建筑力学与结构ppt课件(完整版).ppt

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1、建筑力学与结构目目 录录0前言前言下一页返回目目 录录1243 35第一章建筑力学基本概念第一章建筑力学基本概念第二章物体受力分析与结构计算简图第二章物体受力分析与结构计算简图第三章平面力系的合成与平衡第三章平面力系的合成与平衡第四章杆件变形形式第四章杆件变形形式第五章截面图形的几何性质第五章截面图形的几何性质下一页返回目目 录录6793 810第六章平面体系几何组成分析第六章平面体系几何组成分析第七章静定结构内力分析第七章静定结构内力分析第八章建筑结构计算概述第八章建筑结构计算概述第九章钢筋混凝土结构基本构件第九章钢筋混凝土结构基本构件第十章钢筋混凝土梁板结构第十章钢筋混凝土梁板结构返回下一

2、页上一页目目 录录123 3第十一章预应力混凝土结构构件第十一章预应力混凝土结构构件第十二章砌体结构第十二章砌体结构第十三章钢结构基本构件第十三章钢结构基本构件返回上一页前言前言“建筑力学与结构建筑力学与结构”是高职高专建筑装饰工程技术是高职高专建筑装饰工程技术专业的主要基础课之一。其中建筑力学是工程设专业的主要基础课之一。其中建筑力学是工程设计与施工人员必不可少的专业基础，其主要是应计与施工人员必不可少的专业基础，其主要是应用力学的基本概念及方法，分析和研究建筑结构用力学的基本概念及方法，分析和研究建筑结构和构件在各种条件下的强度、刚度、稳定性等问和构件在各种条件下的强度、刚度、稳定性等问题

3、；而建筑结构则主要是阐述静力学基本理论与题；而建筑结构则主要是阐述静力学基本理论与力系的平衡条件、常见建筑结构的基本理论及各力系的平衡条件、常见建筑结构的基本理论及各种基本构件和基本结构的内力分析、建筑结构的种基本构件和基本结构的内力分析、建筑结构的设计原则和设计方法等。设计原则和设计方法等。下一页返回前言前言本教材根据全国高等职业教育建筑装饰工程技术本教材根据全国高等职业教育建筑装饰工程技术专业教育标准和培养方案及主干课程教学大纲的专业教育标准和培养方案及主干课程教学大纲的要求，本着要求，本着“必需、够用必需、够用”的原则，以的原则，以“讲清概讲清概念、强化应用念、强化应用”为主旨进行编写。

4、全书采用为主旨进行编写。全书采用“教教学要求学要求”“能力目标能力目标”“本章小结本章小结”“思考与练思考与练习习”的模块形式，对各章节的教学重点做了多种的模块形式，对各章节的教学重点做了多种形式的概括与指点，以引导学生学习、掌握相关形式的概括与指点，以引导学生学习、掌握相关技能。技能。下一页返回上一页前言前言本教材共分为本教材共分为“建筑力学建筑力学”与与“建筑结构建筑结构”上下上下两篇内容。上篇建筑力学部分包括建筑力学基本两篇内容。上篇建筑力学部分包括建筑力学基本概念、物体受力分析与结构计算简图、平面力系概念、物体受力分析与结构计算简图、平面力系合成与分解、杆件变形形式、截面图形的几何性合

5、成与分解、杆件变形形式、截面图形的几何性质、平面体系几何组成分析、静定结构内力分析质、平面体系几何组成分析、静定结构内力分析等内容；下篇建筑结构部分包括混凝土结构、砌等内容；下篇建筑结构部分包括混凝土结构、砌体结构和钢结构三类结构体系，主要研究一般房体结构和钢结构三类结构体系，主要研究一般房屋建筑结构的特点、结构构件布置原则、结构构屋建筑结构的特点、结构构件布置原则、结构构件的受力特点及破坏形态、简单结构构件的设计件的受力特点及破坏形态、简单结构构件的设计原理和设计计算、建筑结构的有关构造要求以及原理和设计计算、建筑结构的有关构造要求以及结构施工图等内容。结构施工图等内容。下一页返回上一页前言

6、前言通过本教材的学习，学生可以了解建筑力学研究的通过本教材的学习，学生可以了解建筑力学研究的对象和任务，掌握力和力系的概念，熟悉静力学公对象和任务，掌握力和力系的概念，熟悉静力学公理，能熟练对物体进行受力分析，掌握杆件变形的理，能熟练对物体进行受力分析，掌握杆件变形的各种形式并能进行强度计算，掌握静定结构内力分各种形式并能进行强度计算，掌握静定结构内力分析计算的方法，了解建筑结构的基本设计原理。析计算的方法，了解建筑结构的基本设计原理。下一页返回上一页前言前言掌握砌体结构、钢筋混凝土结构及钢结构各种基本掌握砌体结构、钢筋混凝土结构及钢结构各种基本构件的受力特点，掌握一般房屋建筑的结构布置、构件

