截面形心的连线。
横截面：指垂直杆件长度方向的截面。横截面与轴线两者具有互相垂直的关系。等直杆：轴线是直线且横截面形状、尺寸均不改变的杆件。
第四节杆件变形的基本形式按杆件轴线的形状，分为直杆、曲杆与折杆。
桥面板作用作用在桥面上的力
活载
第一章
绪论
二、按性质可分为静荷载和动荷载

建筑力学第1章

FT W W
FT W W FN
二、荷载的分类
1、按作用时间的久暂可分为: 恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。 2、按作用位置是否改变可分为：固定荷载：作用位置固定不变。移动荷载：作用位置是移动的。
3、按作用性质可分为：静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢。动力荷载：随时间迅速变化或在短时间内突发荷载。
认为在变形固体的整个体积内连续不断地充满了物质，无任何空隙。
⒉ 均匀性假设
认为固体材料在各个方向上的力学性质完全相同。
⒊ 各向同性假设
认为在变形固体内各点处的力学性质完全相同，变形固体内任一点的力学性质完全能代表整个固体。
§7 杆件变形的基本形式一、杆件的几何特征及分类杆件是指某一个方向（一般为长度方向）的尺寸远大于其另外两个方向尺寸的构件。
桥梁结构
台北101大楼
被称为“台北新地标” 的101大楼于 1998年1月动工，主体工程于2003年10月完工，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。在世界高楼协会颁发的证书里，台北101大楼拿下了 “世界高楼”四项指标中的三项世界之最，即“最高建筑物”（508Ｍ）“最高使用楼层”(438米)和“最高屋顶高度”(448米)。
变形固体的变形，按其性质可分为两种弹性变形塑性变形外力解除后，变形也随之消失外力解除后，变形并不能全部消失
建筑工程中所用的材料，可以近似地看成是只有弹性变形而没有塑性变形。只有弹性变形的物体称为理想弹性体或完全弹性体。只能产生弹性变形的外力范围称为弹性范围。
二、基本假设 ⒈ 连续性假设
国家石油公司双塔大楼

建筑力学1(江苏建筑职业技术学院) 中国大学MOOC答案2022版

建筑力学1(江苏建筑职业技术学院)中国大学MOOC答案2022版第一章绪论单元测验1、力对物体作用效果有两种，即使物体运动状态发生改变或使物体形状发生改变。

答案: 正确2、变形很小的物体就是刚体。

答案: 错误3、如物体相对于地面保持静止或匀速运动状态，则物体处于平衡。

答案: 错误4、力既有大小又有方向，所以是矢量。

答案: 正确5、强度、刚度与稳定性统称为构件和结构的承载力。

答案: 正确6、结构按几何特征分为以下三类：杆件结构、板壳结构及实体结构。

答案: 正确7、常见的平面杆件结构形式有以下5种：梁、桁架、刚架、拱、组合结构。

答案: 正确8、在工程中，为了保证每一构件和结构始终能够正常地工作而不致失效，在使用过程中，要求构件和结构的材料具有足够的强度、足够的韧性、足够的韧性。

答案: 错误9、建筑力学是土木专业的专业基础课，起着承上启下的作用。

答案: 正确10、连续是指物体内部没有空隙，处处充满了物质，且认为物体在变形后仍保持这种连续性。

答案: 正确11、各向同性是指物体内各点处材料的性质相同，并不因物体内点的位置的变化而变化。

答案: 错误12、均匀性是指物体在各个不同方向具有相同的力学性质。

答案: 错误13、木材、复合材料是典型的各向同性材料。

答案: 错误14、起吊重物的钢索、桁架中的杆件等的变形都属于轴向拉伸与轴向压缩变形。

答案: 正确15、机械中传动轴等的变形即是剪切变形。

答案: 错误16、吊车梁发生的变形是弯曲变形。

答案: 正确17、火车轮轴的变形都是弯曲变形。

答案: 正确18、结构按几何特征分为以下几类：（）。

答案: 杆件结构;板壳结构及;实体结构19、（）统称为构件和结构的承载力。

答案: 强度;刚度;稳定性20、变形固体的基本假设包括（）答案: 连续性假设;均匀性假设;各向同性假设21、以下哪些材料是典型的各向同性材料。

答案: 木材;复合材料作业第一章绪论第一章绪论单元作业1、构件的承载力包括哪些？评分规则: 强度、刚度与稳定性统称为构件与结构的承载力2、理想变形体的基本假定有哪些？评分规则: 连续性假设、均匀性假设、各向同性。

