建筑力学与结构1第一章.ppt

第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,把建筑物支撑起来的骨架我们称之为结构，通常是由梁板柱墙体等组成。,为什么需要骨架的支撑建筑物才能立起来？,承受荷载并传递荷载，最终把荷载传递给大地。,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,力系的平衡问题,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,建筑物要处于一个静止平衡的状态。,单向斜裂缝较多,圈梁底部水平缝,窗间墙剪切破坏,窗下墙剪切破坏,内纵墙单向斜裂缝,内纵墙交叉裂缝,强度问题,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,强度是指材料抵抗破坏的能力。,强度问题,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,刚度问题,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,刚度是指材料抵抗变形的能力。,稳定问题,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,在荷载作用下构件的工作性质不发生变化。,体系的几何组成问题,P,第一章建筑力学的基本理论,1.1建筑力学的任务,在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,周围环境或其他物体作用在建筑物上的力，我们称其为荷载。,在荷载作用下，建筑结构内部会产生相互作用力，即产生内力。,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.1常见的建筑荷载,重力荷载,风荷载,楼面均布荷载,雪荷载,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。,按照作用时间的长短分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载,永久荷载的特点：不随时间变化，长期作用在结构上，在结构上的作用位置也不变。,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,可变荷载:在结构使用期间，其值随时间变化，且变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。可变荷载的特点:大小随时间而变，作用位置可变。,按照作用时间的长短分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,按照作用时间的长短分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载,偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例如爆炸力、撞击力等。,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,按照荷载的分部形式分：集中荷载和分布荷载。,集中荷载:是指作用在结构某一点上的荷载。单位KN或N。,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,按照荷载的分部形式分：集中荷载和分布荷载。,分布荷载:是指作用点分布在一定面积上的荷载。单位KN/m2。,第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,分布荷载分为：均布荷载和非均布荷载。均布荷载又可分为：线均布荷载和面均布荷载。,第一章建筑力学的基本理论,截面为200 x500mm的钢筋混凝土梁，总长为5m，已知钢筋混凝土容量力25kNm3，则梁的自重为G=250.20.55=12.5(kN)总重除以长度就得该梁每米长度的重量。单位为KNm，以符号q表示。q=12.5/5=25(kNm),等截面梁自重计算,第一章建筑力学的基本理论,楼板自重的计算均布面荷载,厚度为100mm的钢筋混凝土楼板，钢筋混凝土容量为25kNm3，则板的自重为q=0.125=2.5(kNm2),第一章建筑力学的基本理论,1.2建筑结构的荷载,1.2.2建筑荷载的分类,按照荷载作用在结构上的性质分为静力荷载和动荷载。,静力荷载:在加载过程中，荷载由零缓慢地逐渐增加到它的最终值后保持不变。静力荷载的作用不会使结构发生显著的振动，在计算时可以忽略惯性力影响。恒载和多数活载均属于静力荷载。,动荷载：荷载作用在结构上时会引起显著的振动，使结构产生加速度，计算时须考虑惯性力影响的荷载。例如动力机械的振动、爆炸时的冲击波荷载、地震荷载等均为动力荷载。,第一章建筑力学的基本理论,1.2.3荷载效应组合,建筑结构在正常的使用过程中有可能同时受到各种荷载的作用，在进行结构设计时，把其可能所受到的荷载进行组合，并取最不利的组合进行设计。,承载力极限状态：结构内力超过其承载能力的状态。,正常使用极限状态：结构的变形、裂缝或应力超过允许值的状态。,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.1结构简化的原则,符合建筑结构实际的受力情况；方便受力分析和计算；要满足一定的精度要求。,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.2结构体系的分类,常见的建筑结构根据几何形状的不同可以分为：杆系结构、薄壁结构、实体结构和特殊结构。,杆系结构杆系结构是指由细长杆件所组成的结构体系。杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.2结构体系的分类,薄壁结构薄壁结构是由薄板和薄壳等组成的结构。薄板、薄壳的几何特征是其厚度远远小于其他两个方向的尺寸。,薄板,壳,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.2结构体系的分类,实体结构是指体积大，三个方向的尺寸相当的结构，例如堤坝、基础等。,工程中多为杆系结构,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.2结构体系的分类,空间杆系结构,平面杆系结构,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.3杆件及节点的简化,杆件的简化:用杆件的轴线来表示。,杆件的节点的简化:铰节点、刚节点。,铰节点,刚节点,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.4支座的简化,结构与基础或地面的连接部分。,支座也称为约束。,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.4支座的简化,H,R,H,H,R,铰链支座（固定铰支座）,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.4支座的简化,滚轴支座（活动铰支座）,铰链支座（固定铰支座）,第一章建筑力学的基本理论,1.3建筑结构的简化,1.3.4支座的简化,固定支座,第一章建筑力学的基本理论,1.4建筑力学的基本假设,连续性假设:假设变形固体在其整个体积内毫无空隙的充满了物质，并且物体各部分材料力学性能完全相同。均匀性假设：假设材料内部各部分的属性是完全相同并且均匀分布的。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。弹性假设（小变形假设）：假设当作用于物体上的外力不超过某一限度时，物体看成完全弹性体。,在研究强度、