7、的受力特点，掌握一般房屋建筑的结构布置、截面选型及基本构件的设计计算方法，正确理解国截面选型及基本构件的设计计算方法，正确理解国家建筑结构设计规范中的有关规定，正确地进行截家建筑结构设计规范中的有关规定，正确地进行截面设计等，同时能处理建筑结构施工中的一般问题，面设计等，同时能处理建筑结构施工中的一般问题，逐步培养和提高综合应用能力，为今后从事建筑装逐步培养和提高综合应用能力，为今后从事建筑装饰工程设计、施工及工程预算工作打下良好的基础。饰工程设计、施工及工程预算工作打下良好的基础。下一页返回上一页前言前言本教材的编写人员既有具有丰富教学经验的教师，本教材的编写人员既有具有丰富教学经验的教师，

8、又有建筑装饰工程设计施工领域的专家学者，从又有建筑装饰工程设计施工领域的专家学者，从而使教材内容既贴近教学实际需要，又贴近于建而使教材内容既贴近教学实际需要，又贴近于建筑装饰设计施工工作实际。本教材由马运成筑装饰设计施工工作实际。本教材由马运成（江（江苏联合职业技术学院徐州技师分院）、罗小青苏联合职业技术学院徐州技师分院）、罗小青（广州大学市政技术学院）、陈贤清（广州大学市政技术学院）、陈贤清（常德职业（常德职业技术学院）主编，马红侠技术学院）主编，马红侠（江苏联合职业技术学（江苏联合职业技术学院徐州技师分院）、臧丽花院徐州技师分院）、臧丽花（常德职业技术学院）（常德职业技术学院）、冯毅、冯毅

9、（常德职业技术学院）、方洪涛（常德职业技术学院）、方洪涛（辽源职（辽源职业技术学院）任副主编，刘余强业技术学院）任副主编，刘余强（辽源职业技术（辽源职业技术学院）、李冬春学院）、李冬春（辽源职业技术学院）也参与了（辽源职业技术学院）也参与了图书的编写工作。图书的编写工作。下一页返回上一页前言前言本教材由安德锋本教材由安德锋（江苏联合职业技术学院徐州技（江苏联合职业技术学院徐州技师分院）主审。教材编写过程中参阅了国内同行师分院）主审。教材编写过程中参阅了国内同行的多部著作，部分高职高专院校老师也对编写工的多部著作，部分高职高专院校老师也对编写工作提出了很多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。作提出了

10、很多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。本教材既可作为高职高专院校建筑装饰工程技术本教材既可作为高职高专院校建筑装饰工程技术专业的教材，也可供从事装饰装修设计、施工工专业的教材，也可供从事装饰装修设计、施工工作的相关人员参考使用。限于编者的专业水平和作的相关人员参考使用。限于编者的专业水平和实践经验，教材中疏漏或不妥之处在所难免，恳实践经验，教材中疏漏或不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。请广大读者批评指正。下一页返回上一页第一章建筑力学基本概念第一章建筑力学基本概念123 3第一节力与平衡第一节力与平衡第二节第二节 静力学基本公理静力学基本公理第三节刚体、变形固体及基本假设第三节刚体、变形固

11、体及基本假设返回3 3本章小结本章小结第一章第一章 建筑力学基本概念建筑力学基本概念教学教学:通过本章内容的学习，掌握力的三要素，掌通过本章内容的学习，掌握力的三要素，掌握静力学基本公理，理解变形固体的基本假设。握静力学基本公理，理解变形固体的基本假设。能力能力:1.理解力的三要素。理解力的三要素。2.能阐述作用力与反作用力公理、二力平衡公理、能阐述作用力与反作用力公理、二力平衡公理、加减平衡力系公理及力的平行四边形法则。加减平衡力系公理及力的平行四边形法则。返回第一节第一节 力与平衡力与平衡一、力一、力(一一)力的定义力的定义力在人类生活和生产实践中无处不在，力的概念力在人类生活和生产实践中

12、无处不在，力的概念是人们在长期生产劳动和生活实践中逐渐形成的。是人们在长期生产劳动和生活实践中逐渐形成的。在建筑工程活动中，当人们拉车、弯钢筋、拧螺在建筑工程活动中，当人们拉车、弯钢筋、拧螺母时，由于肌肉紧张，便感到用了力。例如，力母时，由于肌肉紧张，便感到用了力。例如，力作用在车子上可以让车由静止到运动，力作用在作用在车子上可以让车由静止到运动，力作用在钢筋上可以使钢筋由直变弯。由此可得到力的定钢筋上可以使钢筋由直变弯。由此可得到力的定义：力是物体间相互的机械作用，这种作用的效义：力是物体间相互的机械作用，这种作用的效果会使物体的运动状态发生变化果会使物体的运动状态发生变化(外效应外效应)，