建筑力学

B
A T1 T2 G1 RB
G2
G1 T3
RB
T3 T2 T1
T1
RAx
RAy
G2
RAx
G2
RAy
P
A B RA RA A A P
B NB
P
P
A
RA
E C N C NB
P
D B
T
T
D
E
NB
NC
P A
Q XA B
P A
Q
B
YA RD RD
D
二力杆
C
二力体
RC P
RC
C
P
RC
P
C
A
B
RB
RA
RA
RB
二，建筑力学的研究对象---质点、刚体、杆及杆系结构
三，本课程的学习目的及教学安排学习目的： 1,完成本课程的任务； 2,为后继课程作准备； 3,掌握一般科学的研究方法。教学安排
§1-2 荷载的分类
力---物体间的相互作用
作用于物体上的力主动力----使物体运动或具有运动趋势约束力----阻碍物体运动的力力
若荷载大于承载能力，结构破坏；若承载能力大于荷载，结构的材料不能充分发挥，造成材料浪费。
一，建筑力学的任务---正确解决构件所受荷载及
承载能力之间的矛盾
主要内容： 1，力系的简化及力系的平衡； 2，强度----构件或结构抵抗破坏的能力； 3，刚度----构件或结构抵抗变形的能力； 4，稳定性----构件或结构维持原有平衡形式的能力； 5，结构组成规律----保持结构各部分不发生相对运动。
2
F1 F2 R sin 1 sin 2 sin( )

《建筑力学》第1章绪论;第2章平面几何组成分析

Ⅱ Ⅰ
C B A
E F
刚片Ⅰ、Ⅱ通过三根不平行也不完全相交的链杆相连无多余约束的内部几何不变体系。
【习题2】分析图示体系的几何组成.
H F
C A
大地看成钢片 Ⅰ
G
E
D
B
分析：将大地看作钢片Ⅰ,依次去掉二元体CA、AB；BE、CD；GE、EF； GF、HC后，剩下钢片Ⅰ。
结论：根据二元体规则，整个体系无多余约束的几何不变体系。
■三杆平行且不等长三杆无穷远处相交。
Δ Δ
h1
Δ
h2 α2 h3 α3
α1
移动前，三杆平行，几何可变移动后，三杆不平行，几何不变证明：
tan ； 1 tan ； tan 2 3 h1 h2 h3
瞬变体系
h1 h2 h3 1 2 3
N 2 M
K
1 J A Ⅰ D E F I H
L
G 3
Ⅱ
B C
分析： a、将大地及支座A看成大刚片Ⅰ； b、将AEIK看成钢1；将KLMN看成钢2；将BLHE看成钢3；刚片1、2、3由两两相连，三铰不共线，根据三刚片规则，体系ABLMNK为无多余约束的内部几何不变体系，可看成刚片Ⅱ。 c、刚片Ⅰ、Ⅱ通过铰A和不通过铰A的链杆BC相连，符合二刚片规则。
第一章
一、研究对象二、基本任务三、基本概念
绪论
一、研究对象：

建筑：构件、结构
二、基本任务
四个字：安全、经济
在安全和经济原则下为建筑结构和构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。
பைடு நூலகம்
三、基本概念
刚体、支座
刚体：永不变形的固体

