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现场施工技术人员应必知建筑力学基本常识作者：熊文祥来源：《中国房地产业·中旬》2021年第09期【摘要】建筑工程的安全和稳定是依据建筑力学原理，每一建筑工程从构思→设计→实施→使用都离不开建筑力学，建筑工程选型、选材、施工方法均需利用建筑力学原理，而建筑物的各构件和材料均需考虑有足够的抗拉、抗压、抗弯、抗剪、抗扭等各种强度性能指标，所以不仅需要建筑力学熟练的建筑结构设计，同样也需要建筑力学熟练的现场施工技术人员指导建筑工人操作，从而确保施工过程顺利、建造出安全可靠的建筑物。
【关键词】结构安全；受拉区；受压区；有效高度；弯矩；剪力【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.085随着我国建筑业蓬勃发展，建筑科技化日益增强，人们工作生活的科技化依赖越来越多，现建筑力学计算以诸多结构设计软件为代替（如PKPM等其它结构设计软件），从此，也有少数建筑现场施工技术人员忽视建筑力学知识学习，认为建筑力学是设计者的技能。
比如：本人一次施工现场检查隐蔽工程，有一现场施工员问我：“你为什么每次检查都得强调顶起并固定支座处的上层钢筋，这上层钢筋又不受力”，也见过有些小型工程或农房建筑出现悬臂板坍塌或梁、板仅支座处构件上方出现裂缝等，其实，这些都是施工中忽视了受拉区钢筋位置，导致构件有效高度不足从而产生的缺陷；再比如，有些建筑物坍塌，不是设计缺陷，而是施工中不知建筑力学原理而导致。
为此，本人认为，现场施工技术人员同样需加强建筑结构力学学习，应该知道建筑物各构件受力原理。
下面简述一些建筑力学与建筑构件受力的最基本常识。
1、建筑力学简介众所周知，建筑力学分结构力学和材料力学两大类，结构力学又分为静力学和动力学（动力学一般用于桥梁和承受振动力的厂房构件等承受振动的其它建筑物），静力学又分为静定结构和超静定结构；静定结构有三个约束组成就能使物体处于平衡状态，如：简支梁板、铰接点安装的构件、砌体柱墙等；而超静定结构则需由三个以上约束组成才能使构件处于平衡，如：框架结构、连续梁板、固定节点安装的构件等。
建筑力学知识点总结一、静力平衡静力平衡是建筑力学中的基础知识点，它涉及到建筑结构各部分之间的受力关系。
在静力平衡中，我们需要掌握以下内容：1. 应力分析：建筑结构受到不同方向的力，需要进行应力分析，并确定各部分的受力情况。
2. 受力分析：对不同形状、结构的建筑进行受力分析，包括梁、柱、板、框架等。
3. 各种受力形式：拉力、压力、剪力、弯矩等受力形式的分析和计算。
4. 杆件受力：对杆件在受力时的受力情况进行分析，包括张力、挠度、位移等。
5. 平衡条件：在建筑结构中，各部分之间需要满足外力和内力平衡的条件，需要进行平衡分析。
二、结构稳定性结构稳定性是建筑力学中的重要知识点，它涉及到建筑结构在承受外部荷载时的稳定性情况。
在结构稳定性中，我们需要掌握以下内容：1. 稳定条件：建筑结构需要满足一定的稳定条件，包括受力平衡、几何稳定、材料稳定等。
2. 稳定性分析：对不同形式的建筑结构进行稳定性分析，包括平面结构、空间结构、倾斜结构等。
3. 屈曲分析：对建筑结构在受力时的屈曲情况进行分析和计算，包括临界载荷、屈曲形式等。
4. 建筑高度：建筑结构的高度对其稳定性有一定的影响，需要进行高度稳定性分析。
5. 结构材料：不同材料的建筑结构在受力时的稳定性情况有所不同，需要进行材料稳定性分析。
三、弹性力学弹性力学是建筑力学中的重要分支，它涉及到建筑结构在受力时的弹性变形情况。
在弹性力学中，我们需要掌握以下内容：1. 弹性模量：建筑结构在受力时的弹性模量情况对其受力性能有一定的影响，需要进行弹性模量分析和计算。
2. 应变分析：建筑结构在受力时会产生一定的应变，需要进行应变分析和求解。
3. 弹性极限：建筑结构在受力时会产生一定的弹性极限，需要进行弹性极限分析和计算。
4. 应力-应变关系：建筑结构在受力时的应力和应变之间存在一定的关系，需要进行应力-应变关系分析和求解。
5. 弹性能力：建筑结构的弹性能力对其受力性能有一定的影响，需要进行弹性能力分析和评定。