13、或者，或者使物体发生变形使物体发生变形(内效应内效应)。由于力是物体与物体。由于力是物体与物体之间的相互作用，因此力不可能脱离物体而单独之间的相互作用，因此力不可能脱离物体而单独存在，某物体受到力的作用，一定是有另一物体存在，某物体受到力的作用，一定是有另一物体对它施加作用。对它施加作用。(二二)力的三要素力的三要素下一页返回第一节第一节 力与平衡力与平衡实践表明，力对物体作用的效应决定于力的三个实践表明，力对物体作用的效应决定于力的三个要素：力的大小、方向和作用点。要素：力的大小、方向和作用点。1.力的大小力的大小力的大小反映物体之间相互机械作用的强弱程度。力的大小反映物体之间相互机械作用的

14、强弱程度。力的单位是牛顿力的单位是牛顿(N)或千牛顿或千牛顿(kN)。2.力的方向力的方向力的方向表示物体间的相互机械作用具有方向性，力的方向表示物体间的相互机械作用具有方向性，它包括力所顺沿的直线它包括力所顺沿的直线(称为力的作用线称为力的作用线)在空间在空间的方位和力沿其作用线的指向。例如重力的方向的方位和力沿其作用线的指向。例如重力的方向是是“铅垂向下铅垂向下”，“铅垂铅垂”是力的方位，是力的方位，“向下向下”是力的指向。是力的指向。3.力的作用点力的作用点力的作用点是指力作用在物体上的位置。力的作用点是指力作用在物体上的位置。上一页 下一页返回第一节第一节 力与平衡力与平衡通常它是一块

15、面积而不是一个点，当作用面积很通常它是一块面积而不是一个点，当作用面积很小时可以近似看作一个点。小时可以近似看作一个点。力是一个有大小和方向的量，所以力是矢量，记力是一个有大小和方向的量，所以力是矢量，记作作F(图图1-1),用一段带有箭头的线段用一段带有箭头的线段(AB)来表示来表示:线线段段(AB)的长度按一定的比例尺表示力的大小的长度按一定的比例尺表示力的大小;线段线段的方位和箭头的指向表示力的方向的方位和箭头的指向表示力的方向;线段的起点线段的起点A或终点召或终点召(应在受力物体上应在受力物体上)表示力的作用点。线段表示力的作用点。线段所沿的直线称为力的作用线。所沿的直线称为力的作用线

16、。用字母符号表示矢量时，常用黑斜体字用字母符号表示矢量时，常用黑斜体字F,P表示，表示，而而F,P只表示该矢量的大小。只表示该矢量的大小。二、平衡二、平衡上一页 下一页返回第一节第一节 力与平衡力与平衡平衡是指物体相对于地球保持静止或做匀速直线平衡是指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动的状态。例如，房屋、水坝、桥梁相对于地运动的状态。例如，房屋、水坝、桥梁相对于地球保持静止球保持静止;沿直线匀速起吊的构件相对于地球是沿直线匀速起吊的构件相对于地球是做匀速直线运动等。它们的共同特点就是运动状做匀速直线运动等。它们的共同特点就是运动状态没有发生变化。建筑力学研究的平衡主要是指态没有发生变化。建

17、筑力学研究的平衡主要是指物体处于静止状态。物体处于静止状态。上一页返回第二节第二节 静力学基本公理静力学基本公理一、二力平衡公理一、二力平衡公理作用于刚体上的两个力平衡的充分必要条件是这作用于刚体上的两个力平衡的充分必要条件是这两个力大小相等、方向相反、作用线在同一条直两个力大小相等、方向相反、作用线在同一条直线上线上(简称二力等值、反向、共线简称二力等值、反向、共线)。这个公理概括了作用于刚体上最简单的力系平衡这个公理概括了作用于刚体上最简单的力系平衡时所必须满足的条件。对于刚体，这个条件是既时所必须满足的条件。对于刚体，这个条件是既必要又充分的必要又充分的;但对于变形体，这个条件是必要但但

18、对于变形体，这个条件是必要但不充分的。如不充分的。如图图1-2所示，即所示，即FA=-FB。在两个力作用下处于平衡的物体称为二力构件在两个力作用下处于平衡的物体称为二力构件;若若为杆件，则称为二力杆。如为杆件，则称为二力杆。如图图1-3所示，根据二力所示，根据二力平衡公理可知，作用在二力构件上的两个力，它平衡公理可知，作用在二力构件上的两个力，它们必通过两个力作用点的连线们必通过两个力作用点的连线(与杆件的形状无关与杆件的形状无关)，且等值、反向。，且等值、反向。二、作用力与反作用力公理二、作用力与反作用力公理下一页返回第二节第二节 静力学基本公理静力学基本公理两个物体间相互作用的一对力，总是