建筑力学第1章绪论

建筑⼒学第1章绪论第⼀章绪论§1-1 结构与构件建筑物中承受荷载⽽起⾻架作⽤的部分称为结构。

图1-1中所⽰的即为⼀单层⼚房结构。

结构受荷载作⽤时，如不考虑建筑材料的变形，其⼏何形状和位置不发⽣改变。

组成结构的各单独部分称为构件。

图1-1中的基础、柱、吊车梁、屋⾯板等均为构件。

结构⼀般叫按其⼏何特征分为三种类型：(1)杆系结构组成杆系结构的构件是杆件。

杆件的⼏何特征是其长度远远⼤于横截⾯的宽度和⾼度。

(2)薄壁结构组成薄壁结构的构件是薄板或薄壳。

薄板、薄壳的⼏何特征是其厚度远远⼩于它的另两个⽅向的尺⼨。

(3)实体结构它是三个⽅向的尺⼨基本为同量级的结构。

建筑⼒学以杆系结构作为研究对象。

§1—2刚体、变形固体及其基本假设结构和构件可统称为物体。

在建筑⼒学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体模型、理想变形固体模型。

刚体是受⼒作⽤⽽不变形的物体，实际上，任何物体受⼒作⽤都发⽣或⼤或⼩的变形，但在⼀些⼒学问题中，物体变形这⼀因素与所研究的问题⽆关，或对所研究的问题影响甚微，这时，我们就可以不考虑物体的变形，将物体视为刚体，从⽽使所研究的问题得到简化。

在另⼀些⼒学问题中，物体变形这⼀因素是不可忽略的主要因素，如不予考虑就得不到问题的正确解答。

这时，我们将物体视为理想变形固体。

所谓理想变形固体，是将⼀般变形固体的材料加以理想化，作出以下假设：(1)连续性假设认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是⽆空隙的连续分布。

(2)均匀性假设认为材料的⼒学性质是均匀的，从物体上任取或⼤或⼩的⼀部分，材料的⼒学性质均相同。

(3)各向同性假设认为材料的⼒学性质是各向同性的，材料沿不同的⽅向具有相同的⼒学性质。

有些材料沿不同⽅向的⼒学性质是不同的，称为各向异性材料。

本教材中仅研究各项同性材料。

按照连续、均匀、各向同性假设⽽理想化了的⼀般变形固体称为理想变形固体。

采⽤理想变形固体模型不但使理论分析和计算得到简化，且所得结果的精度能满⾜⼯程的要求。

建筑力学第1章绪论

力的性质
力具有大小、方向和作用点三个基本要素，遵循牛顿运动定律。
力的单位
在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。
力的概念与性质
01
02
03
力的定义
力是物体间相互作用的结果，可以改变物体的运动状态或形状。
力的性质
力具有大小、方向和作用点三个基本要素，遵循牛顿运动定律。
力的单位
在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。
拱式结构的特点与应用
结构特点
拱式结构通过拱的形状将荷载转化为轴向压力，并传递至两侧的支持结构。拱式结构具有较强的承载能力和稳定性。
应用范围
拱式结构常用于大跨度建筑，如桥梁、体育馆、展览馆等。其优点在于造型美观、受力合理、节省材料。
拱式结构的特点与应用
结构特点
拱式结构通过拱的形状将荷载转化为轴向压力，并传递至两侧的支持结构。拱式结构具有较强的承载能力和稳定性。
性质
摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、正压力的大小以及物体的材料性质有关。摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，其方向与接触面相切，并与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
04
建筑结构的基本形式与特点
04
建筑结构的基本形式与特点
梁式结构的特点与应用
结构特点
梁式结构主要由水平梁和垂直柱组成，通过梁承受横向荷载并将其传递至柱，再由柱传递至基础。这种结构形式简单，传力路径明确。
力的分解
一个力可以按照一定的规则分解为两个或多个分力，这些分力的作用效果与原来的力相同。
平衡方程及其应用
平衡方程
对于静力学问题，可以通过建立平衡方程来求解未知量。平衡方程通常包括力矩平衡方程和力平衡方程。

