建筑力学第一章

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。

第1章建筑力学基本1.1力性质、力在坐标轴上投影1.1.1 力定义力，是人们生产和生活中很熟悉概念，是力学基本概念。

人们对于力结识，最初是与推、拉、举、掷时肌肉紧张和疲劳主观感觉相联系。

日后在长期生产和生活中，通过重复观测、实验和分析，逐渐结识到，无论在自然界或工程实际中，物体机械运动状态变化或变形，都是物体间互相机械作用成果。

例如，机床、汽车等在刹车后，速度不久减小，最后静止下来；吊车梁在跑车起吊重物时产生弯曲，等等。

这样，人们通过科学抽象，得出了力定义：力是物体间互相机械作用，这种作用成果是使物体机械运动状态发生变化，或使物体变形。

物体间机械作用形式是各种各样，大体上可以分为两类：一类是通过物质一种形式而起作用，如重力、万有引力、电磁力等；另一类是由两个物体直接接触而发生，如两物体间压力、摩擦力等。

这些力物理本质各不相似。

在力学中，咱们不研究力物理本质，而只研究力对物体效应。

一种力对物体作用效应，普通可以分为两个方面：一是使物体机械运动状态发生变化，二是使物体形状发生变化，前者叫做力运动效应或外效应。

后者叫做力变形效应或内效应。

就力对物体外效应来说，又可以分为两种状况。

例如，人沿直线轨道推小车使小车产生移动，这是力移动效应；人作用于绞车手柄上力使鼓轮转动，这是力转动效应。

而在普通状况下，一种力对物体作用时，既有移动效应，又有转动效应。

如打乒乓球时，如果球拍作用于乒乓球力正好通过球心，只有移动效应；如果此力不通过球心，则不但有移动效应，尚有绕球心转动效应。

1.1.2 力三要素实践证明，力对物体作用效应取决于力大小、方向和作用点。

这三者称为力三要素。

即：1.力大小力大小表达物体间机械作用强弱限度，它可通过力运动效应或变形效应来度量，在静力学中惯用测力器和弹性变形来测量。

为了度量力大小，必要拟定力单位。

本教材采用国际单位制，力单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)，N101 。

kN32.力方向力方向表达物体间机械作用品有方向性。

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。

建筑力学第一章完整版关于力的概念是人们在生活和生产实践中，通过长期的观察和分析而逐步形成的。

当人们推动小车时，由于手臂肌肉的紧张和收缩而感受到了力的作用。

这种作用不仅存在于人与物体之间，而且广泛地存在于物体与物体之间，例如机车牵引车辆加速前进时或者制动时，机车与车辆之间、车辆与车辆之间都有力的作用。

大量事实说明，力是物体（指广义上的物体，其中包括人）之间的相互机械作用，离开了物体，力就不可能存在。

力虽然看不见，但它的作用效应完全可以直接观察，或用仪器测量出来。

实际上，人们正是从力的作用效应来认识力本身的。

一、力的定义力是两物体之间的相互机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，同时使物体的形状或尺寸发生改变。

前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应。

二、力的三要素力对物体作用的效应，决定于力的大小，方向（包括方位和指向）和作用点，这三个因素称为力的三要素。

在这三个要素中，如果改变其中任何一个，也就改变了力对物体的作用效应。

例如沿水平地面推一个木箱（图1-1），当推力F →较小时，木箱不动，当推力F →增大到某一数值时，木箱开始滑动。

如果推力F →的指向改变了，变为拉力，则木箱将沿相反方向滑动。

如果推力F →不作用在A点而移到B点，则木箱的运动趋势就不仅是滑动，而且可能绕C点转动（倾覆）。

所以要确定一个力，必须说明它的大小、方向和作用点，缺一不可。

图1-1 图1-2(1) 力是矢量。

力是一个既有大小又有方向的量，力的合成与分解需要运用矢量的运算法则，因此它是矢量（或称向量）（vector）。

(2) 力的矢量表示。

力矢量可用一具有方向的线段来表示，如图1-2所示。

用线段的长度（按一定的比例尺）表示力的大小，用线段的方位和箭头指向表示力的方向，用线段的起点或终点表示力的作用点。

通过力的作用点沿力的方向的直线称为力的作用线。

本教材中以白体字母上加一箭头，如F →、AB →等来表示矢量，用同文的白体字母（如F，AB）代表该矢量的模（大小）。

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。