第1章-建筑力学与结构-第2版资源.ppt

1 * * §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 第一章 建筑力学概述 §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。 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。 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。 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。 §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。 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。 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，一般也可以推广应用于变形很小的变形固体的平衡情况。 2.结构及构件的微小变形假设 1.变形固体的连续、均匀、各向同性假设 二、变形固体的基本假设 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。 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，又不致于引起显著的误差。 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。 §1-3 杆件及其变形的基本形式 一、杆件 二、杆件变形的基本形式 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）。 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）。 2.剪切 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）。 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）。 §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 、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。 * * * *