建筑力学教学课件：绪论

建筑力学
第1章绪论
【学习目标】通过本章的学习，了解建筑力学的研究对象、任务；熟悉杆件变形的基本形式；理解建筑结构的分类；认识建筑力学与建筑结构的关系。
【学习重点】建筑力学的研究对象、任务；结构和构件的
强度、刚度和稳定性；杆件变形的基本形式。
【素养目标】增强学生“四个自信”；培养其发现问题、分
板和壳
图1-2 薄壁结构
（3）实体结构长、宽、高尺寸均接近的结构称为实体结构。
图1-3 实体结构
建筑力学的研究对象是杆件结构。
2.建筑力学的任务
具有足够的强度、刚度和稳定性。（1）强度强度是指结构和构件承受外力时抵抗破坏的能力。
（2）刚度刚度是指结构和构件承受外力时抵抗变形的能力。
析问题、解决问题的能力。做到实事求是，具体问题具体分析。
1.1 建筑力学的研究对象、任务
1.建筑力学的研究对象研究对象——建筑工程结构和构件。
结构——在建筑物中承受并传递荷载而起骨架作用的部分。
如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、桥梁、挡
土墙等。
构件——组成结构的单个基本部件。
如：梁、板、柱、墙、基础等。
（3）稳定性稳定性是指构件承受外力时保持原有平衡状态的能力。
建筑力学的任务是研究构件或结构在荷载作用下的平衡条件及承载力，为构件设计提供必要的理论基础和计算方法，使所设计的构件既安全可靠，又经济合理。
3.建筑力学的研究内容
（1）研究各种力系的简化及平衡，对结构及构件进行受力分析。
（2）研究构件受力后的变形和破坏规律，以便建立构件满足强度、刚度和稳定性要求所需的条件，为设计既安全又经济的合理构件，提供科学的构
结构按几何特征可分为以下三类：（1）杆件结构纵向长度远大于横截面上两个方向尺寸的构件称为

讲义-建筑力学

《建筑力学》讲义教材：《建筑力学》主编丁克伟吴明主审王建国，武汉大学出版社第1节第1章绪论第2章力学概念（2.1 、2.2、 2.3）一、建筑力学的基本任务建筑力学的任务就在于力求合理地解决这种矛盾。

即：研究和分析作用在结构（或构件）上力与平衡的关系，结构（或构件）的内力、应力、变形的计算方法以及构件的强度、刚度和稳定条件，为保证结构（或构件）既安全可靠又经济合理提供计算理论依据。

二、一些基本概念刚体：物体在力的作用下其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。

力：力的概念是人们在长期的生产劳动和生活实践中逐步形成的，通过归纳、概括和科学的抽象而建立的。

力是物体之间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变，或使物体产生变形。

力使物体的运动状态发生改变的效应称为外效应，而使物体发生变形的效应称为内效应。

刚体只考虑外效应；变形固体还要研究内效应。

经验表明力对物体作用的效应完全决定于以下力的三要素：（1）力的大小是物体相互作用的强弱程度。

在国际单位制中，力的单位用牛顿（N）或千牛顿（kN），1kN=103N。

（2）力的方向包含力的方位和指向两方面的涵义。

如重力的方向是“竖直向下”。

“竖直”是力作用线的方位，“向下”是力的指向。

（3）力的作用位置是指物体上承受力的部位。

一般来说是一块面积或体积，称为分布力；而有些分布力分布的面积很小，可以近似看作一个点时，这样的力称为集中力。

如果改变了力的三要素中的任一要素，也就改变了力对物体的作用效应。

既然力是有大小和方向的量，所以力是矢量。

可用一带箭头的线段来表示，如线段AB长度按一定的比例尺表示力F的大小，线段的方位和箭头的指向表示力的方向。

线段的起点A或终点B表示力的作用点。

线段AB的延长线（图中虚线）表示力的作用线。

本教材中，用黑体字母表示矢量，用对应字母表示矢量的大小。

力系：研究对象往往同时受到多个力的作用，力系是指作用在物体上的一群力。

平衡：如果某力系的合力为零，则称该力系为平衡力系。

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古代建筑结构
2200年以前建造的都江堰安澜索桥，位于都江堰鱼嘴分水堤之上，横跨内外两江，长500米。
古代建筑结构
建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨。当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥
古代建筑结构
金字塔
建于公元前2690年左右，现高136.5米；底座每边长230多米，塔底面积5.29万平方米；塔身由230万块石头砌成，每块石头平均重2.5吨，有的重达几十吨
残留下来，则这种残留的变形称为塑性变形。一般固体材料在外力作用下既可能产生弹性变形，又可能产生塑性变形。只要外力（应力）不超过一定限度，材料的变形可以认为是完全弹性的，即材料处于弹性状态。但若外力（应力）超过了这个极限，材料的变形中应既包含弹性变形又包含塑性变形。
1. 轴向拉伸和压缩
2. 剪切

