建筑力学绪论培训课件.ppt

* 建筑力学 第一页，共三十二页。 第1章 绪论 1.1 建筑力学的研究对象和任务 建筑物和构筑物是人类生存和劳动所必需的空间，从古 至今，人类经历了群居树上，到居住山洞、茅草屋的历史。 随着技术进步和生产力的发展，建造了木屋、土屋和石屋， 直至发展到今天的现代建筑。 现代建筑的发展不仅仅能够满足人类生活和生产的基本 目的，也是一个国家政治、经济和文化发展的标志。 第二页，共三十二页。 现代建筑的发展依赖于建筑力学和建筑材料科学的发展， 从古代的赵州桥，采用石材，应用了拱的力学原理，到现代 的北京“鸟巢”、目前世界第一高楼“台北101”等，采用钢材 和混凝土材料，发展和应用了大型复杂结构的力学分析原理 和方法，无一不体现了科技的进步和发展。 第三页，共三十二页。 建筑力学是研究建筑物或者构筑物（称为结构）及其 组成部分（称为结构构件）力学性能的一门学科。 在建筑物或构筑物中起骨架作用的物体称为建筑结构，组 成建筑结构的基本部件有杆件、梁、板、柱子等，统称为 构件，构件和结构起着承受力和传递力的作用。 第四页，共三十二页。 建筑物或构筑物按照其几何特征可以分成杆系结构、 板壳结构和实体结构等几种类型。杆系结构是由若干杆件 通过一定的方式连接起来组成的结构，杆件是在长度方向 上远大于其横截面尺寸的结构构件，又分为曲杆和直杆， 如图1-1所示。 第五页，共三十二页。 工程上常用的杆系结构有框架结构、桁架结构和网架结构。 如图1-2所示。 图1-2 (a) 广东科技中心网架 （b）施工中的框架结构 （c）某厂房屋架---桁架 第六页，共三十二页。 板和壳体都是厚度方向尺寸远小于长宽方向尺寸、宽而薄的 构件。平面形状的构件称为板，曲面形状的构件称为壳，如 图1-3（a）、（b）所示。 第七页，共三十二页。 由板和壳体组成的结构称为板壳结构，一般钢筋混凝土 建筑物的楼面结构为平板结构，一些特殊形体的建筑屋面如 悉尼歌剧院的屋面、厂房的马鞍形屋面等都是壳体结构，如 图1-4（a）、（b）所示。 （a）某仓库平面楼盖 （b）悉尼歌剧院 图1-4 第八页，共三十二页。 块体结构是在长、宽和高三个方向都有一定相对接近的 比例尺寸的结构，如图1-3（c）所示，这类结构在工程上用 作堤坝、挡土墙、建筑物或构筑物的独立式、条带式基础和 片伐式基础等，如图1-4（c）所示。 图1-4（c）三峡大坝 第九页，共三十二页。 所有的建筑物或构筑物都可能由石材、钢材、混凝土或者 木材等固体建筑材料做成，每种材料具有不同的力学性能和承 受荷载的能力。 由这些材料建成的结构在外力（工程上将作用在结构或者 构件上的外力称为荷载）作用下，或多或少都会产生变形。如 果材料承受荷载的能力不够，结构或构件变形过大可能导致破 坏，将不安全。因此，必须保证在设计荷载作用下，在建筑物 使用期限内，结构处于能够正常使用的安全状态。结构设计是 保证结构安全的重要措施，力学分析是结构设计的理论基础。 第十页，共三十二页。 结构物是否能够安全建成并且正常工作，取决于结构构件 的力学性能、结构的几何组成是否合理，以及结构承受荷载的 情况。在建筑物的设计和施工阶段，都需要对拟建的建筑物和 构筑物进行力学分析。 对于不同的构件和结构体系进行力学分析，所需要的力学 知识的侧重面不同，深度和广度也不同。 例如对于杆系结构的力学分析，采用建筑力学所涵盖的理 论力学、材料力学和结构力学知识就可以进行分析，而对于板 壳结构和块体结构，就还需要用到弹性力学或板壳理论进行力 学分析。 如果结构或构件在过大的荷载作用下产生塑性变形（即有 不可恢复的残留变形），则需要采用塑性力学进行分析。 第十一页，共三十二页。 建筑力学课程针对弹性杆状构件和杆系结构，分析用作结构构件的材料在荷载或其他影响因素（如温度变化、基础沉降等等）作用下的力学性能、建筑物或构筑物的几何组成、以及在荷载作用下结构的承载能力和变形状态。 第十二页，共三十二页。 主要内容包括以下五个方面。 1）常见工程结构体系的计算简图，常见荷载类型、约束 类型及受力分析、力系合成（简化）与平衡的理论和方法。 2）杆系结构的几何组成规律分析，合理的结构几何组成 是保证所设计的杆件体系成为能够承受荷载的结构体系的 必要条件。 第十三页，共三十二页。 3）结构和构件的强度问题。 强度是指结构构件或结构承受荷载和抵抗破坏的能力， 与构件所用材料的力学性质、构件的截面几何形状和尺寸， 以及所承受