第3章建筑力学基本知识3.1平面力系考试大纲：（1）力的基本性质（2）力矩、立偶的性质（3）平面力系的平衡方程及应用3.1. 1力的基本性质1.基木概念（1）力力的三要素：大小、方向、作用点（2）刚体（3）力系按作用线所在位置分：平而力系、空间力系按作用线的相互关系分：平行力系、会交力系和一般力系平衡力系等效力系合力-分力2.静力学公理（1）二力平衡公理（2）作用力与反作用力原理分别作用在两个物体上（3）加减平衡力系公理（4）力平行四边形法则3.结构上的荷载（1）荷载的分类永久、可变、偶然（2）荷载的分布形式1）材料重度2）均布面荷载3）均布线荷载4）非均布线荷载5）集中荷载4.约束与约束反力画受力图必须注意：（1）明确研究对象（2） .IE确确定研究对象受力的数目（3）止确画出约束反力（4）当分析两个物体相互作用时，应遵循作用、反作用关系3. 1. 2力矩、立偶的性质1•力矩的概念（1）力对点之矩（2）力矩性质1）力F对0点的矩，不仅决定于力的大小，同时与矩心的位置有关。
2）当力的大小为零或力臂为零时，则力矩为零。
3）力沿其作用线移动时，因为力的大小、方向和力臂均没有改变，所以，力矩不变。
4）相互平衡的两个力对同一点的矩的代数和等于零。
2.合力矩定理m°（F）=m°（F］）+m°（F2）+・・・ +叫（几）二工叫侃）3.力偶及其性质（1）力偶的概念（2）力偶矩（3）力偶的性质4 •力的平移定理3.1. 3平面力系的平衡方程及应用1・平面任意力系指的是力系中各力的作用线在同一平而内任意分布的力系称为平面一般力系。
又称为平面任意力系。
（1）平面任意力系的简化平面一般力系通常可以简化为一个力和一个力偶共同作用的情况（2）平面任意力系的合成结果（3）平面任意力系的平衡平面一般力系的平衡条件是：平面一般力系中，所有各力在力系作用的平面内，两个互相垂直的坐标轴上投影的代数和分别等于零。
新员工基础培训知识房地产基础知识（一）必须记住部分A、什么是商品房？商品房主要是指由各房地产开发公司投资建设，以赢利为目的，按市场规律经营的房屋。
它有别于各地方政府为解决住房困难，实施“安居工程”而建造的“安居房”“解困房：、”借危房“。
1988年底开始兴建的经济适用房也是特殊的商品房，从销售看，商品房又分为现房销售和期房预售；从销售对象看，分为内销商品房、外销商品房；从用途看，分普通住宅、公寓、别墅等。
B、什么是砖混结构住宅？砖混结构住宅中的“砖”，指的是一种统一尺寸的建筑材料，（页岩红砖）。
“混”是指由钢筋、水泥、杀石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台、排檐。
这些配件与砖做的承重墙相结合，可以称为砖混结构住宅，由于抗震的要求，砖混住宅一般在6层或6层以下。
C、什么是框架结构住宅？框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。
由于抗震的要求，框架住宅一般在7层至18层以下。
D、什么是框架剪力墙结构住宅？剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受坚向和水平力的结构称为剪力墙结构，这种结构在高层房屋中被大量运用，一般在18层或18层以上。
E、什么是住宅的层高？层高是指住宅高度以“层”为单位计算，每一层的高度国家在设计上有要求，这个高度就叫层高，它通常包括下层地板面或楼板面到上层楼板面之间的距离。
目前，一般住宅层高不得低于在2.8米。
楼板厚底的标准：按国家强制性标准、规范规定，住宅现浇混凝土楼板的厚度应为跨度（即相邻两梁间距离）的1/30（例如相邻两梁的距离是3米，则厚度须为10厘米）；但最薄不能低于6厘米（如卫生间、走廊处两梁之间距离若为1.2米，按1/30计算则厚度为4厘米，设计时是不能按4厘米设计的），允许误差是可厚8毫米或薄5毫米。
复习要点1.静力学的研究对象是刚体，材料力学的研究对象是变形固体(弹性体)。
（P178）2.力的三要素是大小、方向、作用点。
（P155）3.作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的充分与必要条件是，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
