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【学习目标】【学习目标】通过本章的学习，了解建筑力学的研究对象、通过本章的学习，了解建筑力学的研究对象、任务；熟悉杆件变形的基本形式；理解建筑结构任务；熟悉杆件变形的基本形式；理解建筑结构的分类；认识建筑力学与建筑结构的关系。的分类；认识建筑力学与建筑结构的关系。第第1 1章章 绪绪 论论 【学习重点】【学习重点】建筑力学的研究对象、任务；结构和构件的建筑力学的研究对象、任务；结构和构件的强度、刚度和稳定性；杆件变形的基本形式。强度、刚度和稳定性；杆件变形的基本形式。1.1 1.1 建筑力学的研究对象、任务建筑力学的研究对象、任务1.1.建筑力学的研究对象建筑力学的研究对象结构结构在建筑物中承受并传递荷载而起骨在建筑物中承受并传递荷载而起骨架作用的部分。架作用的部分。构件构件组成结构的单个基本部件。组成结构的单个基本部件。研究对象研究对象建筑工程结构和构件。建筑工程结构和构件。如：如：梁、板、柱、墙、基础等。梁、板、柱、墙、基础等。如：如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、桥梁、挡土梁柱体系、板壳体系、网架体系、桥梁、挡土墙等。墙等。钢筋混凝土框架结构单层工业厂房排架结构（1 1）杆件结构）杆件结构纵向长度远大于横截面上两个方向尺寸的构件称为纵向长度远大于横截面上两个方向尺寸的构件称为杆件，如梁、柱等。杆件，如梁、柱等。由若干杆件通过相互连接而组成的结构称为杆件结由若干杆件通过相互连接而组成的结构称为杆件结构。构。结构按几何特征可分为以下三类：结构按几何特征可分为以下三类：图图1-1 1-1 杆件结构杆件结构（2 2）薄壁结构）薄壁结构厚度远小于长度和宽度的构件称为薄壁。厚度远小于长度和宽度的构件称为薄壁。当表面为平面形状时称为薄板，由若干块薄板可组成当表面为平面形状时称为薄板，由若干块薄板可组成薄壁结构；具有曲面外形的薄壁结构，称为薄壳结构。薄壁结构；具有曲面外形的薄壁结构，称为薄壳结构。板和壳图图1-2 1-2 薄壁结构薄壁结构 （3 3）实体结构）实体结构长、宽、高尺寸均接近的结构称为实体结构。长、宽、高尺寸均接近的结构称为实体结构。图图1-3 1-3 实体结构实体结构建筑力学的研究对象是杆件结构。建筑力学的研究对象是杆件结构。2.2.建筑力学的任务建筑力学的任务具有足够的强度、刚度和稳定性。具有足够的强度、刚度和稳定性。（1 1）强度）强度 强度是指结构和构件承受外力时抵抗破强度是指结构和构件承受外力时抵抗破坏的能力。坏的能力。（2 2）刚度）刚度 刚度是指结构和构件承受外力时抵抗变刚度是指结构和构件承受外力时抵抗变形的能力。形的能力。（3 3）稳定性）稳定性 稳定性是指构件承受外力时保持原有稳定性是指构件承受外力时保持原有平衡状态的能力。平衡状态的能力。建筑力学的任务是研究构件或结构在荷载作建筑力学的任务是研究构件或结构在荷载作用下的平衡条件及承载力，为构件设计提供必要用下的平衡条件及承载力，为构件设计提供必要的理论基础和计算方法，使所设计的构件既安全的理论基础和计算方法，使所设计的构件既安全可靠，又经济合理。可靠，又经济合理。3.3.建筑力学的研究内容建筑力学的研究内容 （1 1）研究各种力系的简化及平衡，对结构及构件进）研究各种力系的简化及平衡，对结构及构件进行受力分析。行受力分析。（2 2）研究构件受力后的变形和破坏规律，以便建）研究构件受力后的变形和破坏规律，以便建立构件满足强度、刚度和稳定性要求所需的条件，为设立构件满足强度、刚度和稳定性要求所需的条件，为设计既安全又经济的合理构件，提供科学的计算方法。计既安全又经济的合理构件，提供科学的计算方法。（3 3）以杆件体系为研究对象，分析其组成规律和）以杆件体系为研究对象，分析其组成规律和合理形式以及结构在外力作用下内力和位移的计算，为合理形式以及结构在外力作用下内力和位移的计算，为结构设计提供方法和计算公式。结构设计提供方法和计算公式。1.2 1.2 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式杆件的变形可分为下列四种基本形式：杆件的变形可分为下列四种基本形式：1.1.轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩 在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线重合的外力作用下，杆件发生沿杆轴线方向的伸长或缩短，这种外力作用下，杆件发生沿杆轴线方向的伸长或缩短，这种变形形式称为轴向拉伸或压缩。变形形式称为轴向拉伸或压缩。2.2.剪切剪切 在一对相距很近、大小相等、方向相反、作用线与在一对相距很近、大小相等、方向相反、作用线与杆轴线垂直的外力作用下，杆件的横截面沿外力作用方杆轴线垂直的外力作用下，杆件的横截面沿外力作用方向发生错动，这种变形形式称为剪切。向发生错动，这种变形形式称为剪切。3.3.扭转扭转 在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两平面内的外力偶作用下，杆件的任意横截面之间绕轴线发平面内的外力偶作用下，杆件的任意横截面之间绕轴线发生相对转动，这种变形形式称为扭转。生相对转动，这种变形形式称为扭转。4.4.弯曲弯曲 在工程实际中，杆件可能同时承受各种荷载作用而发生在工程实际中，杆件可能同时承受各种荷载作用而发生复杂的变形，但都可以看作是上述基本变形的组合。复杂的变形，但都可以看作是上述基本变形的组合。在一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向对称平面在一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向对称平面内的外力偶作用下，杆件的轴线由直线弯成曲线，这种变内的外力偶作用下，杆件的轴线由直线弯成曲线，这种变形形式称为弯曲。形形式称为弯曲。1.3 1.3 建筑结构的分类建筑结构的分类1.1.按使用材料分类按使用材料分类按所使用材料不同：按所使用材料不同：可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等。可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等。（1 1）混凝土结构）混凝土结构 以混凝土材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力以混凝土材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力钢筋、钢骨、钢管、纤维等，共同受力的结构均可称为钢筋、钢骨、钢管、纤维等，共同受力的结构均可称为混凝土结构。混凝土结构。缺点：自重大、抗裂性差、现浇时耗费模板多、工缺点：自重大、抗裂性差、现浇时耗费模板多、工期长等。期长等。优点：强度高、耐久性好、可模性好、整体性好等。优点：强度高、耐久性好、可模性好、整体性好等。（2 2）砌体结构）砌体结构 砌体结构是由块体材料和砂浆砌筑而成的墙、柱作为砌体结构是由块体材料和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。建筑物主要受力构件的结构。优点：优点是可就地取材，造价低廉、有很好的耐火优点：优点是可就地取材，造价低廉、有很好的耐火性和较好的耐久性、保温和隔热性能较好、施工设备简单，性和较好的耐久性、保温和隔热性能较好、施工设备简单，施工技术上无特殊要求。施工技术上无特殊要求。缺点：自重大、强度较低、抗震和抗裂性能差、劳缺点：自重大、强度较低、抗震和抗裂性能差、劳动强度大、用量大占用耕地。动强度大、用量大占用耕地。（3 3）钢结构）钢结构 钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制作而成的结构。钢制作而成的结构。优点：强度高、自重轻、材质均匀、塑性和韧性好、优点：强度高、自重轻、材质均匀、塑性和韧性好、制造简便、拆迁方便等优点。制造简便、拆迁方便等优点。缺点：易锈蚀、耐火性差、维护费用高等。缺点：易锈蚀、耐火性差、维护费用高等。（4 4）木结构）木结构 木结构是指全部或大部分用木材（方木、圆木、条木结构是指全部或大部分用木材（方木、圆木、条木、板材等）制成的结构。木、板材等）制成的结构。优点：就地取材，制作简单，便于施工等优点。优点：就地取材，制作简单，便于施工等优点。缺点：易燃，易腐蚀和结构变形等缺点。