《建筑力學(xué)基礎(chǔ)》課件

建筑力學(xué)基礎(chǔ)課程簡(jiǎn)介1課程目標(biāo)掌握建筑力學(xué)的基本原理，并能將其應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析。2課程內(nèi)容包括力學(xué)基礎(chǔ)、靜力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)分析等。3教學(xué)方法課堂講授、課后習(xí)題練習(xí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合。力學(xué)基本概念力力是物體之間的相互作用，可以使物體發(fā)生形變或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。質(zhì)量質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少，反映了物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的能力。速度速度是物體位移變化率，描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向。加速度加速度是速度變化率，描述物體運(yùn)動(dòng)速度變化快慢和方向。力與受力體系力物體之間相互作用的物理量，包含大小和方向，以矢量表示。受力體系對(duì)物體施加的力的集合，影響物體的運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)。力的分類集中力、分布力、表面力、體積力。力的分解與合成1平行四邊形法則兩個(gè)力的合力大小和方向2三角形法則兩個(gè)力的合力大小和方向3力的正交分解將一個(gè)力分解為相互垂直的兩個(gè)分力幾何性質(zhì)面積平面圖形的面積是圖形所占空間的大小，常用平方米（m2）或平方厘米（cm2）表示。體積立體圖形的體積是圖形所占空間的大小，常用立方米（m3）或立方厘米（cm3）表示。慣性矩慣性矩是反映平面圖形或立體圖形抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)能力的物理量，常用米4（m4）或厘米4（cm4）表示。質(zhì)心與重心質(zhì)心幾何形狀的中心點(diǎn)，代表了形狀的平衡點(diǎn)。重心物體受重力作用下的平衡點(diǎn)，通常與質(zhì)心重合。平面內(nèi)靜力平衡合力為零作用在物體上的所有力的矢量和為零，物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。合力矩為零作用在物體上的所有力的力矩矢量和為零，物體不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。平衡方程根據(jù)靜力平衡條件，可以建立平衡方程，求解未知力或約束力。結(jié)構(gòu)支座反力支座是結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn)支座反力是結(jié)構(gòu)對(duì)支座的作用力反力使結(jié)構(gòu)保持靜力平衡受力分析1識(shí)別外力確定作用在結(jié)構(gòu)上的所有外部載荷，例如重力、風(fēng)力、地震力等。2繪制受力圖用箭頭表示作用力的大小和方向，并標(biāo)注力的大小和作用點(diǎn)。3分析內(nèi)部力根據(jù)外力作用，分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、剪切力、彎矩等。軸向拉壓拉伸在軸向拉力作用下，構(gòu)件的截面會(huì)發(fā)生拉伸變形，材料內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。壓縮在軸向壓力作用下，構(gòu)件的截面會(huì)發(fā)生壓縮變形，材料內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。剪切力定義剪切力是指作用在物體表面上，使物體沿該表面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的力。方向剪切力平行于物體表面，并與物體表面相切。作用剪切力會(huì)導(dǎo)致物體發(fā)生變形，例如剪切變形或扭轉(zhuǎn)變形。彎曲正應(yīng)力概念彎曲正應(yīng)力是指由于彎矩作用在橫截面上產(chǎn)生的正應(yīng)力。公式σ=M/Z，其中σ為彎曲正應(yīng)力，M為彎矩，Z為截面模量。分布彎曲正應(yīng)力沿截面高度呈線性分布，最大值出現(xiàn)在最外層纖維。彎曲切應(yīng)力切應(yīng)力分布彎曲切應(yīng)力在橫截面上呈拋物線分布，最大值出現(xiàn)在中性軸上，并向截面邊緣逐漸減小。影響因素彎曲切應(yīng)力的大小取決于橫截面的形狀、材料性質(zhì)以及彎矩的大小。重要性對(duì)于薄壁構(gòu)件，彎曲切應(yīng)力可能成為主要應(yīng)力形式，需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)考慮。組合應(yīng)力疊加效應(yīng)組合應(yīng)力是由多種應(yīng)力類型共同作用產(chǎn)生的，例如拉伸和彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)等。復(fù)雜分析需要考慮多種應(yīng)力成分的相互作用，以評(píng)估結(jié)構(gòu)的整體承載能力。安全設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮組合應(yīng)力的影響，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。實(shí)用材料屬性材料的強(qiáng)度是指材料抵抗破壞的能力，如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。