建筑力學(xué)上冊(cè)1

1、李雪平李雪平Email: Email: 手機(jī)：手機(jī)： （微信）（微信）建筑力學(xué)（一）課堂規(guī)則 一個(gè)學(xué)期缺席不得超過3次，缺席三次取消考試資格 上課電話靜音，不要在下面吵鬧，可以隨時(shí)提問。(維護(hù)一個(gè)好的課堂環(huán)境） 作業(yè)要交，缺兩次扣平時(shí)分10分。 （平時(shí)分20%，考試內(nèi)容80%）2022-5-3建筑力學(xué)(一)2課程目的課程目的 通過課程考試，拿到學(xué)分，順利畢業(yè)通過課程考試，拿到學(xué)分，順利畢業(yè) 掌握建筑力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，為后期考注冊(cè)建筑師，掌握建筑力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，為后期考注冊(cè)建筑師，注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師做準(zhǔn)備；為以后的工作和發(fā)展做注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師做準(zhǔn)備；為以后的工作和發(fā)展做準(zhǔn)備準(zhǔn)備 鍛煉自己的學(xué)習(xí)的能力，思

2、維能力，表達(dá)能力鍛煉自己的學(xué)習(xí)的能力，思維能力，表達(dá)能力2022-5-3建筑力學(xué)(一)3課程內(nèi)容課程內(nèi)容 建筑力學(xué)包括理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)建筑力學(xué)包括理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三門學(xué)科。三門學(xué)科。 理論力學(xué)研究的是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律。理論力學(xué)研究的是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律。 材料力學(xué)研究單根桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。材料力學(xué)研究單根桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。 結(jié)構(gòu)力學(xué)研究桿件體系的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)力學(xué)研究桿件體系的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。2022-5-3建筑力學(xué)(一)4簡(jiǎn)易例子2022-5-3建筑力學(xué)(一)51.1.柱子，梁用什么材料？柱子，梁用什么材料？2.2.柱子受力多少

3、？梁受力多少？柱子受力多少？梁受力多少？3.3.柱子多粗？梁多厚？柱子多粗？梁多厚？4.4.梁采用什么樣的結(jié)構(gòu)？梁采用什么樣的結(jié)構(gòu)？ 1.1.是否滿足強(qiáng)度要求？是否滿足強(qiáng)度要求？ 2.2.是否滿足剛度要求？是否滿足剛度要求？ 3.3.是否滿足穩(wěn)定性要求？是否滿足穩(wěn)定性要求？2022-5-3建筑力學(xué)(一)62022-5-3建筑力學(xué)(一)72022-5-3建筑力學(xué)(一)82022-5-3建筑力學(xué)(一)92022-5-3建筑力學(xué)(一)10建筑力學(xué)（1）講授內(nèi)容第一章 1-1，1-2，1-3，1-4第二章 2-1，2-2，2-3第三章 3-1，3-2，3-3，3-4，3-5第四章 4-42022-5-

4、3建筑力學(xué)(一)112022-5-3建筑力學(xué)(一)12靜力學(xué)：研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)靜力學(xué)主要內(nèi)容： 1. 力系的簡(jiǎn)化 2. 力系的平衡條件2022-5-3建筑力學(xué)(一)13第一章第一章 靜力學(xué)基本知識(shí)與物體的受力分析靜力學(xué)基本知識(shí)與物體的受力分析11 基本概念基本概念12 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理13 約束與約束反力約束與約束反力14 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖 第一章學(xué)習(xí)目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，了解力、剛體、平衡的概念；了解各種常見的約束類型性質(zhì)；能熟練畫出各類約束的約束反力；能熟練的畫出指定物體的受力圖。2022-5-3建筑力學(xué)(一)14重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：能熟

5、練的畫出指定研究對(duì)象的受力圖能熟練的畫出指定研究對(duì)象的受力圖簡(jiǎn)例 畫出斜面小物塊的受力圖2022-5-3建筑力學(xué)(一)164. 力的單位： 國(guó)際單位制：牛頓(N),千牛頓(kN)一、力的概念1定義：力是物體相互間的一種機(jī)械作用。它能使物體定義：力是物體相互間的一種機(jī)械作用。它能使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，同時(shí)還使物體產(chǎn)生變形。的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，同時(shí)還使物體產(chǎn)生變形。2. 力的效應(yīng)：力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)外效應(yīng)) 變形效應(yīng)變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng))。1-1 基本概念3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)大小，方向，作用點(diǎn)2022-5-3建筑力學(xué)(一)17是指物體相對(duì)

