建筑力学与结构 受力分析共20页

生态环保
利用可再生能源、绿色建材等，减少 对环境的污染和破坏，实现建筑与环 境的和谐共生。
感谢您的观看
THANKS
VS
混凝土结构由混凝土和钢筋等材料组 成，通过浇筑和振捣成型，具有较高 的抗压强度和耐久性，适用于各种建 筑类型和规模，如住宅、办公楼、桥 梁等。混凝土结构的优点包括良好的 抗压性能、防火性能、耐久性和稳定 性等，但同时也存在自重大、施工周 期长等缺点。
钢结构
钢结构是一种轻质高强的建筑结构类型，具有较好的塑性和 韧性。
有限差分法
介绍有限差分法的基本原理和应用，包括离散化、差分方 程建立和求解等，以及如何运用有限差分法进行结构分析 和设计。
离散元法
介绍离散元法的基本原理和应用，包括离散化、接触模型 和求解算法等，以及如何运用离散元法进行岩土工程和地 质工程的结构分析和设计。
结构设计软件介绍
AutoCAD
介绍AutoCAD的基本功能和使用方法，包括绘图、编辑、标注和输出等，以及如何在建 筑结构设计中运用AutoCAD进行绘图和建模。
建筑力学与结构课件
目录
• 建筑力学基础 • 建筑结构类型 • 建筑结构设计 • 建筑结构抗震 • 建筑结构加固与维护 • 建筑力学与结构发展趋势
01
建筑力学基础
静力学基础
静力学基本概念
静力学是研究物体在力作用下处 于平衡状态的科学。在静力学中 ，平衡是指物体处于静止或匀速
直线运动状态。
静力学基本原理
智能化技术的应用
数值模拟技术
利用数值模拟软件对建筑结构进行精 细化分析和优化设计，提高设计效率 和精度。
智能化施工
通过BIM技术、物联网技术等，实现 施工过程的智能化管理和控制，提高 施工质量和效率。

第5页/共39页
建筑力学电子教案
A
第二章 结构计算简图 物体受力分析
A
YA
A
XA
第6页/共39页
建筑力学电子教案
4、铰支座 ①固定铰支 座
第二章 结构计算简图 物体受力分析
第7页/共39页
建筑力学电子教案
第二章 结构计算简图 物体受力分析
②活动铰支座（辊轴支座 ）
第8页/共39页
N 的实际方向也 可向下。
第22页/共39页
建筑力学电子教案
第二章 结构计算简图 物体受力分析
第23页/共39页
建筑力学电子教案
第二章 构计算简图 物体受力分析
第24页/共39页
建筑力学电子教案
第二章 结构计算简图 物体受力分析
第25页/共39页
建筑力学电子教案
第二章 结构计算简图 物体受力分析
第26页/共39页
建筑力学电子教案
HA A MA VA
⑵ 刚结点
(3)复合结点
第15页/共39页
建筑力学电子教案
第二章 结构计算简图 物体受力分析
5、平面杆系结构的分类:
⑴梁：一种受弯杆件，其轴线通常为直线。梁又分为单跨梁 和多跨梁。
⑵拱：拱的轴线为曲线且在 竖向荷载作用下会产生水平反 力，其弯矩比相应梁的弯矩为 小。
⑶刚架：由直杆组成并 具有刚结点。
1、不要漏画 力
才有相互机械作用力，要分清研究对象（受
力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触
，接触处必有力，力的方向由约束类型而定
。
2、不要多画 力
要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对 于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出 它是哪一个施力体施加的。