19、大小相等、两个物体间相互作用的一对力，总是大小相等、方向相反、作用线相同，并分别而且同时作用于方向相反、作用线相同，并分别而且同时作用于这两个物体上。这两个物体上。这个公理概括了两个物体间相互作用的关系。有这个公理概括了两个物体间相互作用的关系。有作用力，必定有反作用力。两者总是同时存在，作用力，必定有反作用力。两者总是同时存在，又同时消失。因此，力总是成对地出现在两个相又同时消失。因此，力总是成对地出现在两个相互作用的物体上。互作用的物体上。如如图图1-4所示，在光滑的水平面上放置一重量为所示，在光滑的水平面上放置一重量为的物块，物块在重力的物块，物块在重力G作用下，给水平支承面作用下，给水

20、平支承面一个铅垂向下的压力一个铅垂向下的压力F，同时水平支承面给物块一，同时水平支承面给物块一个向上的支承力个向上的支承力F，力，力F和和F就是作用力与反作用就是作用力与反作用力。此外，物块的重力力。此外，物块的重力G与水平支承面给物块的与水平支承面给物块的向上支承力向上支承力F，虽然它们是大小相等、方向相反，虽然它们是大小相等、方向相反，沿着同一直线作用的两个力，但它们是作用在同沿着同一直线作用的两个力，但它们是作用在同一物体上的，所以它们不是一对作用力与反作用一物体上的，所以它们不是一对作用力与反作用力，而是一对平衡力。力，而是一对平衡力。上一页 下一页返回第二节第二节 静力学基本公理静力

21、学基本公理此外，必须注意的是，不能把二力平衡问题和作此外，必须注意的是，不能把二力平衡问题和作用力与反作用力关系混淆。二力平衡公理中的两用力与反作用力关系混淆。二力平衡公理中的两个力作用在同一物体上，而且使物体平衡。作用个力作用在同一物体上，而且使物体平衡。作用力与反作用力公理中的两个力分别作用在两个不力与反作用力公理中的两个力分别作用在两个不同的物体上，是说明一种相互作用关系的，虽然同的物体上，是说明一种相互作用关系的，虽然都是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，都是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，但不能说是平衡的。但不能说是平衡的。三、加减平衡力系公理三、加减平衡力系公理在作用于刚

22、体上的已知力系上，加上或减去任意在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任意一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。应。这是由于平衡力系中，诸力对刚体的作用效应相这是由于平衡力系中，诸力对刚体的作用效应相互抵消，力系对刚体的效应等于零。根据这个原互抵消，力系对刚体的效应等于零。根据这个原理，可以进行力系的等效变换。理，可以进行力系的等效变换。推论推论1 力的可传性原理力的可传性原理上一页 下一页返回第二节第二节 静力学基本公理静力学基本公理作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动到刚作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力

23、对刚体的作用效应。体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。利用加减平衡力系公理，很容易证明力的可传性利用加减平衡力系公理，很容易证明力的可传性原理。如原理。如图图1-5所示，小车所示，小车A点上作用力点上作用力F，在其，在其作用线上任取一点召，在召点沿力作用线上任取一点召，在召点沿力F的作用线加一的作用线加一对平衡力，使对平衡力，使F=F1=-F2，根据加减平衡力系公理，根据加减平衡力系公理得出，力系得出，力系F1,F2,F对小车的作用效应不变，将对小车的作用效应不变，将F和和F2组成的平衡力系去掉，只剩下力组成的平衡力系去掉，只剩下力F1，与原力，与原力等效，由于等效，由于F=F1，这就

24、相当于将力，这就相当于将力F沿其作用线沿其作用线从从A点移到召点而效应不变。点移到召点而效应不变。由此可知，力对刚体的作用效果与力的作用点在由此可知，力对刚体的作用效果与力的作用点在作用线上的位置无关，即力在同一刚体上可沿其作用线上的位置无关，即力在同一刚体上可沿其作用线任意移动。由此对于刚体来说，力的作用作用线任意移动。由此对于刚体来说，力的作用点在作用线上的位置已不是决定其作用效果的要点在作用线上的位置已不是决定其作用效果的要素。素。此外，必须注意的是力的可传性原理只适用于刚此外，必须注意的是力的可传性原理只适用于刚体而不适用于变形体。体而不适用于变形体。上一页 下一页返回第二节第二节 静

25、力学基本公理静力学基本公理四、力的平行四边形法则四、力的平行四边形法则作用于物体同一点的两个力，可以合成为一个合作用于物体同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由以两个力，合力也作用于该点，其大小和方向由以两个分力为邻边的平行四边形的对角线表示。如分力为邻边的平行四边形的对角线表示。如图图1-6所示，所示，F1和和F2为作用于刚体上为作用于刚体上A点的两个力，以这点的两个力，以这两个力为邻边作出平行四边形两个力为邻边作出平行四边形ABCD，图中，图中FR即即为为F1，F2的合力。的合力。这个公理说明了力的合成遵循矢量加法，其矢量这个公理说明了力的合成遵循矢量加法，其

