第一章建筑力學(xué)緒論

第一章緒論內(nèi)容提要

本章介紹結(jié)構(gòu)的概念及其分類，建筑力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)；剛體和變形固體的概念，變形固體的基本假設(shè)，以及桿件的變形形式。

1.1建筑力學(xué)的研究對(duì)象

1.2建筑力學(xué)的任務(wù)

1.3變形固體的基本假設(shè)1.4桿件的變形形式

本章內(nèi)容小結(jié)

建筑力學(xué)在建筑、橋梁、交通、水利、運(yùn)輸、港口、航天、航空、機(jī)械、電力等部門有著廣泛應(yīng)用。單擊畫面放映，按ESC退出1.1

建筑力學(xué)的研究對(duì)象1.結(jié)構(gòu)的概念荷載——主動(dòng)作用于建筑物上的外力。

結(jié)構(gòu)——在建筑物中承受和傳遞荷載而起骨架作用的部分或體系。趙州橋紐約世貿(mào)中心悉尼歌劇院斜拉橋立交橋三峽大壩鉆井平臺(tái)東方明珠塔過(guò)江隧道工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件——組成結(jié)構(gòu)的元件。2.結(jié)構(gòu)的分類桿件結(jié)構(gòu)——由桿件組成的結(jié)構(gòu)。桿件結(jié)構(gòu)橋梁中的桁架單擊畫面放映，按ESC退出

桿件——長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其橫截面的寬度和高度的構(gòu)件。

實(shí)體結(jié)構(gòu)——長(zhǎng)、寬、高三個(gè)尺度為同一量級(jí)的結(jié)構(gòu)。水壩擋土墻蓄水池

板殼結(jié)構(gòu)——由薄板或薄殼組成的結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)氣罐屋頂結(jié)構(gòu)3.桿件結(jié)構(gòu)的分類

平面桿件結(jié)構(gòu)——組成結(jié)構(gòu)的所有桿件的軸線都位于同一平面內(nèi)，并且荷載也作用于該平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)?？臻g桿件結(jié)構(gòu)——組成結(jié)構(gòu)的所有桿件以及荷載不位于同一平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。本課程的研究對(duì)象——平面桿件結(jié)構(gòu)

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平衡狀態(tài)——物體相對(duì)于地球處于靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

力系——若干個(gè)力的總稱。

平衡力系——能使物體保持平衡狀態(tài)的力系。1.結(jié)構(gòu)的靜力分析1.2

建筑力學(xué)的任務(wù)平衡條件——平衡力系所必須滿足的條件。靜力分析——結(jié)構(gòu)在力系作用下處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件，可以由作用于物體上的已知力求出各未知力，這個(gè)過(guò)程稱為靜力分析。靜力分析是對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進(jìn)行其他力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。強(qiáng)度——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗破壞的能力。剛度——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗變形的能力。穩(wěn)定性——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力。2.結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算幾何組成分析——構(gòu)件必須按一定幾何組成規(guī)律組成結(jié)構(gòu)，以確保在預(yù)定荷載作用下，結(jié)構(gòu)能維持其原有的幾何形狀。3.結(jié)構(gòu)的幾何組成分析1.3變形固體的基本假設(shè)

1.3.1剛體與變形固體

1.

剛體——在外力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體。

●對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行靜力分析時(shí)，可以將它們看作剛體。

2.

變形固體——在外力的作用下產(chǎn)生變形的物體。

●對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，必須將它們看作變形固體。

1.3.2變形固體的基本假設(shè)

1.連續(xù)性——認(rèn)為在固體材料的整個(gè)體積內(nèi)毫無(wú)空隙地充滿了物質(zhì)。

●根據(jù)這個(gè)假設(shè)，在進(jìn)行理論分析時(shí)，與構(gòu)件性質(zhì)相關(guān)的物理量可以用連續(xù)函數(shù)來(lái)表示。

2.均勻性——認(rèn)為構(gòu)件內(nèi)各點(diǎn)處的力學(xué)性能是完全相同的。

●根據(jù)這個(gè)假設(shè)，在進(jìn)行分析時(shí)，可以從構(gòu)件內(nèi)任何位置取出一小部分來(lái)研究材料的性質(zhì)，其結(jié)果均可代表整個(gè)構(gòu)件。

3．各向同性——認(rèn)為構(gòu)件內(nèi)的一點(diǎn)在各個(gè)方向上的力學(xué)性能是相同的。

●根據(jù)這個(gè)假設(shè)，當(dāng)獲得了材料在任何一個(gè)方向的力學(xué)性能后，就可將其結(jié)果用于其他方向。

4.線彈性——外力與變形之間符合線性關(guān)系。

●根據(jù)這個(gè)假設(shè)，可以應(yīng)用胡克定律來(lái)分析力與變形的關(guān)系。

5.小變形——認(rèn)為變形量是很微小的。

●根據(jù)這個(gè)假設(shè)，在研究構(gòu)件的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)仍可以直接利用構(gòu)件的原始尺寸來(lái)計(jì)算。在研究和計(jì)算變形時(shí)，變形的高次冪項(xiàng)也可忽略。1.4桿件的基本變形形式

1.4.1基本變形

1.軸向拉伸和壓縮

2.剪切

3.扭轉(zhuǎn)

4.彎曲如果在直桿的兩端各受到一個(gè)外力F的作用，且二者的大小相等、方向相反、作用線與桿件的軸線重合，那么桿的變形主要是沿軸線方向的伸長(zhǎng)或縮短，這種變形稱為軸向拉伸或壓縮。1.軸向拉伸和壓縮如果直桿上受到一對(duì)大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力沿垂直于桿軸線方向作用時(shí)，桿件的橫截面沿外力的方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，這種變形稱為剪切。2.剪切如果在直桿的兩端各受到一個(gè)外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面與桿件的軸線垂直，那么桿件的橫截面繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種變形稱為扭轉(zhuǎn)。3.扭轉(zhuǎn)如果直桿在兩端各受到一個(gè)外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都與包含桿軸的某一縱向平面重合，或者是受到在縱向平面內(nèi)作用的垂直于桿軸線的外力作用時(shí)，桿件的軸線就要變彎，這種變形稱為彎曲。4.彎曲純彎曲橫力彎曲1.4.2組合變形

組合變形——同時(shí)發(fā)生兩種或兩種以上基本變形形式的組合。工程實(shí)際中常見的組合變形形式有：斜彎曲（或稱雙向彎曲）、拉（壓）與彎曲的組合、彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合等。斜彎曲（或稱雙向彎曲）壓縮與彎曲的組合彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合小結(jié)

1.建筑力學(xué)的研究對(duì)象建筑力學(xué)的研究對(duì)象是桿件結(jié)構(gòu)，本課程限于平面桿件結(jié)構(gòu)。

2.建筑力學(xué)的任務(wù)建筑力學(xué)的任務(wù)是研究結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題，為此提供相關(guān)的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為構(gòu)件選擇合適的材料、合理的截面形式及尺寸以及研究結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律和合理形式，以確保安全和經(jīng)濟(jì)兩方面的要求。

3.變形固體的基本假設(shè)