•
3、力的作用点。表示力的作用位置。
力可以用一个矢量表示。如图所示，矢量的模 按一定的比例尺表示力的大小；矢量的方位和 指向表示力的方向；矢量的起点（或终点）表 示力的作用点。
第14页/共140页
• 力系：物体受到的一群力 • 力系的简化：用一个力代替一群力而不改变它对物体的作用效果 • 二力的分解和合成 • 平行四边形法则 • 力的合成，连续运用法则 • 力的分解 法则逆运用，正交分解
荷载的分布面积较集中，因此在计算简图上可把这种荷载作用于结构上的 某一点处。 • 分布荷载是指连续分布在结构上的荷载，当连续分布在结构内部各点上时 叫体分布荷载，当连续分布在结构表面上时叫面分布荷载，当沿着某条线
第2页/共140页
• 3） 根据荷载位置的变化情况，荷载可分
• 为固定荷载和移动荷载。
A
B
a
q C
a
Y 0 : YA YB qa 0
qa 2
MA 0:
YB
•a
qa
•
3a 2
qa 2
0
A
B a
q C
a
YYAB5223qqaa
YA
YB
(负号表明力方向与标注相反）
第28页/共140页
A右截面
B左截面
B
右q截a 2面MA右 A
A qa 2
MB左
B
MB右 B
q
C
a
YA
QA右
YA
a
QB左
个荷载单独作用时所引起的该量值的代数和 • 使用条件：结构弹性变形和小变形，荷载和某量值的关系是线性关系
第23页/共140页
3静定结构的内力
• 静定结构是通过静力平衡方程可以求出所有支座反力的结构，反之，称为超静定结构。 • 结构的外力是来源于结构外部作用在结构上的力，包括荷载和支座反力。 • 结构内力是有外力作用引起的结构内部材料之间所产生的相互作用力 • 3.1内力和内力图

B
B F1
F
=
F F2
=
F1 B
A
A
A
在B点加上一对平衡力 F1和F2，且F1=F2=F
减去一对平衡力F和F2
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.2.4 力的平行四边形法
则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合
力，合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为边
所构成的平行四边形的对角线来表示 。
精品课件
1 建筑力学预备知
识 1.1 力的概
1.1.1
念
力
•力的概念：物体间相互的机械作用。
•力的作用效应
外效应（使物体的运动状态产生变化）
内效应（使物体的形状和大小发生改 变，即产生变形）
•刚体：是指在任何情况下都不变形的物体。实际上任何物 体在力的作用下都要产生变形（称为变形体），但是在工 程实际中构件的变形通常都非常微小，因此，在研究物体 的平衡问题，可以忽略不计，可以把物体抽象为刚体。
F1
F2
当分布力作用面积很小时， 为了分析计算方便起见，可以将分布 力简化为作用于一点的合力，称为集 中力。
例如，静止的汽车通过轮胎
作用在桥面上的力，当轮胎与桥面接
q
触面积较小时，即可视为集中力；而
桥面施加在桥梁上的力则为分布力。
精品课件
1 建筑力学预备知 识 1.1.2 力
系 •力系：作用于物体上的一群力。
称为正交分解。
Fy
F
α Fx
Fx=Fcosα Fy=Fsinα力平衡汇交定理
刚体在共面且不平行的三个力作用下平衡，则这三 个力的作用线必定汇交于一点。（反之不成立）
三力共面 平衡

典型结构的受力方式和分析方法
悬挂结构
介绍悬挂结构的受力方式， 包括悬链线和斜拉索等。详 解相关分析方法。
桁架结构
讲解桁架结构的受力方式和 基本原理，探讨桁架结构的 应力分析和计算方法。
拱结构
解释拱结构的受力机理，探 讨拱结构在不同条件下的分 析方法和设计原则。
钢结构与混凝土结构的设计和计算方法
钢结构
老化
探讨建筑材料老化的机制和表现，提出延缓材 料老化的有效途径。
建筑力学与结构分析的未来发展
展望建筑力学与结构分析在未来的发展方向，包括新材料应用、模拟仿真技术和可持续性设计等。鼓励学习者 积极探索创新和应用。
建筑力学与结构分析课件 详解
本课件详解了建筑力学和结构分析的基本概念、原理以及在实际建筑工程中 的应用。通过丰富的示意图和实例，帮助学习者深入理解建筑力学与结构分 析的重要性和相关知识。
静力学和动力学基本原理
讲解静力学和动力学的基本原理，包括力的平衡、力的矩等概念。通过实例 和图表，帮助学习者理解力学运算和应用在建筑结构分析中的重要性。
解释钢结构的设计原则和计算方法，包括荷载计算、 构件设计和连接设计。
混凝土结构
讲解混凝土结构的设计原则和计算方法，包括使用 梁柱板等构件的设计要点。
建筑物的地基基础设计和计算 方法
1 地基设计
介绍建筑物地基设计的基本原则，包括地基类型、承载力计算及基础 选型。
2 地基计算方法
讲解地基计算的基本方法，如弯曲刚度、沉降和抗震等关键指标的计 算。