（二力平衡公理）（P156）4.两个物体之间的作用和反作用总是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上。
（作用和反作用公理）（P156）5.柔索约束的约束反力沿着柔索的中心线，只能是拉力。
（即提供一个拉力）；光滑接触面约束的约束反力是压力，在接触面的公法线方向。
（提供一个压力）；固定铰支座的反力有二个，方向未定；可动铰支座的反力有一个，方向未定，（可能是拉力也可能是压力）；固定端支座的约束反力有三个，方向未定。
（P170-171）6.力在坐标轴上的投影（记住公式F x（或F y）=F cosα的应用，记住特殊角度α=30°45°60°90°的投影值）（P158）7.合力投影定理：合力在任意轴上的投影，等于力系中各分力在同一轴上的投影的代数和。
（注意，此时不需要回答矢量和）（P159）8.强度是指构件在荷载作用下抵抗破坏的能力刚度是指构件在外力作用下抵抗变形的能力稳定性是指构件保持其原有平衡形态的能力（即抵抗失稳的能力）（194-196）9.合力矩定理：平面力系的合力对平面内任意一点之力矩，等于力系中各分力对同一点力矩的代数和。
（此时不需要回答矢量和）（P161）10.力的可传性：作用在刚体上的力，可沿作用线移动到刚体上一点，而不会改变该力对刚体的运动效应。
（P157）11.力的平移定理作用在刚体上的一个力，可以平移到同一刚体上的任一点，但必须同时附加一个力偶，附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的矩。
（P164）12.力矩的计算式为Mo（F）= ±Fd，是由一个力产生的，与矩心有关。
力偶的计算式为M ( F F ’) = ±Fd，是由一对平行力产生的，与矩心无关。
房地产集团工程部新员工培训资料建筑力学第一章力学的基本概念 (1)1）、力和平衡的概念 (1)2）、剪切和挤压的概念 (2)3）、力矩的定义 (3)第二章压杆稳定 (5)1）、压杆稳定的概念 (5)2）、提高压杆稳定性的措施 (7)第三章梁的弯曲 (9)1）、弯曲的定义 (9)2）、平面弯曲的定义 (9)3）、单跨静定梁的几种基本形式 (9)第四章弯矩图的规律 (15)第五章材料力学的任务 (19)第六章剪切和挤压 (19)第一章力学的基本概念1）、力和平衡的概念1．力的基本性质：力是物体对物体的作用。
(1)相互性：两物体间的作用力总是相互的，这一对作用力叫做作用力和反作用力。
(2)作用效果：产生形变和产生加速度。
(3)力的分类：可以按性质分，也可以按效果分。
(4)矢量性：力有大小、方向且符合平行四边形定则。
2．重力：重力是由于地球吸引而产生的力。
重力的大小为G=mg，方向竖直向下，作用点为重心。
形状规则的匀质物体重心在其几何中心。
3．弹力：(1)产生条件：相互接触且有形变。
(2)弹力方向：压力或支持力的方向与支持面垂直，绳子张力的方向沿绳子方向。
4．摩擦力：(1)产生条件：物体相互接触、有形变且有相对运动(或相对运动趋势)。
有相对运动时为滑动摩擦力，有相对运动趋势时为静摩擦力。
(2)摩擦力方向：与支持面相切且与相对运动(或相对运动趋势)方向相反。
(3)计算：滑动摩擦力为f=μN，而μ决定于接触面的材料及粗糙程度。
静摩擦力由其他外力和物体的运动情况决定，可用平衡条件或是牛顿定律求解。
(4)静摩擦力有一个最大值。
5．共点力：几个作用于同一物体的力的作用线相交于一点就称为共点力。
6．力的合成与分解：(1)用一个力等效替代几个力就叫做力的合成。
用几个力等效替代一个力就是力的分解。
力的合成与分解互为逆运算。
(2)力的合成与分解都符合平行四边形定则或多边形定则。
(3)力的合成与分解的目的都是为了简化问题。
(4)力的合成是唯一的，而分解是不唯一的。
因此力的分解要按力的作用效果分解。
(5)F l和F2的合力的大小范围是在—和F l+F2之间。
7．平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动时称为平衡状态，平衡状态时加速度为零。
8．共点力平衡条件：共点力平衡的条件是物体所受合外力为零。
平衡条件也可表述为：物体如果受到n个力作用而平衡，则第n个力一定与其余n－1个力的合力等值反向。