6、于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。 二、剛體二、剛體就是在力的作用下，大小和形狀都不改變，且內(nèi)部各點(diǎn)距離不變的物體。（變形體）三、平衡三、平衡四、力系的概念四、力系的概念是指同時(shí)作用在物體上的一群力。平面力系、空間力系、匯交力系、平行力系、一般力系等2022-5-3建筑力學(xué)(一)18平衡力系：使物體處于平衡狀態(tài)的力系。平衡力系：使物體處于平衡狀態(tài)的力系。1、作用在剛體上的力系的等效簡(jiǎn)化；2、力系的平衡條件。 五、靜力學(xué)研究的兩個(gè)基本問題五、靜力學(xué)研究的兩個(gè)基本問題等效力系：若兩個(gè)力系分別作用于同一物體上，其效應(yīng)相等效力系：若兩個(gè)力系分別作用于同一物體上，其效應(yīng)相同，則這兩個(gè)力系互為等

7、效力系。同，則這兩個(gè)力系互為等效力系。2022-5-3建筑力學(xué)(一)19公理：是人類經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的公理：是人類經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無(wú)須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。實(shí)踐所驗(yàn)證，是無(wú)須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的充分必要條件是： 這兩個(gè)力大小相等 | F1 | = | F2 | ； 方向相反 F1 = F2 ； 作用線共線。1-2 靜力學(xué)公理2022-5-3建筑力學(xué)(一)20說明：對(duì)剛體來(lái)說，上面的條件是充要的說明：對(duì)剛體來(lái)說，上面的條件是充要的 二力構(gòu)件：只

8、在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力構(gòu)件。對(duì)變形體來(lái)說，上面的條件只是必要條件二力桿2022-5-3建筑力學(xué)(一)21 在作用于剛體的任意力系上，加上或減去任何一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。公理公理2 2 加減平衡力系原理加減平衡力系原理 僅對(duì)剛體成立，對(duì)變形體不成立。2022-5-3建筑力學(xué)(一)22推論：力的可傳性推論：力的可傳性 作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。因此，對(duì)剛體來(lái)說，力作用三要素為：大小，方向，作用線因此，對(duì)剛體來(lái)說，力作用三要素為：大小，方向，作

9、用線1-2 靜力學(xué)公理2022-5-3建筑力學(xué)(一)23公理公理3 3 力的平行四邊形法則力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，它的大小和方向由以原來(lái)兩個(gè)力矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。12RFF合力等于兩分力的矢量和。合力等于兩分力的矢量和。2022-5-3建筑力學(xué)(一)24 力的分解：12FFF 力的正交分解：xyFFF2022-5-3建筑力學(xué)(一)25 剛體在不平行的三力作用下平衡時(shí)，此三力的作用線必共面且交匯于一點(diǎn)。（特殊情況：如果我們認(rèn)為平行力系是在無(wú)窮遠(yuǎn)處交匯，那么本推論也適用于平行力系。） 推論：三力平衡匯交定理推論：三力

10、平衡匯交定理 1-2 靜力學(xué)公理2022-5-3建筑力學(xué)(一)26公理公理4 4 作用和反作用定律作用和反作用定律等值、反向、共線、異體、且同時(shí)存在。例例 吊燈吊燈2022-5-3建筑力學(xué)(一)27公理公理5 5 剛化原理剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理公理5告訴我們：處于平衡告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。力學(xué)的平衡理論。2022-5-3建筑力學(xué)(一)28約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。 一些概念一些概念自由體：位移不受

11、限制的物體叫自由體。自由體：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：對(duì)非自由體預(yù)先施加的限制條件稱為約束。約束：對(duì)非自由體預(yù)先施加的限制條件稱為約束。1-3 1-3 約束和約束反力約束和約束反力主動(dòng)力：主動(dòng)使物體運(yùn)動(dòng)或使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫主動(dòng)力。主動(dòng)力：主動(dòng)使物體運(yùn)動(dòng)或使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫主動(dòng)力。 2022-5-3建筑力學(xué)(一)29火車的運(yùn)動(dòng)受到了軌道的限制火車的運(yùn)動(dòng)受到了軌道的限制2022-5-3建筑力學(xué)(一)30約束反力特點(diǎn)：約束反力特點(diǎn)：大小常常是未知的；大小常常是未知的；方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；方