震动原理
介绍建筑物震动的原理和影响因素，包 括地震波的传播和结构的响应。
实例分析
通过实例分析不同建筑物的地震反应， 探讨有效的防震设计方法。

钢结构设计和分析
钢结构是一种常见的建筑结构形式，将介绍钢结构的设计原理、构件连接和 稳定性分析，以及钢结构在不同应用领域的案例。
基础设计与计算
建筑的基础是支撑整个结构的重要组成部分，将讲解基础设计原理、荷载计算和基础结构的稳定性分析等内容。
混凝土结构设计与分析
混凝土结构是常见的建筑结构形式之一，将探讨混凝土的性质、混凝土构件设计和混凝土结构的受力分析。
建筑力学课件——建筑物 的受力分析与结构设计
建筑力学课件将深入介绍建筑结构和力学基础知识，从弹性力学到静力分析、 动力分析原理、钢结构设计和分析等多个方面，帮助听众全面了解建筑物的 受力分析与结构设计。
建筑结构和力学基础介绍
建筑结构的基础介绍包括不同结构类型的特点和应用，力学基础则涵盖受力 和变形、受力条件和受力分析等内容。
弹性力学基础知识
弹性力学是建筑力学的核心，将讲解材料的弹性行为、弹性力学原理和应力分析，帮助理解建筑物在受力下的 变形和应力分布。
静力分析原理
静力分析是研究建筑物在静止状态下的力学行为，包括平衡条件、力的合成 和分解、静力平衡、静力矩和静力矩平衡等内容。
动力分析原理
动力分析涉及建筑物在运动状态下的力学行为，包括质点运动、力、加速度、 动力学方程、动力平衡和动力分析方法等。
结构材料选用与应用技术
选择合适的结构材料对于建筑物的性能至关重要，将介绍结构材料的性质、 选用原则和应用技术。
建筑结构模拟与计算技术应用介绍
建筑结构模拟和计算技术可以辅助建筑结构的设计和分析，将演示相关软件和方法的应用案例。
预应力混凝土结构设计与ห้องสมุดไป่ตู้析
预应力混凝土结构是一种使用预应力钢束预先施加应力的结构形式，将介绍预应力混凝土的设计原理和分析方 法。

画上相应的约束反力。 必须强调，约束反力一定要与约束的类型
相对应。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
例1-1 重量为FW的圆球，用绳索挂于光滑墙上， 如图所示。试画出圆球的受力图。
FTA
O
O
FNB
W
W
切记：约束反力一定要与约束的类型相对应
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
例1-2 梁AB上作用有已知力F，梁的自重不计，
4. 注意作用力与反作用力之间的关系。
当分析两物体之间的相互作用时，要注意 作用力与反作用力的关系。作用力的方向一旦 确定，其反作用力的方向就必须与其相反。在 画整个系统的受力图时，系统中各物体间的相 互作用力是内力，不必画出，只需画出全部外 力。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
例1-4 梁AC和CD用圆柱铰链C连接，并支承在 三个支座上，A处是固定铰支座，B和D处是可动 铰支座，如图所示。试画梁AC、CD及整梁AD的 受力图。梁的自重不计。
F2
F1
E
H
A
BC
D
F2
A
E
F1 H
FAx
BC
D
FAy
FB
FD
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
F2
FCy
A
E
FAx FAy
B C FCx FB
F1 CH
F’Cx
D
F’Cy FD
特别注意：
⑴支座A、B、C处的反力，在不同的受力
图中应保持一致。 ⑵铰C处的反力，应符合作用力与反作用
力公理。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
当以若干物体组成的系统为研究对象时，系 统内各物体间的相互作用力称为内力；系统外的 物体作用于该系统中各物体的力称为外力。内力 对系统的作用效果相互抵消，因此可除去，并不 影响整个系统的平衡。

