第一章 建筑力学基本知识.ppt

1 建筑力学基本知识;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;§1–1 静力学的基本概念;三、约束与约束反力;1.柔体约束 由柔软且不计自重的绳索、胶带、链条等构成的约束统称为柔体约束。柔体约束的约束反力为拉力，沿着柔体的中心线背离被约束的物体，用符号FT表示，如图1-10所示。;(a) (b) (c) 图1-11 光滑接触面约束 ; 两端各以铰链与其他物体相连接且中间不受力(包括物体本身的自重)的直杆称为链杆，如图1-12 所示。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆的约束反力总是沿着链杆的轴线方向，指向不定，常用符号F表示。 ; 光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。 ;5.固定铰支座 将构件或结构连接在支承物上的装置称为支座。用光滑圆柱铰链把构件或结构与支承底板相连接，并将支承底板固定在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座,如图1-14所示。固定铰支座的约束反力与圆柱铰链相同，其约束反力也应通过铰链中心，但方向待定。为方便起见，常用两个相互垂直的分力FAx,FAy表示。 ; 6.可动铰支座 如果在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴，就构成可动铰支座，如图1-15所示。可动铰支座的约束反力垂直于支承面，且通过铰链中心，但指向不定，常用R(或F)表示。; 7.固定端支座 如果构件或结构的一端牢牢地插入到支承物里面，就形成固定端支座，如图1-16(a)所示。约束的特点是连接处有很大的刚性，不允许被约束物体与约束物体之间发生任何相对的移动和转动，约束反力一般用三个反力分量来表示，两个相互垂直的分力FAx（XA）、FAy（YA）和反力偶MA，如图1-16(b)所示，力学计算简图可用图1-16(c)表示。; 研究力学问题，首先要了解物体的受力状态，即对物体进行受力分析，反映物体受力状态的图称为受力图。 正确对物体进行受力分析并画出其受力图，是求解力学问题的关键。 受力图绘制步骤为： （1）明确研究对象，取脱离体。研究对象（脱离体）可 以是单个物体、也可以是由若干个物体组成的物体 系统，这要根据具体情况确定。 （2）画出作用在研究对象上的全部主动力。 （3）画出相应的约束反力。 （4）检查。;【解】(1)取AB梁为研究对象，解除约束，画脱离体简图； (2)画主动力F； (3)画约束反力：如图1-18(b)所示。 同时，如注意到梁只在A、B、C三点受到互不平行的三个力作用而处于平衡状态，也可根据三力平衡汇交定理进行受力分析。如图1-18(c)所示。;【例1-5】梁AD和DG用铰链D连接，用固定铰支座A，可动铰支座C、G与大地相连，如图1-21(a)所示，试画出梁AD、DG及整梁AG的受力图。; 【解】 (1)取DG为研究对象，画出脱离体图。DG上受主动力F2，D处为圆柱铰链约束，其约束反力可用分力FDx、FDy表示，指向假设；G处为可动铰支座，其约束反力FG垂直于支承面，指向假设向上，如图1-21(b)所示。 (2)取AD为研究对象，画出脱离体图。AD上受主动力F1，A处为固定铰支座，其约束反力可用两个正交的分力FAx、FAy表示，指向假设；C处为可动铰支座，其约束反力FC垂直于支承面，指向假设向上，D处为圆柱铰链约束，其约束反力可用两个正交的分力，表示，与作用在DG梁上的、分别是作用力与反作用力的关系，指向与、相反；AD梁的受力分析图如图1-21(c)所示。 (3)取整梁AG为研究对象，受力图如图1-21(d)所示，此时不必将D处的约束反力画上，因为对整体而言它是内力。;;两种特殊情形：;;力矩的概念;;;力偶的两个力之间的距离d称为力偶臂 ;力偶的基本性质;力的平移定理 ;二、平面一般力系的平衡方程;∑FX= 0 ∑FY= 0 ∑MO (F ) = 0 ;∑FX= 0 ∑MA(F)= 0 ∑MB (F ) = 0 ;平衡方程的应用;;§1-3 内力与内力图; (a) 轴向拉伸 (b)剪切;应力:; 应力的单位