建筑力学教学讲义.docVIP

第1章绪论

§1.1建筑力学的内容和任务

根据力学知识自身的内在联系，建筑力学一书汇集了理论力学、材料力学、结构力学三门力学中的重要知识点，融会贯通而形成了建筑力学这一课程体系。

1.1.1结构与构件·建筑力学的研究对象

结构是指建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分。

构件:组成结构的各单独部分。

结构一般可按其几何特征分为三种类型：

1.杆系结构

2.薄壁结构

3.实体结构

建筑力学是以杆系结构作为研究对象。

1.1.2建筑力学的任务和内容

建筑力学的任务是研究能使建筑结构安全、正常地工作且符合经济要求的理论和计算方法。

建筑力学的内容包含以下几部分：

(1)静力学基础。

(2)内力分析。

(3)强度、刚度和稳定性问题。主要内容如下：

强度是指构件所具有的抵抗破坏的能力。强度问题是研究构件满足强度要求的计算理论和方法。

刚度是指构件所具有的抵抗变形的能力。刚度问题是研究结构或构件满足刚度要求的计算理论和方法。

稳定性是指结构或构件的原有形状保持稳定的平衡状态。

(4)超静定结构问题。

本书着重介绍求解超静定结构内力的基本概念和基本方法。

1.2变形固体及其基本假设

自然界中的任何固体在外力作用下，都要或大或小地产生变形，也就是它的形状和尺寸总会有些改变。由于固体具有可变形性质，所以又称为变形固体。

变形体在外力作用下产生的变形分为弹性变形与塑性变形。

弹性变形是指作用在变形体上的外力去掉后可完全消失的变形（相应的物体称为弹性体）。如果外力去掉后，变形不能全部消失，而留有残余变形，此残余变形称为塑性变形。

本书中主要研究弹性变形且限于小变形范围。

在研究构件的强度、刚度和稳定性时，为了使问题得到简化，对变形体作如下的基本假设：

1.连续、均匀性假设

2.各向同性假设

1.3杆件变形的基本形式·荷载的分类

1.3.1杆件变形的基本形式

杆系结构中的杆件其轴线多为直线，也有轴线为曲线和折线的杆件。它们分别称为直杆、曲杆和折杆。

横截面相同的杆件称为等截面杆。横截面不同的杆件称为变截面杆。

直杆的这四种基本变形形式是：

（１）轴向拉伸或压缩（图1－9(ａ)）。

（２）剪切（图1－9(ｂ)）。

（３）扭转（图1－9(ｃ)）。

（４）弯曲（图1－9(ｄ)）。

图1－9

1.3.2荷载的分类

结构工作时所承受的外力称为荷载。

1.按荷载作用的范围可分为分布荷载和集中荷载

分布作用在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载，并统称为分布荷载。

如果荷载作用的范围与构件的尺寸相比十分微小，这时可认为荷载集中作用于一点，并称为集中荷载。

2.按荷载作用时间的长短可分为恒荷载和活荷载

永久作用在结构上的荷载称为恒荷载。

暂时作用在结构上的荷载称为活荷载。

3.按荷载作用的性质可分为静荷载和动荷载

由零逐渐缓慢增加到最后值的荷载称为静荷载。

大小或方向随时间而改变的荷载称为动荷载。

第2章静力学基本概念和物体的受力分析

2.1静力学基本概念

2.1.1力与力系的概念

静力学可以更直接地描述为：研究物体在力系作用下平衡规律及其在工程中应用的学科。

力系是指作用在物体上的一组力。

平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线平动的运动状态。

力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变。

力的三要素：力的大小、方向和作用点。

理解和应用力的概念时应明确：

(1)力是两个物体的相互作用，每一个力必有承受此力作用的物体，称为受力物体，而施加这一作用力的物体，称为施力物体。

(2)两个物体相互作用，同时产生两个力，力总是成对出现的，分别作用在受力物体与施力物体上。

力系是作用在物体上的一组力。在静力学中，可划分为：汇交力系、力偶系、平行力系、任意力系。

2.1.2刚体的概念

在物体受力时，体积与形状保持不变的物体称为刚体。

2.1.3平衡力系的概念

作用在物体上，能使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。

2.1.4等效力系的概念

如果两个不同力系对物体的作用效果相同，则这两个力系是等效力系。

2.2约束和约束反力

在对物体进行受力分析时，需要考虑支座处和物体之间接触点（或连接点）产生的各种类型的反力。限制一物体某些位移的其它物体称为该物体的约束。

2.2.1柔索

柔索约束由软绳、链条、皮带等组成。柔索只能承受拉力，即只能限制物体在柔索受拉方向的位移，这就是柔索约束的约束性质。

2.2.2光滑面

光滑面约束是由两物体接触所构成，如果接触面的摩擦很小，在所研究的问题中可以忽略不计，就可以将这接触面视为光滑面。两光滑接触的物体