土木工程概论 教学课件 ppt 作者 李文虎 代国忠 主编第3章 土木工程的力学和结构概念.pptVIP

1、力（Force） 力是一种物体间有方向的相互作用，这种相互作用有使物体改变原来形状或改变运动方向，或者具有的效应。 力是矢量。 结构上的作用是施加在结构上的集中或分布荷载以及引起结构外加变形或约束变形因素的总称。 施加在结构上的集中荷载和分布荷载为直接作用； 地震、地基沉降、混凝土收缩、温度变化、焊接等引起结构外加变形或约束变形的因素为间接作用。 2）力矩和平衡 力矩（Moment）； 转动平衡: 移动平衡: 第3章 土木工程的力学和结构概念 3.1 荷载的定义和种类 3.2 土木工程的力学概念 3.3 工程结构的设计方法 3.1 荷载的定义和种类 1） 永久荷载（恒载）：指持久存在着的外加力。 一般情况恒载由构件的具体尺寸和材料的重度计算 2）可变荷载 指可移动的活载。按它们最可能大的值和放在最不利位置进行计算。 活载为人、家具、贮存物、设备等。 （1）工业建筑楼面活荷载； （2）民用建筑楼面活荷载； （3）屋面活荷载； （4）屋面积灰荷载； （5）车辆荷载； （6）吊车荷载； （7）风荷载； （8）雪荷载； （9）波浪荷载。 可变荷载类型： 3）偶然荷载 是指在设计基准期内不一定出现。而一旦出现，其量值则很大，且持续时间很短的作用。属于偶然作用的有地震、爆炸以及撞击等。 3.1 荷载的定义和种类 4）荷载代表值 　 对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值、众值、中值或某个分位值）。 设计基准期：设计基准期为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。例如多层民用住宅的设计基准期为50年。 3.2 土木工程的力学概念 1）力及作用 3.2.1 力、力矩和平衡 力是一种物体间有方向的相互作用，这种相互作用有使物体改变原来形状或改变运动方向，或者具有的效应，力是矢量。力可为外力（荷载）、反力（支座约束力）和内力（使结构产生变形的效应）等。 结构上的作用是施加在结构上的集中或分布荷载以及引起结构外加变形或约束变形因素的总称。 (a)温差作用 (b)不均匀沉降作用 结构的间接作用 集中力作用下梁发生弯曲 1）内力与应力的概念 3.2.2 应力与应变 轴向受拉应力的计算 2）变形与应变的概念 绝对变形： 相对变形： 3）结构的基本内力特征 结构所受的内力归纳起来有受拉、受压、受弯、受剪、受扭5种形式以及它们之间的组合。 土木工程结构的基本内力特征 a）受拉，发生拉伸变形（伸长）； b）受压，发生压缩变形（缩短）； c）受弯，发生弯曲变形（上部压缩，下部拉伸）； d）受剪，发生剪切变形； e）受扭，发生扭曲变形 4）材料的应力-应变关系（Stress-Strain Relation ） （1）钢筋的应力-应变关系 (a)有明显屈服点的钢筋 (b)无明显屈服点的钢筋 （2）混凝土的应力-应变关系 （3）四种常用材料强度对比 ( a)受压状态 (b)受拉状态 3.3工程结构的设计方法 3.3.1 结构的基本功能 结构的功能包括安全性、适用性和耐久性。 《建筑结构设计规范》对结构设计制订了明确规定，即建筑结构必须满足下列基本功能要求： （1）能承受正常施工和使用时可能出现的各种内力（例如拉力、压力、弯矩、剪力等）。 （2）在正常使用时具有良好的工作性能（如不发生过大的侧向位移，不使人感到晃动)。 （3）在正常维护下具有足够的耐久性能（如有抵抗酸类、盐类等物质的侵蚀能力)。 （4）在偶然事件发生时能保持必需的稳定性（如有很好的抗地震的能力)。 3.3.2 结构的失效形式 （1）破坏： 指结构或构件截面抵抗作用力的能力不足以承受作用效应的现象，如拉断、压碎、弯曲等。 （2）失稳： 指结构或构件因长细比（构件长度和截面边长之比）过大而在不大的作用力下突然发生作用力平面外的极大变形的现象，如柱子压屈、梁在平面外扭曲等。 （3）发生影响正常使用的变形： 指楼板、梁产生的过大挠度或过宽的裂缝；柱、墙的过大侧移；结构有过大的倾斜或过大的沉陷；人在室内有摇晃的感觉等。 （4）倾覆或滑移： 指整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡而倾倒或移