26、矢量表达式为表达式为 FR=F1+F2 (1一一1)合力合力FR等于两个分力等于两个分力F1，F2的矢量和。的矢量和。在工程实际问题中，常把一个力在工程实际问题中，常把一个力F沿直角坐标轴方沿直角坐标轴方向分解，可得出两个互相垂直的分力向分解，可得出两个互相垂直的分力FX和和FY，如，如图图1-7所示。所示。FX和和FY的大小可由三角公式求得的大小可由三角公式求得上一页 下一页返回第二节第二节 静力学基本公理静力学基本公理式中，式中，为力为力F与与X轴所夹的锐角。轴所夹的锐角。五、三力平衡汇交定理五、三力平衡汇交定理一个刚体在共面而不平行的三个力作用下处于平一个刚体在共面而不平行的三个力作用下

27、处于平衡状态，这三个力的作用线必汇交于一点。衡状态，这三个力的作用线必汇交于一点。这个公理只说明了不平行的三力平衡的必要条件，这个公理只说明了不平行的三力平衡的必要条件，而不是充分条件。它常用来确定刚体在不平行三而不是充分条件。它常用来确定刚体在不平行三力作用下平衡时，其中某一未知力的作用线力作用下平衡时，其中某一未知力的作用线(力的力的方向方向)。上一页 下一页返回第二节第二节 静力学基本公理静力学基本公理如如图图1-8所示，刚体受到共面而不平行的三个力所示，刚体受到共面而不平行的三个力F1、F2、F3作用处于平衡，根据力的可传性原理将作用处于平衡，根据力的可传性原理将F2、F3沿其作用线移

28、到二者的交点沿其作用线移到二者的交点O处，再根据力的平处，再根据力的平行四边形公理将行四边形公理将F2、F3合成合力合成合力F，于是刚体上，于是刚体上只受到两个力只受到两个力F1和和F作用处于平衡状态，根据二力作用处于平衡状态，根据二力平衡公理可知，平衡公理可知，F1、F必在同一直线上。即必在同一直线上。即F1必必过过F2、F3的交点的交点O。因此，三个力。因此，三个力F1、F2、F3 的的作用线必交于一点。作用线必交于一点。上一页返回第三节刚体、变形固体及基本假设第三节刚体、变形固体及基本假设一、刚体与变形固体一、刚体与变形固体刚体是指在力的作用下，其内部任意两点之间的刚体是指在力的作用下，

29、其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。这是一个理想化的力距离始终保持不变的物体。这是一个理想化的力学模型。实际上，刚体在自然界中是不存在的。学模型。实际上，刚体在自然界中是不存在的。工程上所用的固体材料，如钢、铸铁、木材、混工程上所用的固体材料，如钢、铸铁、木材、混凝土等，它们在外力作用下会或多或少地产生变凝土等，它们在外力作用下会或多或少地产生变形，有些变形可直接观察到，有些变形可通过仪形，有些变形可直接观察到，有些变形可通过仪器测出。在外力作用下，会产生变形的固体材料器测出。在外力作用下，会产生变形的固体材料称为变形固体。称为变形固体。变形固体在外力作用下会产生两种不同性质的变变形固

30、体在外力作用下会产生两种不同性质的变形：一种是外力消除时，变形随着消失，这种变形：一种是外力消除时，变形随着消失，这种变形称为弹性变形；另一种是外力消除后，变形不形称为弹性变形；另一种是外力消除后，变形不能消失，这种变形称为塑性变形。一般情况下，能消失，这种变形称为塑性变形。一般情况下，物体受力后，既有弹性变形，又有塑性变形。但物体受力后，既有弹性变形，又有塑性变形。但工程中常用的材料，当外力不超过一定范围时，工程中常用的材料，当外力不超过一定范围时，塑性变形很小，可忽略不计，认为只有弹性变形。塑性变形很小，可忽略不计，认为只有弹性变形。下一页返回第三节刚体第三节刚体 变形固体及基本假设变形固

31、体及基本假设这种只有弹性变形的变形固体称为完全弹性体，这种只有弹性变形的变形固体称为完全弹性体，只引起弹性变形的外力范围称为弹性范围。只引起弹性变形的外力范围称为弹性范围。二、变形固体的基本假设二、变形固体的基本假设任何学科都是建立在一定的假设基础上的，建筑任何学科都是建立在一定的假设基础上的，建筑力学也不例外，它的基本假设有以下三个。力学也不例外，它的基本假设有以下三个。1.均匀连续假设均匀连续假设变形固体是由很多微粒或晶体组成的，各微粒或变形固体是由很多微粒或晶体组成的，各微粒或晶体之间是有空隙的，且各微粒或晶体彼此的性晶体之间是有空隙的，且各微粒或晶体彼此的性质并不完全相同。但由于这些空

