1建筑力学与结构绪论.ppt

1.1 力的概念 　　人们在长期的生产劳动和日常生活中逐渐形成并建立了力的概念。 　　力可定义为：力是物体之间相互的机械作用，这种作用的效果是使物体的运动状态发生改变，或者使物体发生变形。 　　既然力是物体与物体之间的相互作用，那么，力不可能脱离物体而单独存在。有受力物体，必定有施力物体。 　　实践证明，力对物体的作用效果取决于三个要素：力的大小、力的方向和力的作用点。这三个要素通常称为力的三要素。 　　描述一个力时，要全面表明力的三要素，因为任一要素发生改变时，都会对物体产生不同的效果。 　　在国际单位制中，力的单位为牛顿（N）或千牛顿（kN）。1kN=1000N。 　　力是一个既有大小又有方向的物理量，所以力是矢量。力用一段带箭头的线段来表示。线段的长度表示力的大小；线段与某定直线的夹角表示力的方位，箭头表示力的指向；线段的起点或终点表示力的作用点。 　　用外文字母表示力时，用黑体字F或加一箭线的细体字。而普通字母F只表示力的大小。 1.2 静力学公理 　　两个物体之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。 　　作用力与反作用力的性质应相同。作用力与反作用力公理概括了两个物体之间相互作用力之间的关系，在分析物体受力时将有重要的作用。 　　作用在同一物体上的两个力，使物体平衡的必要和充分条件是，这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。 　　这个公理说明了作用在同一物体上两个力的平衡条件。当一个物体只受两个力而保持平衡时，这两个力一定满足二力平衡公理。若一根杆件只在两点受力作用而处于平衡，则作用在此两点的二力的方向必在这两点的连线上。 　　作用于刚体的任意力系中，加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系的作用效应。 　　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的任意点，而不改变原力对刚体的作用效应。 　　根据力的可传性原理，力对刚体的作用效应与力的作用点在作用线的位置无关。 　　加减平衡力系公理和力的可传性原理都只适用于刚体。 　　作用于物体上的同一点的两个力，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边所构成的平行四边形的对角线来表示。如图1.1所示。 　　推论：三力平衡汇交定理 　　一刚体受共面不平行的三个力作用而平衡时，这三个力的作用线必汇交于一点。 　　三力平衡汇交定理常常用来确定物体在共面不平行的三个力作用下平衡时其中未知力的方向。 1.3 约束与约束反力 　　一个物体的运动受到周围物体的限制时，这些周围物体就称为该物体的约束。 　　物体受到的力一般可以分为两类：一类是使物体运动或使物体有运动趋势，称为主动力，如重力、水压力等，主动力在工程上称为荷载；另一类是对物体的运动或运动趋势起限制作用的力，称为被动力。 　　约束对物体运动的限制作用是通过约束对物体的作用力实现的，通常将约束对物体的作用力称为约束反力，简称反力，约束反力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 　　通常主动力是已知的，约束反力是未知的。 　　由柔软的绳子、链条或胶带所构成的约束称为柔体约束。由于柔体约束只能限制物体沿柔体约束的中心线离开约束的运动，所以柔体约束的约束反力必然沿柔体的中心线而背离物体，即拉力，通常用FT表示。 　　如图1.2(a)所示的起重装置中，桅杆和重物一起所受绳子的拉力分别是FT1、FT2和FT3(图1.2(b))，而重物单独受绳子的拉力则为FT4(图1.2(c))。 　　圆柱铰链约束是由圆柱形销钉插入两个物体的圆孔构成，如图1.4（a）、（b）所示，且认为销钉与圆孔的表面是完全光滑的，这种约束通常如图1.4（c）所示。 　　圆柱铰链约束只能限制物体在垂直于销钉轴线平面内的任何移动，而不能限制物体绕销钉轴线的转动。如图1.5 所示 　　两端用铰链与不同的两个物体分别相连且中间不受力的直杆称为链杆，图1.6（a）、（b）中AB、BC 杆都属于链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆中心线趋向或离开链杆的运动。 　　链杆约束的约束反力沿链杆中心线，指向未定。链杆约束的简图及其反力如图1.6（c）、（d）所示。链杆都是二力杆，只能受拉或者受压。 　　用光滑圆柱铰链将物体与支承面或固定机架连接起来，称为固定铰支座，如图1.7（a）所示，计算简图如图1.7（b）所示。其约束反力在垂直于铰链轴线的平面内，过销钉中心，方向不定（图1.7（a））。一般情况下可用图1.7（c）所示的两个正交分力表示。 　　在固定铰支座的座体与支承面之间加辊轴就成为可动铰支座，其简图可用图1.8（a）、（b）表示，其约束反力必垂直于支承面，如图1.8（c）所示。 　　在房屋建筑中，梁通过混凝土垫块支承在砖柱上，