于英建筑力学绪论课件.ppt

1,2019/12/15,建筑力学绪论,合肥铁路工程学校机电教研室,2,2019/12/15,建筑力学绪论,温故知新,学习探究,知识强化,课堂延伸,提纲挈领,一、建筑力学的研究对象,二、建筑力学的任务,三、建筑力学的学习意义,3,2019/12/15,本节课需要解决的问题:1、建筑力学是一门什么课？2、为什么要学习建筑力学？3、如何学好建筑力学？4、建筑力学的研究对象和任务是什么？,学习探究,绪论,4,2019/12/15,建筑力学是一门技术基础课程，它为土木工程的结构设计及施工现场受力问题的解决提供基本的力学知识和计算方法。,学习探究,绪论,5,2019/12/15,先看一下我们身边的事情：,学习探究,绪论,6,2019/12/15,再看一下我们身边的工程案例：,是什么原因造成了这样大的裂缝？,为什么裂缝的角度是近似于45度？,学习探究,绪论,7,2019/12/15,再看一下走钢丝的表演：,平衡杆为什么要设计得比较长？在走钢丝表演中起到什么作用？,你真任性！I服了you！,学习探究,绪论,8,2019/12/15,起重机械,此处的配重应为多少?,学习探究,绪论,9,2019/12/15,1999年1月4日，四川綦(qi)江彩虹桥在22名武警列队训练跑过的时候突然发生倒塌，造成40人死亡（其中18名武警战士、22名群众）。,四川綦江彩虹桥坍塌事故,工程事故,学习探究,绪论,10,2019/12/15,四川綦江彩虹桥坍塌事故,事故原因,1、焊接结构,学习探究,绪论,11,2019/12/15,四川綦江彩虹桥坍塌事故,事故原因,2、由于武警经过时齐步走造成的共振.,学习探究,绪论,12,2019/12/15,四川綦江彩虹桥坍塌事故,事故原因,3、劣质工程材料,学习探究,绪论,13,2019/12/15,1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)下结构就发生破坏。,美国塔科马大桥风毁事故,学习探究,绪论,14,2019/12/15,幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。10年以后，才开始重新修建塔科马桥。仍采用悬索桥型式，但加劲梁改为桁架式。,学习探究,绪论,15,2019/12/15,1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而导致了这场近50年来德国最惨重铁路事故的发生。,德国高速列车事故,学习探究,绪论,16,2019/12/15,1995年6月29日下午，韩国首尔地标三丰百货公司，成为一场恐怖浩劫的中心。在30秒内，五层百货大楼层层塌陷，导致501人被压死。,韩国三丰百货大楼坍塌,盛怒的韩国人追问：是什么造成韩国史上和平时期最惨重的灾难？,学习探究,绪论,17,2019/12/15,韩国三丰百货大楼坍塌,最初的设计为办公楼，最终设计成一栋百货大楼。这导致了很多承重柱被取消以腾出空间，安装自动扶梯。,对废墟的调查显示，大楼的混凝土是由劣质水泥和海水混合而成的。,“平板”结构，楼面由厚厚的混凝土板构成，支撑的混凝土墙柱将建筑物的重量下传到地基。三丰百货倒塌的元凶，是所谓的“贯穿剪力”。当太细的柱子承受过多的重量，就会贯穿上方的天花板，如同手指戳破湿纸巾。,学习探究,绪论,18,2019/12/15,以上的这些问题都可以用一门学科加以解释或解决，这就是,建筑力学,将力学原理应用到实际建筑结构的科学,学习探究,绪论,19,2019/12/15,一、建筑力学的研究对象,建筑结构是在建筑物或构筑物中起骨架作用(承受和传递荷载)的主要部分。,组成建筑结构的基本部件称为构件。,力学是研究物体机械运动规律的学科。建筑力学主要研究建筑物或构筑物中的结构或构件。,学习探究,绪论,20,2019/12/15,(1)结构的定义,建筑物实景图,建筑物结构图,去掉建筑围护及装饰部分等,学习探究,绪论,21,2019/12/15,(1)结构的定义,在土木工程中，如房屋、桥梁、隧道、水坝等，用以支承荷载而起骨架作用的部分。,学习探究,绪论,22,2019/12/15,结构由构件组成。建筑工程中的构件：一般有板、梁、柱、墙和基础等。,学习探究,绪论,23,2019/12/15,结构建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。构件组成结构的单个部件。,学习探究,绪论,24,2019/12/15,(2)荷载的定义,结构工作时承受的外力称为荷载。,学习探究,绪论,例如结构自重(恒载),活荷载,积灰荷载,雪荷载,风荷载。