影响正常使用或耐久性的局部损坏； 影响正常使用的振动。
第45页/共52页
建筑结构计算基本原则 1.2 建筑结构概率极限状态设计法
结构的功能函数 （1）作用效应 S
作用（荷载）对结构产生的各种效应， 如弯矩、剪力、轴力、变形、裂缝等
MV N f w
（2）结构抗力 R 结构构件抵抗各种作用效应的能力。 如抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭承载力 以及抗变形、抗裂缝的能力。
（1）可变荷载标准值 （民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）
民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频偶值和永久值系数
项 次
类
别
标准值
(kN/m2)
（1）住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院
1
病房、托儿所、幼儿园 （2）教室、实验室、阅览室、会议室、
2.0
医院门诊室
2 食堂、办公楼中的一般资料档案室
2.5
5.0 12.0
0.9
0.9
0.8
7 通风机房、电梯机房
7.0
0.9 0.9 0.8
汽车通道及停车库
（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）
客车
消防车
4.0
0.7 0.7 0.6
8
（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸 35.0
0.7
0.7 0.6
不小于6m×6m）
2.5
0.7 0.7 0.6
客车
20.0
0.7
杆件、板壳、实体复合结构__伦敦桥
第15页/共52页
杆件结构___海洋石油钻井平台
第16页/共52页
杆件结构___北京 、中国体育场
第17页/共52页
板壳结构_____悉尼歌剧院(澳大利亚)
第18页/共52页

剪力限制截面错动的变形，大小等于截面一侧所有外力
的和；弯矩限制了截面的转动，大小等于截面一侧所有外力 对截面形心矩的代数和。
13
2.剪力、弯矩的符号确定
14
例：求图示 梁1-1、2-2、3-3、 4-4截面上的剪力 和弯矩。
解：1）求支座反力 由 得 由
m
F RA
B
0
5 qa 4
m
A
0
FP
m
Fp力作用处FQ有突变，突变值为 FP力作用处M会有转折 FP FP m 作用处FQ无变化 m作用处，M突变， 突变量为m
m
26
[例]外伸梁如图所示，已知q=5kN/m，Fp=15kN，试画出该梁 的内力图。 解：1）求支座反力
F RB (15 2 5 2 5 ) / 4 20 kN
4
建筑力学与结构 第2版 李永光 高等职业教育 高职高专 ppt课件
§6-2 轴向拉压杆的内力
受力特征：杆受一对大小相等、方向相反的纵向力，力的作
用线与杆轴线重合。如6－1图
变形特征：沿轴线方向伸长或缩短，横截面沿轴线平行移动。 产生轴向拉伸或压缩的杆件称为轴向拉杆或压杆。
如图6-2所示的屋架，上弦杆是压杆，下弦杆是拉杆。
例 悬臂梁受集中力作用，如图a）所示。试画出此梁
的弯矩图和剪力图，并确定 F Q 解：1）列出剪力方程和弯矩方程 将x坐标原点取在梁左端，在距左 端A 为x处取一截面。
FQ ( x ) F P
max
和 M
max
(0 x L )
(0 x L )
。
M ( x ) FP x
dF Q ( x ) dx q(x)
;
dM ( x ) dx