9．解共点力平衡问题的步骤：(1)确定研究对象，(2)受力分析，(3)合成或分解，(4)列共点力平衡方程，(5)解方程和判断解的合理性。
2）、剪切和挤压的概念图2.1(a)表示一铆钉连接两块钢板的简图。
当钢板受拉时，铆钉的左上侧面和右下侧面受到钢板传来的一对力P作用（图2.1(b)）。
这时，铆钉的上、下部分将沿着外力的方向分别向右和向左移动（图2.1(c)）。
当传递的压力很大时，钢板圆孔可能被挤压成椭圆孔，导致连接松动（图2.1(d)），或铆钉可能被压扁或压坏，这就是挤压破坏。
综上所述，杆件受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近并垂直杆轴的外力作用，两力间的横截面将沿力的方向发生相对错动，这种变形称为剪切变形。
发生相对错动的截面称为剪切面。
连接件受剪切时，两构件接触面上相互压紧，产生局部压缩的现象，称为挤压。
部受压的表面称为挤压面。
作用在挤压面上的压力称为挤压力。
3）、力矩的定义力使物体转动的效果，不仅跟力的大小有关，还跟力和转动轴的距离有关。
力越大，力跟转动轴的距离越大，力使物体转动的作用就越大。
从转动轴到力的作用线的距离，叫做力臂。
力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。
力矩(torque)：力(F)和力臂(L)的乘积(M)。
即：M=F·L。
其中L是从转动轴到力的矢量, F是矢量力。
力矩的量纲是距离×力；与能量的量纲相同。
但是力矩通常用牛顿-米，而不是用焦耳作为单位。
力矩的单位由力和力臂的单位决定。
力对物体产生转动作用的物理量。
可分为力对轴的矩和力对点的矩。
力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。
它是代数量，其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力作用线到该轴垂直距离的乘积；其正负号用以区别力矩的不同转向，按右手螺旋定则确定：以右手四指沿分力方向，且掌心面向转轴而握拳，大拇指方向与该轴正向一致时取正号，反之则取负号。
力对点的矩是力对物体产生绕某一点转动作用的物理量。
它是矢量，等于力作用点位置矢r和力矢F的矢量积。
例如，用球铰链固定于O点的物体受力F作用，以r 表示自O点至F作用点A的位置矢，r和F的夹角为a（见图）。
物体在F作用下，绕垂直于r与F组成的平面并通过O点的轴转动。
转动作用的大小和转轴的方向取决于F对O点的矩矢M，M＝r×F ；M的大小为rFsina ，方向由右手定则确定。
力矩M 在过矩心O的直角坐标轴上的投影为Mx 、My 、Mz 。
可以证明Mx 、My 、Mz 就是F对x ，y，z轴的矩。
力矩的量纲为L2MT -2，其SI单位为N·m。
物理学中的力矩起源于阿基米德对杠杆的研究。
简单一点说，力矩是一个旋转力。
力矩等于作用在杠杆上的力乘以支点到力的距离。
例如，3牛顿的力作用在离支点2米的杠杆上的力矩等于1牛顿的力作用在离支点6米的力矩，这里假设力与杠杆垂直。
补充力矩(torque)：力(F)和力臂(L)的乘积(M)。
即：M=F·L。
力矩是描述物体转动效果的物理量，物体转动状态发生变化。
才肯定受力矩的作用。
当物体绕固定轴转动时，力矩只有两种可能的方向，所以可用正负号来表示。
一般规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正；使物体沿顺时针方向转动的力矩为负。
因此作用于有固定轴的转动物体上的几个力矩的合力矩就等于它们的代数和。
这个代数和将决定物体是处于平衡状态，还是非平衡状态。
在国际单位制中，力矩的单位是牛顿·米(newton-metre)，注意不能写成焦耳。
焦耳是能量单位，力矩和能量是两个不同的概念。
在计算力矩问题时，要注意力臂是在垂直转动轴的平面内，从转动轴到力的作用线的垂直距离。
第二章压杆稳定1）、压杆稳定的概念1.实验观察对于细长压杆，在不大的压力作用下，杆件会发生弯曲，再增加压力，该细长压杆将会突然弯断而破坏。
此时杆内应力还远小于屈服极限，甚至小于比列极限，破坏非强度不足而致。