32、隙与构件的尺寸质并不完全相同。但由于这些空隙与构件的尺寸相比是极微小的，这些空隙的存在以及由此引起相比是极微小的，这些空隙的存在以及由此引起的性质上的差异，在研究构件受力和变形时可以的性质上的差异，在研究构件受力和变形时可以忽略不计。由此可以假设变形固体在其整个体积忽略不计。由此可以假设变形固体在其整个体积内毫无空隙地充满了物质，并且物体各部分材料内毫无空隙地充满了物质，并且物体各部分材料力学性能完全相同。力学性能完全相同。上一页 下一页返回第三节刚体、变形固体及基本假设第三节刚体、变形固体及基本假设2.各向同性假设各向同性假设实际上，组成固体的各个晶体在不同方向上有着实际上，组成固体的各个晶

33、体在不同方向上有着不同的性质。但由于构件所包含的晶体数量极多，不同的性质。但由于构件所包含的晶体数量极多，且排列也完全没有规则，变形固体的性质是这些且排列也完全没有规则，变形固体的性质是这些晶粒性质的统计平均值。在以构件为对象的研究晶粒性质的统计平均值。在以构件为对象的研究问题中，就可以认为是各向同性的。由此可以假问题中，就可以认为是各向同性的。由此可以假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。3.微小变形假设微小变形假设假设结构及构件的变形都是微小的，限于变形与假设结构及构件的变形都是微小的，限于变形与构件原尺寸相比极为微小的范围，一般称为小变构件原尺寸相

34、比极为微小的范围，一般称为小变形范围。由于变形很微小，在考虑变形后结构的形范围。由于变形很微小，在考虑变形后结构的平衡时，可以忽略这些变形值，按变形前结构及平衡时，可以忽略这些变形值，按变形前结构及构件的原始尺寸来进行计算，并且荷载的作用位构件的原始尺寸来进行计算，并且荷载的作用位置也不改变。这样，使计算大为简化，又不至于置也不改变。这样，使计算大为简化，又不至于引起显著的误差。引起显著的误差。上一页 下一页返回第三节刚体、变形固体及基本假设第三节刚体、变形固体及基本假设在工程实际中，大多数结构是小变形的，只有一在工程实际中，大多数结构是小变形的，只有一些特殊的柔性结构才必须考虑其大变形的情况

35、。些特殊的柔性结构才必须考虑其大变形的情况。总的来说，在建筑力学中是把实际材料看做是连总的来说，在建筑力学中是把实际材料看做是连续、均匀、各种同性的变形固体，且限于小变形续、均匀、各种同性的变形固体，且限于小变形范围。范围。上一页 下一页返回本章小结本章小结本章主要介绍了力与平衡，静力学基本公理以及本章主要介绍了力与平衡，静力学基本公理以及刚体、变形固体的基本假设等内容。刚体、变形固体的基本假设等内容。(一一)力的定义及其要素力的定义及其要素力是物体间相互的机械作用，这种作用的效果会力是物体间相互的机械作用，这种作用的效果会使物体的运动状态发生变化使物体的运动状态发生变化(外效应外效应)，或者

36、使物，或者使物体发生变形体发生变形(内效应内效应)。由于力是物体和物体之间。由于力是物体和物体之间的相互作用，因此，力不可能脱离物体而单独存的相互作用，因此，力不可能脱离物体而单独存在，某一物体受到力的作用，一定是有另一物体在，某一物体受到力的作用，一定是有另一物体对它施加作用。对它施加作用。力的三要素为力的大小、方向和作用点。力的三要素为力的大小、方向和作用点。(二二)静力学基本公理静力学基本公理静力学基本公理是人们从实践中总结出来的最基静力学基本公理是人们从实践中总结出来的最基本的力学规律。本的力学规律。上一页 下一页返回本章小结本章小结包括二力平衡公理、作用力与反作用力公理、加包括二力平

37、衡公理、作用力与反作用力公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则、三力平减平衡力系公理、力的平行四边形法则、三力平衡汇交定理等。衡汇交定理等。(三三)变形固体的基本假设变形固体的基本假设1.均匀连续假设。假设变形固体在整个体积内毫均匀连续假设。假设变形固体在整个体积内毫无空隙地充满了物质，并且物体各部分材料力学无空隙地充满了物质，并且物体各部分材料力学性能完全相同。性能完全相同。2.各向同性假设。假设变形固体沿各个方向的力各向同性假设。假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。学性能均相同。3.微小变形假设。假设结构及构件的变形都是微微小变形假设。假设结构及构件的变形都是微小的，可以忽略不计。

38、小的，可以忽略不计。上一页返回图图1-1力的三要素力的三要素返回图图1-2二力平衡二力平衡返回图图1-3二力杆件二力杆件返回图图1-4作用力与反作用力作用力与反作用力返回图图1-5 力的可传性力的可传性返回图图1-6 力的合成力的合成返回图图1-7 力的分解力的分解返回图图1-8 三力平衡汇交三力平衡汇交返回第二章物体受力分析与结构计算简图第二章物体受力分析与结构计算简图1243 3第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力第二节物体受力分析和受力图第二节物体受力分析和受力图第三节结构计算简图第三节结构计算简图本章小结本章小结返回第二第二章章物体受力分析与结构计算简图物体受力分析与结构计算简图教