缺点：易燃，易腐蚀和结构变形等缺点。2.2.按受力和构造特点分类按受力和构造特点分类按受力和构造特点：按受力和构造特点：混合结构、框架结构、剪力墙结构、框架混合结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙剪力墙结构、筒体结构和大跨度结构等。结构、筒体结构和大跨度结构等。其中大跨度结构多采用网架结构、薄壳结构、悬索其中大跨度结构多采用网架结构、薄壳结构、悬索结构以及膜结构等。结构以及膜结构等。（1 1）混合结构）混合结构混合结构通常是指墙体、混合结构通常是指墙体、柱、基础等竖向承重构件采柱、基础等竖向承重构件采用砌体（砖、石、砌块）材用砌体（砖、石、砌块）材料，而屋盖、楼盖等水平承料，而屋盖、楼盖等水平承重构件采用钢筋混凝土或木重构件采用钢筋混凝土或木材等其他材料。材等其他材料。图图1-5 1-5 混合结构混合结构（2 2）框架结构）框架结构框架结构由梁、柱及基础组成主要承重体系。框架结构由梁、柱及基础组成主要承重体系。图图1-6 1-6 框架结构框架结构（3 3）剪力墙结构）剪力墙结构纵、横向布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙。纵、横向布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙。图图1-7 1-7 剪力墙结构剪力墙结构（4 4）框架）框架-剪力墙结构剪力墙结构框架框架-剪力墙结构是在框架纵、横向的适当位置，在剪力墙结构是在框架纵、横向的适当位置，在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体（剪力墙）而形成的柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体（剪力墙）而形成的结构体系。结构体系。图图1-8 1-8 框架框架-剪力墙结构剪力墙结构（5 5）筒体结构）筒体结构图图1-9 1-9 筒体结构筒体结构筒体结构筒体结构1.4 1.4 建筑力学与结构的关系建筑力学与结构的关系建筑力学的内容是理论力学、材料力学和结构力学。建筑力学的内容是理论力学、材料力学和结构力学。建筑结构的内容是混凝土结构、砌体结构、钢结构建筑结构的内容是混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等。和木结构等。建筑力学与建筑结构的关系是：建筑力学与建筑结构的关系是：建筑力学是建筑结构设计的基础。建筑力学是建筑结构设计的基础。砌体结构房屋传力路径：砌体结构房屋传力路径：图图1-10 1-10 砌体结构房屋传力路径砌体结构房屋传力路径本章小结本章小结 （1 1）在建筑物中承受并传递荷载而起骨架作用的）在建筑物中承受并传递荷载而起骨架作用的部分称为结构。组成结构的单个基本部件称为构件。结部分称为结构。组成结构的单个基本部件称为构件。结构按几何特征可分为杆件结构、薄壁结构和实体结构。构按几何特征可分为杆件结构、薄壁结构和实体结构。（2 2）建筑力学的任务是研究构件或结构在荷载作）建筑力学的任务是研究构件或结构在荷载作用下的平衡条件及承载力，为构件设计提供必要的理论用下的平衡条件及承载力，为构件设计提供必要的理论基础和计算方法，使所设计的构件既安全可靠，又经济基础和计算方法，使所设计的构件既安全可靠，又经济合理。合理。（3 3）杆件变形的基本形式有：轴向拉伸和压缩、）杆件变形的基本形式有：轴向拉伸和压缩、剪切、扭转和弯曲。剪切、扭转和弯曲。（4 4）建筑结构按所使用材料不同可分为混凝土结构、）建筑结构按所使用材料不同可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等。建筑结构按受力和构造特砌体结构、钢结构和木结构等。建筑结构按受力和构造特点的不同可分为混合结构、框架结构、剪力墙结构、框架点的不同可分为混合结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构和大跨度结构等。剪力墙结构、筒体结构和大跨度结构等。（5 5）建筑力学与建筑结构的关系是：建筑力学是建）建筑力学与建筑结构的关系是：建筑力学是建筑结构设计的基础。筑结构设计的基础。