建筑力学与结构 第 版 机械工业出版社

建筑物中支承荷载而起骨架作用的部分称为结构，结构 中的每一个基本部分称为构件。工程上把作用于建筑物上 的力称为荷载。
建筑力学便是提供这些建筑结构受力分析和理论计算依据 的一门学科。本教材将研究这些理论的最基本部分，讨论 用途广泛的受力分析问题。
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结构或构件抵抗破坏的能力通常称为强度；抵抗变形的能 力称为刚度；保持其原有平衡形式的能力称为稳定性。总之， 受一定荷载作用的构件，要求其能正常工作，一般须满足以下 三方面：足够的强度、必要的刚度和足够的稳定性。
2.结构及构件的微小变形假设
假设结构及构件的变形都是微小的，限于变形与构件原尺 寸相比极为微小的范围，一般称为小变形范围。由于变形很 微小，在考虑变形后结构的平衡时，可以忽略这些变形值， 按变形前结构及构件的原始尺寸来进行计算，并且荷载的作 用位置也不改变。这样，使计算大为简化，又不致于引起显 6 著的误差。
第一章 建筑力学概述
§1–1 建筑力学的任务 §1–2 刚体、变形固体及基本假设 §1–3 杆件及其变形的基本假设 §1–4 荷载的形式
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§1-1 建筑力学的任务
建筑力学是一门技术基础课程，它为土木工程等的结 构设计以及解决施工现场中许多受力问题提供基本的力学 知识和计算方法，为进一步学习相关的专业课程打下必要 的基础。
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§2-1 力与平衡的概念
一、力的概念
1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物
体的运动状态。
2. 力的效应： ①运动效应(外效应) ②变形效应(内效应)。
3. 力的三要素：大小，方向，作用点 力的单位： 国际单位制：牛顿(N)
千牛顿(kN)
A F
图2－1
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二、平衡的概念
1．平衡：是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速 直线运动的状态。
一般也可以推广应用于变形很小的变形固体的平衡情况。 5
二、变形固体的基本假设
1.变形固体的连续、均匀、各向同性假设
假设所研究的变形固体是密实、无空隙的，各部分都有 相同的物理特性，而且在不同的方向上这些物理特性亦相 同，这样的变形固体，通常称为连续、均匀、各向同性变 形固体。 根据以上假设所得的理论，用于各向异性材料时，只能得 到近似的结果，不过还是能够满足工程上所要求的精度。
在长度上分布的力。
按作用性质分：
静荷载——由零开始缓慢地加于杆件上的力，作用到杆 件上后，力的大小与方向不再改变，加力过程中杆件无速 度的变化。
动荷载——加力过程中杆件有明显的加速度产生。
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第二章念 §2–2 静力学基本公理 §2–3 力在坐标轴上的投影 ·合力投影定理 §2–4 力矩 ·力偶的概念和力的等效平移
工程上要求结构或构件有足够的承载能力，就是指上述强度 、刚度、稳定性三方面性能的综合。
建筑力学的任务是研究各种建筑结构或构件在荷载作用下的 平衡条件以及承载能力。
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§1-2 刚体、变形固体及基本假设
一、刚体与变形固体的概念
刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持 不变(刚度无限大)。 变形固体：固体材料在力的作用下会产生变形，称为变形固 体。
§1-3 杆件及其变形的基本形式 一、杆件
建筑力学主要研究对象是杆件，杆件的形状和尺寸可以由杆件的 横截面和轴线两个主要几何因素来描述。横截面是指与杆长方向垂 直的截面，而轴线是各横截面形心的连线。横截面与杆件轴线是互 相垂直的。
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二、杆件变形的基本形式
1.轴向拉伸或压缩
当一直杆在两端承 受轴向的拉力或压力 时，其发生的变形是 沿杆轴线方向上的伸 长或缩短，称此变形 为轴向拉伸或压缩 （如图a、b）。
4.弯曲
当杆件在两端承受一对外力偶，力偶的作用面与杆件
的横截面垂直时，杆件轴线由直线变为曲线，杆件的这种
变形称为弯曲（如图e）。有时，当杆件在一组垂直于杆
件轴线方向的横向力作用下，发生弯曲变形时，还伴有剪
切变形，称为剪切弯曲（或横向弯曲）。
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§1-4 荷载的形式
按作用方式分：
集中荷载 －－作用在一点处的力。 分布荷载－－在体积中分布的力、在面积上分布的力 、
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图2－4
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说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)
③二力构件：在两个力作用下处于平衡的构件。 二力杆
的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。
公理1 力的平行四边形公理
作用在物体上同一点的两个力，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，由这两个力为 边构成的平行四边形的对角线确定，如图2—2所示。
即：F R= F1+F2 在工程实际问题中，常把一个力F沿直角坐标轴方向分解，可
任何物体在力的作用下，都将引起大小和形状的改变，即 发生变形。但是，这些微小的变形，对研究物体的平衡问题 影响甚少，因而可将物体看成是刚体。 然而当讨论物体受到力的作用后会不会破坏时，变形就是一 个主要的因素，这时就不能再把物体看作刚体，而应看作变 形固体。但须指出，以刚体为对象得出的力系的平衡条件，
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2.剪切
当杆件在两相邻的横截面处有一对垂直于杆轴，但方向 相反的横向力作用时，其发生的变形为该两截面沿横向力 方向发生相对的错动，此变形称为剪切变形，简称剪切 （如图c）。
3.扭转
当杆件在两端承受一对作用面垂直于杆轴的外力偶作 用时，杆件任意两横截面间将发生绕轴线的相对转动，此 变形称为扭转变形，简称扭转（如图d）。
得出两个互相垂直的分力Fx和Fy如图2—3所示。Fx和Fy的大
小可由三角公式求得： Fx F cosa
Fy F sina
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图2－2
图2－3
公理2 二力平衡公理
作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和 充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用 在同一条直线上。如图（图2—4）所示，即F1= －F2
2.力系：是指作用在物体上的一群力。
3.平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力 系为平衡力系。
物体平衡时，作用在物体上的各种力系所需满足的条件， 称为力系的平衡条件。力系的平衡条件是设计构件、结构 和机械零件时进行静力计算的基础。
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§2-2 静力学基本公理
公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复