39、学教学:通过本章内容的学习，掌握约束与约束反力通过本章内容的学习，掌握约束与约束反力的绘制，熟练掌握物体的受力分析方法，掌握结的绘制，熟练掌握物体的受力分析方法，掌握结构计算简图的可简化方法。构计算简图的可简化方法。能力能力:1.能分析常见约束及约束反力。能分析常见约束及约束反力。2.能进行物体的受力分析。能进行物体的受力分析。3.能熟练进行结构计算简图的简化。能熟练进行结构计算简图的简化。下一页返回第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力一、约束与约束反力的定义一、约束与约束反力的定义力学中通常把物体分为自由体和非自由体两类。力学中通常把物体分为自由体和非自由体两类。在空间能自由作任意方向运

40、动的物体称为自由体。在空间能自由作任意方向运动的物体称为自由体。如空气中的气球和飞行的炮弹就是自由体。某些如空气中的气球和飞行的炮弹就是自由体。某些方向的运动受到限制的物体称为非自由体。工程方向的运动受到限制的物体称为非自由体。工程构件的运动大都受到某些限制，因而都是非自由构件的运动大都受到某些限制，因而都是非自由体。体。由此可知，自由体和非自由体两者的主要区别是：由此可知，自由体和非自由体两者的主要区别是：自由体可以自由位移，不受任何其他物体的限制，自由体可以自由位移，不受任何其他物体的限制，它可以任意地移动和旋转。非自由体则不能自由它可以任意地移动和旋转。非自由体则不能自由位移，其某些位移

41、受其他物体的限制不能发生。位移，其某些位移受其他物体的限制不能发生。将限制阻碍非自由运动的物体称为约束物体，简将限制阻碍非自由运动的物体称为约束物体，简称约束。约束总是称约束。约束总是通过物体之间的直接接触形成的。例如基础是柱通过物体之间的直接接触形成的。例如基础是柱子的约束，墙是梁的约子的约束，墙是梁的约束，轨道是火车的约束。如束，轨道是火车的约束。如图图2-1(a)所示，绳索所示，绳索便是小球的约束。便是小球的约束。下一页返回第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力约束体在限制其他物体运动时，所施加的力称为约束体在限制其他物体运动时，所施加的力称为约束反力。约束反力总是与它所限制的物体的运

42、约束反力。约束反力总是与它所限制的物体的运动或运动趋势的方向相反。例如，墙阻碍梁向下动或运动趋势的方向相反。例如，墙阻碍梁向下落时，就必须对梁施加向上的反作用力等。如图落时，就必须对梁施加向上的反作用力等。如图2-1(b)所示，柔绳拉住小球以限制其下落的张力所示，柔绳拉住小球以限制其下落的张力T便是约束反力。约束反力的作用点就是约束与被便是约束反力。约束反力的作用点就是约束与被约束物体的接触点。在受力物体上，那些使物体约束物体的接触点。在受力物体上，那些使物体有运动或运动趋势的力叫主动力，例如重力、水有运动或运动趋势的力叫主动力，例如重力、水压力、土压力等，作用在工程上的主动力也就是压力、土压

43、力等，作用在工程上的主动力也就是所讲的荷载。通常情况下，主动力是已知的，而所讲的荷载。通常情况下，主动力是已知的，而约束反力是未知的。静力分析的任务之一就是确约束反力是未知的。静力分析的任务之一就是确定未知的约束反力。定未知的约束反力。二、几种基本类型的约束及其约束反力二、几种基本类型的约束及其约束反力1.柔体约束柔体约束由柔绳、胶带、链条等形成的约束称为柔体约束。由柔绳、胶带、链条等形成的约束称为柔体约束。上一页 下一页返回第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力由于柔体只能拉物体，不能压物体，限制物体沿由于柔体只能拉物体，不能压物体，限制物体沿着柔索的中心线伸长方向的运动，而不能限制物着柔

44、索的中心线伸长方向的运动，而不能限制物体在其他方向的运动，所以柔索约束的约束反力体在其他方向的运动，所以柔索约束的约束反力为拉力，沿着柔索的中心线背离被约束的物体，为拉力，沿着柔索的中心线背离被约束的物体，用符号用符号F1或或T表示，如图表示，如图2-1所示。所示。光滑接触面约束光滑接触面约束两物体直接接触，当接触面光滑，摩擦力很小可两物体直接接触，当接触面光滑，摩擦力很小可以忽略不计时，形成的约束就是光滑接触面约束。以忽略不计时，形成的约束就是光滑接触面约束。这种约束只能限制物体沿着接触面的公法线指向这种约束只能限制物体沿着接触面的公法线指向接触面的运动，而不能阻碍物体沿着接触面切线接触面的