构件的刚度

构件抵抗变形（主要是指弹性变形）的能力称为刚度。

构件的稳定性

构件在外力作用下保持其原有平衡形态的能力称为稳定性。

构件的承载能力

构件的强度、刚度、稳定性统称为构件的承载能力。换句话说，构件的承载能力包括强度、刚度、稳定性三个方面。在承载能力的三个方面中，一般说来，强度要求是基本的，只是在某些情况下，才对构件提出刚度要求。至于稳定性问题，只有在一定受力情况下的某些构件才会出现。
1916年9月11日，第二次事故再次降临魁北克桥。当用千斤顶举升重达 5000吨的悬挂孔时，悬挂孔一角的十字形铸件被压坏，出现倾斜，至少 10名工人被夺去了生命。
工程师之戒
08年雪灾
力、力系、外力与内力
力
力是物体之间相互的机械作用，其作用效应包括两个方面：使物体的运
动状态发生改变（称为力的运动效应或外效应）或使物体发生变形（称为力的变形效应或内效应）。
主体结构设计使用年限 100 年，耐火等级为一级 , 抗震设防烈度 8 度 , 地下工程防水等级 1 级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长 333 米、东西宽 294 米的，高 69 米。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式 “ 鸟巢 ” 结构 , 钢结构总用钢量为 4.2 万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下 1 层，地上 7 层的钢筋混凝土框架 - 剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构。
外力和内力的概念只有相对于某一确定的研究对象或系统才有意义。
刚体与变形固体
刚体
刚体是指在外力作用下不发生变形的物体。
刚体是一种抽象化了的力学模型，实际上任何物体在外力
作用下都会发生或大或小的变形，但在研究有些问题时，如果忽略物体的变形，将使问题的研究在其结果能够满足工程精度要求的前提下大大简化。例如，在研究平衡问题时，由于大多数结构物在正常工作状态下其变形与结构物本身的几何尺寸相比是很小的，如果忽略其变形，将物体看作是不变形的“刚体”考虑其平衡，得到的结果完全能够满足工程精度要求。力对刚体的作用效应只有运动效应，没有变形效应（因为变形忽略不计）。
体积力:是连续分布于物体内部各点的力
本课程的内容组成
结构构件静力分析刚体静力学基本知识杆件的内力与内力图静定结构的内力分析构件承载能力分析应力的计算与应力状态分析杆件的强度问题杆件的变形与刚度问题压杆稳定超静定结构分析力法位移法
本课程的学习目标
领会必要的力学概念掌握对简单静定结构和超静定结构
中的构件进行静力分析和承载能力分析的方法了解常见结构的内力分布特点
本课程的学习方法
抓好四个环节：及时进行课前预习（略读）；认真听课；及时进行课后复习（详读）；及时完成作业与并进行应用性阅读。
适当查阅参考书重视学习力学的研究方法，重视分析能力、计算能力、自学能力、表达能力的提高。
力对物体作用的效应取决于力的三要素，即力的大小、方向、作用点。
力既具有大小和方向，而又服从矢量的平行四边形法则，所以力是矢量。
力系
通常，作用于物体上的力往往不止一个而是有若干个，这若干个力总
称为力系。
外力与内力
系统外物体作用于系统内物体上的力，称为外力。
系统内物体之间或同一物体的两部分之间的相互作用力称为内力。
建筑力学的任务讨论结构的组成规律和合理形式，以及结构计算简图
的合理选择。讨论结构内力和变形的计算方法，对结构或构件进行强度和刚度计算。讨论结构或构件的稳定性。
古代建筑结构
比萨斜塔
建于1173年，1372年完工，高58.4米，大理石
现代建筑结构哈利法塔的设计为伊斯兰教建筑风格，楼面为 “Y”字形，并由三个建筑部份逐渐连贯成一核心体，从沙漠上升，以上螺旋的模式，减少大楼的剖面使它更如直往天际，至顶上，中央核心逐转化成尖塔，Y字形的楼面也使的哈利法塔有较大的视野享受。
库帕曾称他的设计是“最佳、最省的”。库帕自我陶醉于他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的500米加到600米，以成为世界上最长的桥。桥的建设速度很快，施工也很完善。正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时，大桥的整个金属结构垮了。19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。
定的组成规则，通过正确的连接方式所组成的承受并传递荷载和其他间接作用的骨架。
构件
组成结构的基本部件统称为构件。
构件的分类
按照几何特征，构件可分为杆件、板壳和实体。
杆件的几何特征为长条形，长度尺寸远大于其他两个方向的尺寸（横
截面两个方向的尺寸）。板壳的厚度尺寸远小于其他两个方向的尺寸（长度和宽度），板的几何特征为平面形，壳的几何特征为曲面形。实体的几何特征为块体，其长、宽、高三个方向的尺寸大体相近，内部大多为实体。
2088米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度300.4米,列世界第一；斜拉索的长度577米,列世界第一；群桩基础平面尺寸 113.75米 × 48.1米，列世界第一。苏通大桥主墩基础由131根长约120米、直径 2.5米至2.8米的群桩组成，承台长114米、宽48米，面积有一个足球场大，是在40米水深以下厚达300米的软土地基上建起来的，是世界上规模最大、入土最深的群桩基础。
本课程的几组基本术语和概念