A
y
FAx x
FAy MA
第13页/共46页
(7)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。
FN M
第14页/共46页
§2-2 结构计算简图
计算简图是实际结构的简化模型。 选用原则是：要能反映实际结构的主要受力特性；同
时又要便于分析和计算。 合理的计算简图的建立需要具备较深厚的力学知识和
第42页/共46页
本章要点：
1．约束的四种形式及其性质， 对应的约束反力；
2．受力分析的步骤： 取分离体 画受力图讨论：习题 2－1
第43页/共46页
第二章作业
习题： 2－3，2-5，2-7，2-10，2-12
第44页/共46页
第45页/共46页
•由 二 力 平 衡 公理可 知，二 力杆所 受的两 个力一 定等值 、反向 、共线 。因此 ，这两 个力一 定在两 个受力 点的连 线上， 与杆件 的形状 无关。
第12页/共46页
(6)固定端：使杆件既不能发生移动也不能发生转动的 约束。
约束特点：限制物体在约束处任何方向的位移和转动。
约束反力特点：是一个任意的分布力系，简化成一个 大小和方向均未知的约束力和一个约束力偶。
B
D
E
A
C
第19页/共46页
链杆支座
链杆支座
固定铰支座
固定铰支座
半铰（不 完全铰）
链杆支座
固定铰支座
定向支座
固定端支座
刚结点
圆柱铰（单铰，中间铰） 链杆（二力杆）
第20页/共46页
三 、 计 算 简 图示例 ：
抛物线桁架
单 层 厂 房 的 排架结 构
A

二、刚体与平衡
1、刚体 在力的作用下，大小和形状均保持不变的物体称为刚体。 在正常情况下，一般建筑结构或构件受力所产生的变形都很 小，略去变形的影响不会使力的作用效果产生显著的变化。所 以，常把研究对象（建筑结构或构件）抽象为刚体，即忽略物 体本身变形的影响，这样可使问题的研究大大简化。
2．平衡 物体相对于地球处于静止或作匀速直线运动，这种状态称为 平衡。
如静止的建筑物和工地上沿直线匀速吊起的构件等都是平衡的实例。
三、施力物体与受力物体
施力物体：当某一物体受到力的作用时，一定有另一个物 体对它施加这种作用，施加力作用的物体称为施力物体。 受力物体：承受施力物体施加的力的物体称为受力物体。 如人坐在沙发上，当研究弹簧的受力时，弹簧受力后变形 ，弹簧是受力物体，而人就是施力物体。当研究人的受力 时，人坐在沙发上，人是受力物体，而弹簧则是施力物体 。在分析物体受力时，必须分清哪个物体是受力物体，哪 个物体是施力物体。
a）
b）
图示三力平衡汇交定理 a）刚体上作用三个不平行的力 b）刚体上的三力汇交于一点
第三节 约束与约束反力
一、约束与约束反力的概念
若一个物体的运动受到周围物体的限制，则这些周围物体 就称为该物体的约束。例如，梁是楼板的约束，基础即是 柱的约束。 约束对物体的运动起阻碍作用，这种阻碍物体运动的作用 称为约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与物体的 运动方向或运动趋势方向相反。
体B有一作用力N，而物体B 也对物体A有一反作用力N′，N和N′等值反向。
四、力的平行四边形公理
• 作用在物体上同一点的力，可以合成为一个合力，
合力的作用点也在该点，合力的大小和方向由以这 两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。

2) 画BC 部分的受力图。BC部分的E处受
到主动力偶M的作用。B处为活动铰支座，
其反力FB垂直于支承面；C处为铰链约 束，约束力FC通过铰链中心。由于力偶 必须与力偶相平衡，故FB的指向向上， FC的方向铅垂向下。BC 部分受力如图。
M
FC
FB
取分离体 画主动力 画约束力
3) 画AC 部分的受力图。AC 部分的D处
受到主动力 F 的作用。C 处的约束力为
FC，FC 与 FC 互为作用力与反作用力。
A处为固定端，其反力为FAx、FAy、MA。
MA
F 60
AC部分受力如图。
取分离体
FAx
FAy
FC
画主动力
画约束力
通过以上例题可以看出，为保证受力图的正确性，不能多画力、少画 力和错画力。为此，应着重注意以下几点：
受力分析与受力图
受力分析与受力图
在求解工程中的力学问题时，一般首先需要根据问题的已知条件和待求 量，选择一个或几个物体作为研究对象，然后分析它受到哪些力的作用，其 中哪些是已知的，哪些是未知的，此过程称为受力分析。
对研究对象进行受力分析的步骤如下： 1）取分离体。将研究对象从与其联系的周围物体中分离出来，单独画出。 分离出来的研究对象称为分离体。 2) 画主动力和约束反力。画出作用于研究对象上的全部主动力和约束力。 得到的图称为受力图或分离体图。
例: 小车连同货物共重W，由绞车通过钢丝绳牵引沿斜面匀速上升(如图)。不 计车轮与斜面间的摩擦，试画出小车的受力图。
解 (1) 取分离体。将小车从钢丝绳和
斜面的约束中分离出来，单独画出。
作用于小车上的主动力为W，其作用
点为重心C，铅垂向下。
取分离体

