建筑力学与结构基础.ppt

《建筑力学与结构基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑力学与结构基础.ppt（38页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、建筑力学与结构基础(1),宜宾职业技术学院 建筑工程系 向学敏,力是怎样的？,力看不见，摸不着。,概念由人们在长期的生产劳动和日常生活中逐步建立的。,力不能脱离物体而存在。,什么是 力 ？,物理上 力是物体之间的相互机械作用。 有力的作用，便定有施力物（主动）与受力物（被动） 同时 存在，可直接或间接接触。 力使物体的运动状态发生改变或引起物体变形。,F,F,什么是力学？,力学是物理学的一个分支，主要研究物体在力与物体平衡（静止）、变形或运动的关系。 力学可粗分为静力学、运动学和动力学。 静力学力的平衡或物体的静止问题； 运动学只考虑物体怎样运动； 动力学讨论物体运动和所受力的关系。,建筑力学

2、主要形式,房屋受到的力,楼面活荷载,屋面活荷载,各构件自身重量,外墙 上的风力,有没有补充,学习建筑力学的意义,建造建筑物前，依据学到的分析及计算方法对建筑构件进行受力分析从而确定构件具体尺寸大小、材料及排列。 计算后制作的构件能满足： 能安全正常使用，不易破坏及产生过大形变； 节约材料成本，降低工程造价（经济）,建筑力学讨论内容,力系的简化和力系平衡问题 承载力问题抵抗破坏 刚度问题变形大小、抵抗变形 稳定问题突然破坏 研究杆件几何组成规则各部分不发生相对运动,如何学好建筑力学与结构基础？,注意力学与结构的关系 做到理论联系实际 注意建筑结构设计答案的非唯一性 注意相关规范的学习和应用 注意

3、公式的适用范围 要善于归纳分析，不断总结,1、建筑力学基本概念,1.1. 力的概念,1.1.1 力的定义 1.1.2 力的三要素 力对物体的作用效应决定于三个要素： (1) 力的大小； (2) 力的方向； (3) 力的作用点。,实践证明,1.1.2 力的三要素,力的大小指物体间相互作用的强弱程度。 力的方向包含方位和指向两个含义。 力的作用点是指力对物体作用的位置。 作用于一点的力，称为集中力。,1.1.2 力的三要素,10N,15N,5N,在力的三要素中，当其中任一要素发生改变时，力对物体的作用效应也随之改变。,1.1.3 力的图示法,力是一个具有大小和方向的量，所以力是矢量。图示时，通常用

4、一条带箭头的有向线段来表示。 线段的长度（按选定的比例尺）表示力的大小；线段的方位和箭头的指向表示力的方向；线段的起点或终点表示力的作用点,1.1.3 力的图示法,通过力的作用点沿力的方向的直线，称为力的作用线。,1.1.4 平衡力系,力系： 作用在同一物体上的一组力称为力系。 不同力的组成可为同样力效。 平衡： 物体相对于地面处于静止或作匀速直线运 动的状态。平衡需要一定条件， 使物体平衡的力系即为平衡力系。,1.2 静力学的基本公理,刚体的概念,在静力学中，把所研究的物体都看做是刚体。所谓刚体是指在力的作用下，大小和形状保持不变的物体。 实际上，刚体是不存在的，它是一个理想化的力学模型。

5、一个物体能否看做刚体，不仅取决于物体变形的大小，还和问题本身要求有关。,1.2.1 力的平行四边形公理,作用于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邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。,1.2.1 力的平行四边形公理,如图所示，F1、F2为作用于物体上A点的两个力，按比例尺以这两个力为邻边作出平行四边形ABCD，则从A点作出的对角线表示的矢量AC，就是F1与F2的合力F,分力F1、F2合成为合力F可用下列矢量等式来表示： F=F1+F2,1.2.1 力的平行四边形公理,下面考虑几种常见的特殊情况（用表示两力的夹角）： (1) =0，即力F1

6、与F2方向相同。 (2) =180，即力F1与F2方向相反。此时合力F的方向与分力中较大的一个力的方向相同，其大小为F=F1-F2或F=F2-F1。,1.2.1 力的平行四边形公理,(3) 如图所示，=90，即力F1与F2相互垂直。此时所作的平行四边形成为矩形。合力的大小为,1.2.1 力的平行四边形公理,(4)如图所示，力F既可以分解为力F1和F2，也可以分解为F3和F4等等。,1.2.2 二力平衡公理,作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是： 这两个力大小相等、方向相反、作用线相同(简称这两个力等值、反向、共线)。 一个物体只受两个力作用而平衡时，这两个力一定要满足二力

7、平衡公理。,1.2.2 二力平衡公理,如图，拉杆AB的两端分别受到FA和FB的作用。,1.2.2 二力平衡公理,又如在起重机上挂一重物(如图 (a)，重物受到绳索拉力T和重力W的作用(如图 (b) ，这两个力方向相反、作用在同一铅垂线上。,1.2.2 二力平衡公理,必须注意，对于变形体来说，二力平衡公理是不成立的。两个力等值、反向、共线的条件只能是二力平衡的必要条件而不是充分条件。,1.2.2 二力平衡公理,如图，绳索的两端受到等值、反向、共线的两个拉力作用时处于平衡状态(图a)，但如受到等值、反向、共线的两个压力作用时，就不能平衡了(图b),1.2.2 二力平衡公理,在两个力作用下并处于平衡

8、状态的物体称为二力体，如果该物体是个杆件，也可称二力杆。二力体(杆)上的两个力的作用线必为这两个力作用点的连线。如图示的杆件AB。,1.2.3 加减平衡力系公理,在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。 有如下两个推论： 1、力的可传性原理 2、三力平衡汇交定理,1.2.3 加减平衡力系公理,推论力的可传性原理 作用在刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任一点，而不改变该力对刚体的作用效应。,1.2.3 加减平衡力系公理,证明： 设力F作用在刚体的A点，如图所示。,1.2.3 加减平衡力系公理,在实践中，经验也告诉我们，在水平道路上用水平力F推车（

9、图a）或沿同一直线拉车（图b），两者对车(视为刚体)的作用效应相同。,1.2.3 加减平衡力系公理,由力的可传性原理可知 对刚体而言，力的作用点已不是决定其效应的要素之一，而是由作用线取代。因此，作用于刚体上的力的三要素是：力的大小、方向和作用线。,1.2.3 加减平衡力系公理,例如，直杆AB的两端分别受到两个等值、反向、共线的力F1、F2作用而处于平衡状态(图a)。如果将这两个力沿其作用线分别移到杆的另一端(图b)，显然，直杆AB仍处于平衡状态。,1.2.4 作用与反作用公理,两个物体间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、沿同一直线，并分别作用在这两个物体上。 这个公理概括了两个物体间相互作用力的关系，表明了作用力和反作用力总是成对出现的。如图所示。,1.2.4 作用与反作用公理,这里应注意二力平衡公理和作用与反作用公理的区别。前者是叙述了作用在同一物体上两个力的平衡条件，后者是描述两物体间的相互作用关系。例如图中的W与T T与T1、T1与T2。,1.2.4 作用与反作用公理,作用力和反作用力是力学中普遍存在的一对矛盾。它们相互对立，相互依存，同时存在，同时消失。通过作用与反作用，相互关联的物体的受力即可联系起来。,本次作业：,问答题： 对于建筑装饰专业的同学来说， 学习建筑力学有何重要意义？,