2 其他支承条件下细长压杆的临界力两端铰支，一端固定、一端自由，两端固定，一端固定、一端铰支的压杆。
由以上讨论可知，压杆的边界条件影响临界力，即压杆的支承不同，临界力也不同。
但推导方法完全相同，表 12—1 汇集了不同支承条件下细长压杆的临界力。
写成统一的形式：(12-2) 式 (12-2) 为临界力欧拉公式的普遍形式。
称为相当长度，或有效计算长度；称为长度系数，反映杆端不同约束对临界力的影响。
讨论：压杆临界力与其抗弯刚度EI 成正比，抗弯刚度愈大，临界力也相应地提高；压杆临界力与杆长或有效长度的二次方成反比；杆愈长，临界力急速下降3. 压杆的稳定安全系数为使压杆安全工作，需确定一个适当的低于临界应力的许用应力，即选择一个稳定安全系数。
压杆的稳定安全系数：其中：n ------ 材料的强度安全系数；------ 特殊安全系数，考虑压杆的各种缺陷，如初弯曲，偏心，材质欠均匀等它们严重影响压杆的稳定性，降低临界力的数值。
稳定安全系数一般比强度安全系数高。
2）、提高压杆稳定性的措施由欧拉公式：可知：影响压杆稳定性的因素有：压杆的截面形状，长度，约束条件和材料的性质。
1、选择合理的截面形状截面面积不变，尽可能地把材料分布在离截面形心较远的地方，使I 或i 较大，提高临界压力；若压杆在各纵向平面内相同，应使压杆在任一纵向平面内有相同或接近相同的稳定性，即应使截面对任一形心主轴的惯性半径i 相等或接近。
2、改变压杆的支承条件增加压杆的约束，使之更不易弯曲变形，都可提高压杆的稳定性。
3、合理选择材料细长压杆，各种钢的 E 大致相等，临界力差别不大。
中等柔度压杆，优质钢对一定程度上可以提高临界压力。
小柔度压杆，主要是强度问题，若使用优质钢，稳定性更好。
第三章梁的弯曲1）、弯曲的定义杆件承受垂直于其轴线的外力或位于其轴线所在平面内的力偶作用时，其轴线将弯曲成曲线，这种受力与变形形式称为弯曲（bending）。
主要承受弯曲的杆件称为梁（beam）。
2）、平面弯曲的定义A．平面弯曲：对于具有纵向对称平面的梁，当外力作用在纵向对称平面内时，梁的轴线在此平面内弯成一条平面曲线，这种弯曲称为平面弯曲。
弯曲杆件内力有剪和弯矩，其计算方法仍是截面法。
B．作剪力图和弯矩图的方法；（1）根据剪力方程FQ(x)和弯矩方程M(x)作图。
（2）根据分布荷载集度与剪力、弯矩之间的微分关系作图。
（3）用叠加法作图C．纯弯曲和横力弯曲若某一梁段各截面上的剪力为零，只有弯矩，则该段梁的弯曲称为纯弯曲。
若梁的横截面上既有弯矩又有剪力，该段梁的弯曲为横力弯曲或剪切弯曲。
3）、单跨静定梁的几种基本形式静定梁：梁的所有支座反力均可由静力平衡方程确定。
静定梁的基本形式有：a、悬臂梁悬臂梁：一端固定端，另一端为自由端的梁。
b、简支梁简支梁：一端固定铰支座，另一端可动铰支座的梁。
c、外伸梁外伸梁：简支梁的一端或两端伸出支座之外的梁。
d、单跨静定梁在集中荷载下的内力计算及剪力、弯矩图形式e、单跨静定梁在均布荷载下的内力计算及剪力、弯矩图形式f、叠加法单跨静定梁在组合荷载作用下的剪力、弯矩图形式及内力计算用叠加法作内力图在图1(a)、(b)、(c)分别画出了同一根梁AB受集中力P和均布荷载q共同作用、集中力P单独作用和均布荷载q单独作用等三种受力情况。
(1) 在P、q共同作用时Q(x)=-P-qxM(x)=-Px-1/2qx2(2) 在P单独作用时QP(x)=-PMP(x)=-Px(3) 在q单独作用时Qq(x)=-qxMq(x)=-1/2qx2当要求梁某一指定截面(即x等于某一常数时)的内力时，上述各式的剪力和弯矩与荷载均为线性关系。
比较上面三种情况的计算结果有：Q(x)=QP(x)+Qq(x)M(x)=MP(x)+Mq(x)即在P、q共同作用时所产生的内力Q(或M)等于P与q单独作用时所产生的内力QP、Qq(或MP、Mq)的代数和。
如果需要确定的某一参数与荷载成线性关系，则由n个荷载共同作用时所引起的某一参数(反力、内力、应力、变形)等于各个荷载单独作用时所引起的该参数值的代数和。
这个结论称为叠加原理。
根据叠加原理来绘制内力图的方法称为叠加法。
用叠加法画弯矩图，绘图时先把作用在梁上的复杂的荷载分成几组简单的荷载，分别作出各简单荷载单独作用下的弯矩图，然后将它们相应的纵坐标叠加，就得到梁在复杂荷载作用下的弯矩图。