结构、构件以及构件的分类力、力系、外力与内力杆件变形的基本形式刚体与变形体构件的强度、刚度、稳定性与构件的承载能力
荷载的分类
结构
结构、构件以及构件的分类
建筑物或构筑物中能够承受并传递各种外部作用的骨架建筑结构是由梁、板、墙、柱、基础等基本构件，按照一
直杆：等截面直杆、变截面直杆
杆件：折杆：等截面折杆、变截面折杆*
曲杆：等截面曲杆、变截面曲杆*
材料力学只研究杆，结构力学研究由很多杆组成的空间杆系。
六
古代建筑结构
传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构
古代建筑结构
建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔。塔高9层共67.31米，用木材 2600吨，充分利用传统建筑技巧，广泛采用斗拱结构，全塔共用斗拱54种，每个斗拱都有一定的组合形式，有的将梁、坊、柱结成一个整体，每层都形成了一个八边形中空结构层。塔建在4米高的两层石砌台基上，内外两槽立柱，构成双层套筒式结构，柱头间有栏额和普柏枋，柱脚间有地伏等水平构件，内外槽之间有梁枋相连接，使双层套筒紧密结合。暗层中用大量斜撑，结构上起圈梁作用，加强木塔结构的整体性。 900多年来历经数次地震不倒，现存最古老最高大的纯木结构楼阁式建筑。
海南大学土木建筑工程学院
胡伟二○一一年九月
教学内容
本课程的性质及任务关于本课程的几组基本术语和概念本课程的内容组成本课程的学习目标本课程的学习方法本课程教学安排与学习要求
本课程的性质与任务
本课程是建筑学专业的一门重要的专业基础课，在基础课与专业课之间起着承上启下的作用。建筑三要素：坚固、实用、美观建筑学—建筑设计结构分析建筑业的三大专业结构工程—结构设计建筑设备—设备布置构件设计
构件的强度、刚度和稳定性不仅
与构件的形状有关，而且与所用材料
的力学性能有关，因此在进行理论分
析的基础上，实验研究是完成材料力
学的任务所必需的途径和手段。
荷载的分类
按作用时间的久暂可分为:
1、恒载：长期作用于结构上且各个因素都不改变的荷载。 2、活载：在施工和使用期间可能存在的可变的荷载。
按作用范围可分为：
开工时间：2008年11 月29日；竣工时间： 2014年；占地面积： 30368平方米；建筑面积：574058平方米，其中地上总建筑面积约 410139平方米；建筑高度：632米；建筑层数：地下结构5层，地上部分包括124层塔楼和7层东西裙房；结构形式：钢筋混凝土核心筒-外框架结构；用钢量：约100000吨；建筑造价：148亿元。
理想变形固体
1）连续性假设—材料连续无孔隙 (可运用微积分数学工具) 2）均匀性假设—材料各处力学性质相同 3）各向同性假设—材料任意方向力学性质相同
弹性变形
如果杆件材料在外力作用下产生的变形会随着外力的消失而消失，即能
恢复原状，则这种变形称为完全弹性变形，简称弹性变形。
塑性变形
如果所产生的变形不会随外力的消失而完全消失，即无法恢复原状而部分
工程事故
重庆彩虹桥坍塌
重庆市綦江县城区一座步行桥（彩虹桥）突然整体垮塌，数十名过桥者随大桥坠入桥下的綦河，造成了严重伤亡事故。这次因工程质量导致的重大责任事故，共造成40人死亡。

建筑力学 1绪论

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