简明建筑力学教程 教学课件 作者 吴建敏主编 第五章.pptx

第二篇 材料力学 在建筑物中，承担荷载并起骨架作用的部分称为结构，如某单层厂房的结构。组成结构的各个单元称为构件，如梁、柱等。 为了保证建筑结构能安全、正常地工作，必须保证组成结构的各个构件都安全可靠，能够承担相应的荷载，即构件满足承载能力的要求。材料力学便是研究构件承载能力的科学。;构件的承载能力，是指构件在荷载作用下，能够满足强度、刚度和稳定性的能力。 强度，指构件抵抗破坏的能力。构件能安全的承受荷载而不被破坏，就认为满足了强度要求。 刚度，指构件抵抗变形的能力。任何构件，在外力的作用下都会产生变形。在一定荷载作用下，刚度越小的构件，变形就越大。工程上根据用途不同，对各种构件的变形都给予一定的限制。构件的变形被限制在允许的范围内，就认为满足了刚度要求。 稳定性，指构件保持原有平衡状态的能力。例如千斤顶的螺杆等。 构件的强度、刚度和稳定性问题是材料力学要研究的主要内容。;【教学目的与要求】 掌握荷载的概念、荷载的分类。 理解变形固体的概念及其基本假设，固体变形的基本形式以及变形与荷载之间的关系。 掌握杆件截面的几何性质，学会计算矩形、圆形截面的形心、静矩、惯性矩、极惯性矩和抗扭截面系数。 了解杆件变形的基本形式及其受力特点。 了解内力、应力与应变之间的联系与区别。 熟练掌握计算内力的基本方法—截面法。 理解建筑结构设计时荷载的一些代表值及其设计指标值。 ;5.1.1 荷载的概念及其分类 荷载是主动作用在结构上的外力，如结构自重、人的重量、风压力等。荷载对结构的作用结果会使结构产生内力和变形，因此从广义上说，使结构产生内力和变形的其他因素，如温度变化、沉降、材料的收缩也可称为荷载。 ;(1) 根据荷载作用时间的长短，荷载可分为恒荷载和活荷载(可变荷载)。 恒荷载是长期作用在结构上的大小和方向不变的荷载，如结构自重等. 活荷载是随着时间的变化，其大小、方向或作用位置发生变化的荷载，如雪荷载、风荷载、人的自重等。;(2) 根据荷载的分布范围，荷载可分为集中荷载和分布荷载。 集中荷载是指分布面积远小于结构尺寸的荷载，如吊车的轮压，由于这种荷载的作用面积较集中，因此在计算简图中可以把这种荷载简化为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，当荷载分布在结构内部各点上时叫做体分布荷载，当连续分布在结构表面上时叫做面分布荷载，当沿着某条线连续分布时叫做线分布荷载，当为均匀分布时叫均布荷载。 ;(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。 固定荷载是指荷载的作用位置固定不变的荷载，如所有的恒载、风载、雪载等； 移动荷载是指在荷载作用期间，其位置不断变化的荷载，如吊车梁上的吊车荷载、钢轨上的火车荷载等。;(4) 根据荷载的作用性质，荷载可分为静力荷载和动力荷载。 静力荷载的数量、方向和位置不随着时间变化或变化极为缓慢，因而不使结构发生明显的运动，例如结构的自重和其他荷载； 动力荷载是随时间迅速变化的荷载，使结构产生显著的运动，例如锤头锤击时的冲击荷载、地震作用等。在材料力学中，我们主要研究的是静荷载。 ;结构计算时，需要根据不同的设计要求采用不同的荷载数值，称为荷载代表值。《建筑结构设计规范》给出三种代表值：标准值、准永久值和组合值。 ;1. 荷载标准值指结构在使用期间，在正常情况下出现的最大荷载值。这种荷载标准值是结构计算时采用的荷载基本代表值。 2. 可变荷载准永久值指经常作用于结构上的可变荷载，当验算结构构件的变形和裂缝时，要考虑荷载的长期作用。此时，永久荷载应取标准值，可变荷载因不可能以最大荷载值(即标准值)长期作用于结构构件，所以应取经常作用于结构的那部分荷载，它的性质类似于永久荷载的作用，故称为准永久值。显然，可变荷载的准永久值小于可变荷载标准值。 3. 可变荷载组合值是指当结构同时承受两种或两种以上荷载时，由于各种荷载同时达到其最大值的可能性较小，因此，除主导荷载(产生荷载效应最大的荷载)仍以其标准值为代表外，其他伴随荷载的代表值应小于其标准值，此代表值称为可变荷载组合值。 ;5.2.1 变形固体 材料力学所研究的构件，其材料的物质结构和性质虽然不同，但他们有一个共同的特点，即它们都是固体，而且在荷载的作用下会产生变形，故称为变形固体。 ;变形固体做以下假设： (1) 连续性假设 (2) 均匀性假设 (3) 各向同性假设 ;5.3.1 重心与形心 （1） 重心 地球上的任何物体都要受到地球的引力作用，如果把物体看成是由许多微小部分组成的，则所有这些微小部分受到的地球引力就组成一个汇交于地球中心的空间汇交力系。但由于物体的尺寸远比地球的半径小得多，所以这个空间汇交力系可以近似的看成空间平行力系。 ;一般物体重心的坐标公式为 ;（2） 形心 匀质物体的重心也称为形心。对于