45、运动，而不能阻碍物体沿着接触面切线方向的运动或运动趋势。由此，光滑接触面约束方向的运动或运动趋势。由此，光滑接触面约束的约束反力为压力，通过接触点，方向沿着接触的约束反力为压力，通过接触点，方向沿着接触面的公法线指向被约束的物体，通常用面的公法线指向被约束的物体，通常用FN或或N表表示，如示，如图图2-2所示。所示。3.圆柱铰链约束圆柱铰链约束上一页 下一页返回第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力常见门、窗用的合页就是圆柱铰链。理想的圆柱常见门、窗用的合页就是圆柱铰链。理想的圆柱铰链是由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中铰链是由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中构成的，且认为销钉和圆孔的表

46、面都是完全光滑构成的，且认为销钉和圆孔的表面都是完全光滑的，如的，如图图2-3(a)所示。所示。这种约束力可以用这种约束力可以用2-3(b)所示的力学简图表示，所示的力学简图表示，其特点是只限制两物体在垂直于销钉轴线的平面其特点是只限制两物体在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的相对移动，而不能限制物体绕销内沿任意方向的相对移动，而不能限制物体绕销钉轴线的相对转动和沿其轴线方向的相对滑动。钉轴线的相对转动和沿其轴线方向的相对滑动。因此，铰链的约束反力作用在与销钉轴线垂直的因此，铰链的约束反力作用在与销钉轴线垂直的平面内，并通过销钉中心，但方向待定，如图平面内，并通过销钉中心，但方向待定，如图2-

47、3(c)所示的所示的FA。工程中常用通过铰链中心的相互垂。工程中常用通过铰链中心的相互垂直的两个分力直的两个分力XA、YA表示，如图表示，如图2-3(d)所示。所示。4.链杆约束链杆约束链杆就是两端用光滑销钉与物体相连而中间不受链杆就是两端用光滑销钉与物体相连而中间不受力的刚性直杆。力的刚性直杆。上一页 下一页返回第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力图图2-4中的中的AB杆即为链杆。链杆只能限制物体沿杆即为链杆。链杆只能限制物体沿链杆轴线方向的运动。由此，链杆约束反力是沿链杆轴线方向的运动。由此，链杆约束反力是沿着链杆中心线，指向待定，常用符号着链杆中心线，指向待定，常用符号R表示。链杆表

48、示。链杆约束的简图如图约束的简图如图2-4(b)所示，约束反力的表示如图所示，约束反力的表示如图2-4(c),(d)所示所示(指向假设指向假设)。5.铰链支座约来铰链支座约来工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，称工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，称为支座。在工程上常常通过支座将构件支承在基为支座。在工程上常常通过支座将构件支承在基础或另一静止的构件上。支座对构件就是一种约础或另一静止的构件上。支座对构件就是一种约束。支座对它所支承的构件的约束反力也叫支座束。支座对它所支承的构件的约束反力也叫支座反力。铰链支座包括固定铰支座和可动铰支座两反力。铰链支座包括固定铰支座和可动铰支座两种。种

49、。(1)固定铰支座约束。圆柱形铰链所连接的两个构固定铰支座约束。圆柱形铰链所连接的两个构件中，如果有一个被固定在基础上，便构成了固件中，如果有一个被固定在基础上，便构成了固定铰支座，如定铰支座，如图图2-5(a)所示。所示。上一页 下一页返回第一节约束与约束反力第一节约束与约束反力这种支座不能限制构件绕销钉轴线的转动，只能这种支座不能限制构件绕销钉轴线的转动，只能限制构件在垂直于销钉轴线的平面内向任意方向限制构件在垂直于销钉轴线的平面内向任意方向的移动。可见固定铰支座的约束性能与圆柱铰链的移动。可见固定铰支座的约束性能与圆柱铰链相同。所以，固定铰支座的支座反力在垂直于销相同。所以，固定铰支座的

50、支座反力在垂直于销钉轴线的平面内，通过铰心，且方向未定。钉轴线的平面内，通过铰心，且方向未定。固定铰支座的计算简图如图固定铰支座的计算简图如图2-5(b)所示，约束反所示，约束反力如图力如图2-5(c)所示。所示。(2)可动铰支座约束。可动铰支座约束又叫滚轴支可动铰支座约束。可动铰支座约束又叫滚轴支座约束。在固定铰支座下面加几个滚轴支承于平座约束。在固定铰支座下面加几个滚轴支承于平面上，但支座的连接使它不能离开支承面，就构面上，但支座的连接使它不能离开支承面，就构成了可动铰支座，如成了可动铰支座，如图图2-6(a)所示。这种支座只所示。这种支座只能限制构件在垂直于支承面方向上的移动，而不能限制