材料的剛度是指材料抵抗變形的能力，用彈性模量表示。材料的延展性是指材料在斷裂前能夠承受較大形變的能力。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系1彈性階段材料在受力后發(fā)生形變，卸載后能恢復(fù)原狀。應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān)系。2屈服階段材料的應(yīng)力與應(yīng)變不再成線性關(guān)系，出現(xiàn)明顯的塑性形變。3強(qiáng)化階段材料繼續(xù)變形，應(yīng)力繼續(xù)上升，但變形速度加快。4頸縮階段材料的斷裂發(fā)生在材料最薄弱的地方，形成一個(gè)頸縮部位，直到斷裂。結(jié)構(gòu)形式鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度，抗震性能好，易于拆裝混凝土結(jié)構(gòu)耐火，耐久，成本低，應(yīng)用廣泛木結(jié)構(gòu)可再生，環(huán)保，施工速度快直桿結(jié)構(gòu)受力分析1定義桿件受力特點(diǎn)2受力方式軸向拉壓、彎曲、剪切3分析方法內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變直桿結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)中主要的受力構(gòu)件為直桿的結(jié)構(gòu)，直桿結(jié)構(gòu)受力分析是建筑力學(xué)中的核心內(nèi)容，理解直桿結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、分析方法和計(jì)算過程，是學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)總體均衡條件1力的平衡所有外力的合力為零，確保結(jié)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。2力矩平衡所有外力矩的合力矩為零，保證結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。3穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)在受到外力作用后，能夠保持其原始形狀和位置的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)能夠承受外力和保持其形狀的能力。影響因素結(jié)構(gòu)的形狀、材料、尺寸、支撐條件和荷載。分析方法計(jì)算方法、模型實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。結(jié)構(gòu)的極限承載能力抗壓能力結(jié)構(gòu)在承受壓力時(shí)能夠承受的最大負(fù)荷。抗拉能力結(jié)構(gòu)在承受拉力時(shí)能夠承受的最大負(fù)荷。抗彎能力結(jié)構(gòu)在承受彎曲力矩時(shí)能夠承受的最大負(fù)荷。抗剪能力結(jié)構(gòu)在承受剪切力時(shí)能夠承受的最大負(fù)荷。靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算1平衡方程力矩平衡2支座反力結(jié)構(gòu)支座反力3內(nèi)力計(jì)算應(yīng)力分析應(yīng)力與截面應(yīng)力是作用于物體截面上的外力。截面是物體內(nèi)部的橫截面，通常用于計(jì)算應(yīng)力。應(yīng)力與截面面積成反比，即應(yīng)力越大，截面面積越小。復(fù)雜截面的計(jì)算組合截面將不同材料或形狀的截面組合在一起，以提高強(qiáng)度和剛度?？招慕孛鏈p輕重量，提高結(jié)構(gòu)效率，但需注意強(qiáng)度和穩(wěn)定性。非對(duì)稱截面用于特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需考慮應(yīng)力分布和平衡。受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)1彎矩計(jì)算首先要根據(jù)外力作用和結(jié)構(gòu)形式計(jì)算出構(gòu)件的彎矩，這是設(shè)計(jì)受彎構(gòu)件的關(guān)鍵。2材料強(qiáng)度然后，需要考慮所選材料的強(qiáng)度和彈性模量，來確定構(gòu)件的尺寸和截面形狀。3安全系數(shù)最后，要根據(jù)安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保構(gòu)件能夠安全可靠地承受預(yù)期的彎矩。受剪構(gòu)件的設(shè)計(jì)1剪切強(qiáng)度確定構(gòu)件抵抗剪切力的能力，確保其不會(huì)因剪切力而破壞。2剪切變形控制構(gòu)件在剪切力作用下的變形，防止過度變形影響結(jié)構(gòu)整體性能。3疲勞強(qiáng)度評(píng)估構(gòu)件在反復(fù)剪切力作用下的耐久性，確保其能承受長(zhǎng)期使用。受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)柱子承受建筑物垂直荷載的主要構(gòu)件墻體承重墻承擔(dān)來自樓板和屋頂?shù)膲毫A(chǔ)將建筑物荷載傳遞到地基的基座受組合作用的構(gòu)件設(shè)計(jì)復(fù)雜性受組合作用的構(gòu)件設(shè)計(jì)通常涉及多種載荷類型，例如彎矩、軸力和剪力。應(yīng)力分析必須對(duì)不同應(yīng)力分量的相互影響進(jìn)行細(xì)致分析，以確保構(gòu)件的安全性和耐久性。優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)是必要的，以最大限度地利用材料，并減少材料成本和結(jié)構(gòu)重量。結(jié)構(gòu)可靠性理論概率論方法運(yùn)用概率論和