12、向總是與約束限制的物體的位移方向相反；作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。GGN1N22022-5-3建筑力學(xué)(一)31繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。方向沿繩索背離物體。工程中常見的約束類型及其約束反力的特性：工程中常見的約束類型及其約束反力的特性：一、柔索約束：由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)一、柔索約束：由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條或皮帶構(gòu) 成的約束。成的約束。S1S1S2S2 PPT2022-5-3建筑力學(xué)(一)322022-5-3建筑力學(xué)(一)33約束反力作用在

13、接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體二、光滑接觸面的約束二、光滑接觸面的約束 (光滑指摩擦不計(jì)光滑指摩擦不計(jì))PNNPNANB若兩物體的接觸面上摩擦力很小而可忽略不計(jì)時(shí)，就可若兩物體的接觸面上摩擦力很小而可忽略不計(jì)時(shí)，就可簡(jiǎn)化為光滑接觸面。簡(jiǎn)化為光滑接觸面。2022-5-3建筑力學(xué)(一)34三、光滑圓柱形鉸鏈約束三、光滑圓柱形鉸鏈約束用圓柱銷釘將兩個(gè)零件連接在一起，并假設(shè)接觸面是光滑的，用圓柱銷釘將兩個(gè)零件連接在一起，并假設(shè)接觸面是光滑的，這樣構(gòu)成的約束稱為光滑圓柱形鉸鏈，簡(jiǎn)稱鉸鏈約束。這樣構(gòu)成的約束稱為光滑圓柱形鉸鏈，簡(jiǎn)稱鉸鏈約束。A2022

14、-5-3建筑力學(xué)(一)35四、鏈桿約束四、鏈桿約束兩端各以鉸鏈與不同的物體連接且中間不再受力（包括兩端各以鉸鏈與不同的物體連接且中間不再受力（包括自重忽略不計(jì)）的直桿稱為鏈桿。自重忽略不計(jì)）的直桿稱為鏈桿。鏈桿對(duì)物體的約束反力沿著鏈桿中心線。鏈桿對(duì)物體的約束反力沿著鏈桿中心線。2022-5-3建筑力學(xué)(一)36五、固定鉸支座五、固定鉸支座將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件連接在墻、柱、機(jī)器的機(jī)身等支承物上將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件連接在墻、柱、機(jī)器的機(jī)身等支承物上的裝置稱為支座。的裝置稱為支座。用光滑圓柱鉸把結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件與支用光滑圓柱鉸把結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件與支承底板連接，并將底板固定在支承承底板連接，并將底板固定在支承物上而構(gòu)成的

15、支座，稱為固定鉸支物上而構(gòu)成的支座，稱為固定鉸支座。座。固定鉸支座作用于被約束物體上的固定鉸支座作用于被約束物體上的約束反力應(yīng)通過圓孔中心而方向不約束反力應(yīng)通過圓孔中心而方向不定。定。2022-5-3建筑力學(xué)(一)37固定鉸支座2022-5-3建筑力學(xué)(一)38六、可動(dòng)鉸支座六、可動(dòng)鉸支座在固定鉸支座的底座與固定物體間安裝幾個(gè)輥軸，就構(gòu)成在固定鉸支座的底座與固定物體間安裝幾個(gè)輥軸，就構(gòu)成可動(dòng)鉸支座?？蓜?dòng)鉸支座。可動(dòng)鉸支座的反力垂直于支承面，且過鉸鏈中心。可動(dòng)鉸支座的反力垂直于支承面，且過鉸鏈中心。2022-5-3建筑力學(xué)(一)392022-5-3建筑力學(xué)(一)40一、受力分析一、受力分析1-4

16、 1-4 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖為了分析某一物體的受力情況，往往把該物體從與它相聯(lián)為了分析某一物體的受力情況，往往把該物體從與它相聯(lián)系的周圍物體中分離出來(lái)，解除全部約束，這時(shí)該物體稱系的周圍物體中分離出來(lái)，解除全部約束，這時(shí)該物體稱為分離體。為分離體。研究力學(xué)問題時(shí)，首先要選定研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條研究力學(xué)問題時(shí)，首先要選定研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析。這個(gè)過程稱為物體的受力分析。分離體和受力圖分離體和受力圖畫有分離體及其所受的全部主動(dòng)力和約束反力的