1学习任务1 约束及约束反力
物体受到的力一般分为两类：一类是使物体运动 或使物体有运动趋势的力，称为主运动力，即前 述的荷载；另一类是约束对物体的约束反力，又 称为被动力。一般主动力是已知的，而约束反力 是未知的。在受力分析计算中，约束反力和已知 的主动力共同作用使物体平衡，利用平衡条件就 可以求解出约束反力来。
建筑力学单元二杆件和结构的受力分析受力图本单元首先阐述了工程中常见的约束及其约束反力然后讨论杆件和结构的受力分析作受力图
单元描述
本单元首先阐述了工程中常见 的约束及其约束反力，然后讨 论杆件和结构的受力分析，作 受力图。
单元重点
1 掌握常见典型约束的性质及约束反力的确定。 2 能够完整、准确的画出杆件和结构的受力图。
柔体约束
由绳索、链条、皮带等柔性物体形成的约束，称为柔体约 束。柔体只能承受拉力，不能承受压力，所以作为约束， 他们只能限制物体沿柔体中心线且离开柔体的运动，而不 能限制物体沿其他方向的运动。因此，柔体约束的约束反 力是通过接触点，沿柔体中心线且背离物体的拉力，常用 T表示。
光滑接触面约束
不计摩擦的光滑平面或曲面构成对物体运动限制 时，称为光滑接触面约束。这类约束无论是平面 还是曲面，都不能限制物体沿接触面切线方向的 运动，只能限制物体沿接触面公法线方向向约束 内部的运动。因此，光滑接触面约束的约束反力 是作用于接触点，沿接触面公法线方向指向物体 的压力，常用N表示。
固定端支座
把构件和支撑物完全连接为一整体，构件在固定 端既不能沿任意方向移动，也不能转动的支座， 称为固定端支座。由于固定端支座技能限制构件 的移动，又限制构件的转动，所以，它的支座反 力包括水平力、竖向力和一个阻止转动的约束反 力偶。
2学习任务2 杆件和结构的受力分析、受力图

① 确定研究对象 ② 画主动力 ③ 根据约束类型，正确地画上相应的约束反力
切不可单凭主观臆想推测或简单地根据主动力的方向
去推想约束反力的方向
.
35
（2）几点注意
①不要漏画约束反力。
②不要多画力，对于画出的每一个力应明确其施力体。
③当分析两物体间的相互作用力时，要注意检查这些 力的箭头是否符合作用力与反作用力的关系。
FR
.
FR’
8
2.柔性体约束
绳索 链 条
皮带——
.
9
●约束特征：只限制物体沿柔性体伸长方向的运动
方位：沿柔性体轴线
FA
● 反力特征:
指向：背离物体（受拉）
A
A
.
10
3. 光滑圆柱形铰链约束
● 约束特征：只限制物体沿圆柱形径 向的运动。不限制其轴 向和绕轴的转动运动。 ——属光滑面约束
FR
固定铰链或铰支座 Fy FR Fx
A
定向支座的约束力是一个沿链杆方向的力和一个力偶。
.
19
§2-2 结构计算简图
1 结构计算简图 2 1.1 支座简化示例 3 1.2 节点简化示例 4 1.3 计算简图示例 2 平面杆系结构的分类
.
20
1. 实际支座简化示例
.
21
实际支座简化示例
.
22
实际支座简化示例
.
23
实际支座简化示例
链杆约束简图
链杆约束反力
A
C
C FC
FC
DB
FD D FD
A
B
C
P
？请问AC、BC杆是否为二力杆
.
17
6. 固定端支座
既不能移动，又不能转动的约束 —— 固定端（插入端）约束