17、圖稱為受畫有分離體及其所受的全部主動(dòng)力和約束反力的圖稱為受力圖。力圖。2022-5-3建筑力學(xué)(一)41作用在物體上的力有：作用在物體上的力有：一類是：主動(dòng)力，例如重力，風(fēng)力，氣體一類是：主動(dòng)力，例如重力，風(fēng)力，氣體壓力等。壓力等。二類是：被動(dòng)力，即約束反力。二類是：被動(dòng)力，即約束反力。 2022-5-3建筑力學(xué)(一)42分布荷載與集中荷載分布荷載與集中荷載主動(dòng)力（荷載）的分類主動(dòng)力（荷載）的分類2022-5-3建筑力學(xué)(一)432022-5-3建筑力學(xué)(一)44對(duì)物體進(jìn)行受力分析并畫出受力圖，是解決力學(xué)問題的第對(duì)物體進(jìn)行受力分析并畫出受力圖，是解決力學(xué)問題的第一步，也是關(guān)鍵的一步。一步，也是

18、關(guān)鍵的一步。畫受力圖的方法：畫受力圖的方法：1、確定研究對(duì)象取分離體；、確定研究對(duì)象取分離體；2、真實(shí)地畫出作用于研究對(duì)象上的全部主動(dòng)力；、真實(shí)地畫出作用于研究對(duì)象上的全部主動(dòng)力；3、根據(jù)約束類型畫約束反力；、根據(jù)約束類型畫約束反力；4、受力圖上要清楚表示每個(gè)力的作用位置、方位及指向、受力圖上要清楚表示每個(gè)力的作用位置、方位及指向、名稱。同一個(gè)力在不同的受力圖上的表示要完全一致。不名稱。同一個(gè)力在不同的受力圖上的表示要完全一致。不要運(yùn)用力系的等效變換或力的可傳性改變力的作用位置。要運(yùn)用力系的等效變換或力的可傳性改變力的作用位置。5、受力圖上只畫研究對(duì)象的簡(jiǎn)圖和所受的全部外力。、受力圖上只畫研究

19、對(duì)象的簡(jiǎn)圖和所受的全部外力。2022-5-3建筑力學(xué)(一)45畫物體受力圖主要步驟為：畫物體受力圖主要步驟為：例例1選研究對(duì)象；取分離體；選研究對(duì)象；取分離體；畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。2022-5-3建筑力學(xué)(一)46例例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無(wú)限當(dāng)三力平行時(shí)，在無(wú)限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。殊情況。2022-5-3建筑力學(xué)(一)47例例3 尖點(diǎn)問題尖點(diǎn)問題2022-5-3建筑力學(xué)(一)48例例4 畫出下列各構(gòu)件的受力圖畫出下列各構(gòu)件的受力圖例52022-5-3建

20、筑力學(xué)(一)49 例62022-5-3建筑力學(xué)(一)50 2022-5-3建筑力學(xué)(一)51三、畫受力圖應(yīng)注意的問題三、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處就可能有力，力的方向由約束類型而定。就可能有力，力的方向由約束類型而定。2 2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明

21、確地指出它是受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。哪一個(gè)施力體施加的。1 1、不要漏畫力、不要漏畫力2022-5-3建筑力學(xué)(一)52約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫，不約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3 3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)

22、力的方向4 4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。2022-5-3建筑力學(xué)(一)53對(duì)于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局對(duì)于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部或單個(gè)物體的受力圖上要與之保持一致。部或單個(gè)物體的受力圖上要與之保持一致。 5 、同一系統(tǒng)各研究對(duì)象的受力圖必須整體與局部一致，相、同一系統(tǒng)各研究對(duì)象的受力圖必須整體與局部一致，相互協(xié)調(diào)，不能相互矛盾。互協(xié)調(diào)，不能相互矛盾。6 6 、正確判斷二力構(gòu)件。、正確判斷二力構(gòu)件。2022-5-3建筑力學(xué)(一)54備用備用 畫出下列構(gòu)件的受力圖畫出下列構(gòu)件的受力圖QAOBCDE2022-5-3建筑力學(xué)(一)55QAOBCDE2022-5-3建筑力學(xué)(一)56QAOBCDE2022-5-3建筑力學(xué)(一)571力的定義、力的效應(yīng)及力的三要素力的定義、力的效應(yīng)及力的三要素;2. 剛體剛體3. 平衡平衡4. 力系力系(1)(1)物體的受力分析和力系的等效簡(jiǎn)化；物體的受力分析和力系的等效簡(jiǎn)化； 5. 靜力學(xué)研究的兩個(gè)基本問題靜力學(xué)研究的兩個(gè)基本問題(2)(2)力系的平衡條件及其應(yīng)用。力系的平衡條件及其應(yīng)用。復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)2022-5-358公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理靜力學(xué)公理公理公理2 2 加減平衡力