,25,2019/12/15,在实际建筑中，无论是构件、部件和零件，建筑力学中把它们统称为“构件”。,构件根据几何特性又可分为杆、板、块，其中杆是工程中最常见、最基本的构件。,构件按几何特征分为三类：,结构种类：杆件结构、板壳结构、块体结构,学习探究,绪论,26,2019/12/15,(3)结构的分类,杆件结构：结构由杆件组成，杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。（细而长）,按几何形状分,板壳结构：也称薄壁结构厚度比长度和宽度小得多。（薄而宽）,实体结构：结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。,学习探究,绪论,27,2019/12/15,构件,杆件,板壳,实体,学习探究,绪论,28,2019/12/15,杆：细而长（直杆和曲杆）（杆件结构）,学习探究,绪论,29,2019/12/15,杆件结构：结构由杆件组成，杆件的几何特征是横截面尺寸要比长度小得多。,学习探究,绪论,世界最高的桥梁,30,2019/12/15,杆系结构：由若干杆件按照一定的方式连接起来组合而成的体系。杆件长度尺寸与其截面高、宽两个方向尺寸相比在5倍以上。,学习探究,绪论,南浦大桥主跨423m，1991年通车，是黄浦江上的第一座大桥,31,2019/12/15,板与壳：宽而薄，平面为板，曲面为壳。薄壁结构,学习探究,绪论,32,2019/12/15,板与壳：宽而薄，平面为板，曲面为壳。薄壁结构,学习探究,绪论,33,2019/12/15,板壳结构：也称薄壁结构，厚度比长度和宽度小得多。,学习探究,绪论,34,2019/12/15,块：三个方向尺寸相近，为实体结构,学习探究,绪论,35,2019/12/15,实体结构：结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。,学习探究,绪论,36,2019/12/15,长江三峡工程,实体结构：结构的长、宽、厚三个尺度大小相仿。,学习探究,绪论,37,2019/12/15,杆件结构和实体结构,学习探究,绪论,38,2019/12/15,二、建筑力学的任务,失稳就是稳定性失效，也就是受力构件丧失保持稳定平衡的能力。例如轴向受压的细长直杆当压力过大时，可能会突然变弯，失去稳定平衡状态。,平衡状态：建筑的结构及组成结构的各构件，都相对于地面保持着静止状态，这种状态在工程上称为平衡状态。,学习探究,绪论,39,2019/12/15,二、建筑力学的任务,1、在荷载作用下构件不发生破坏，即应具有足够的强度,要保证构件的正常工作，必须同时满足三个要求：,学习探究,绪论,2、在荷载作用下构件所产生的变形在工程的允许范围内，即应具有足够的刚度,3、承受荷载作用时，构件在其原有形状下应保持稳定，即应具有足够的稳定性,构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力,40,2019/12/15,强度是结构抵抗破坏的能力,刚度是结构抵抗变形的能力,稳定性是结构保持原有平衡形态的能力,建筑力学的任务：是通过研究结构的强度、刚度、稳定性；材料的力学性能；结构的几何组成规则，在保证结构既安全可靠又经济节约的前提下，为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论及计算方法。,二、建筑力学的任务,学习探究,绪论,41,2019/12/15,强度Strength：结构和构件抵抗破坏的能力,使用过程中结构和构件必须安全可靠，不被破坏，有一定承载力,学习探究,绪论,42,2019/12/15,工程中的强度问题,假如比萨斜塔倒塌。,学习探究,绪论,43,2019/12/15,工程中的强度问题,学习探究,绪论,44,2019/12/15,工程中的强度问题,辽宁202国道熊岳大桥断裂,学习探究,绪论,45,2019/12/15,2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成13人死亡。,破坏的实例,学习探究,绪论,2019/12/15,46,可编辑,47,2019/12/15,工程中的强度问题,上海莲花13层倒楼,学习探究,绪论,48,2019/12/15,刚度Stiffness：结构和构件抵抗变形的能力。,机械加工用的钻床的立柱，如果强度不够，就会折断(断裂)或折弯(塑性变形)；如果刚度不够，钻床立柱即使不发生断裂或者折弯，也会产生过大弹性变形（图中虚线所示为夸大的弹性变形），从而影响钻孔的精度，甚至产生振动，影响钻床的在役寿命。,学习探究,绪论,49,2019/12/15,刚度问题,桥面变形,学习探究,绪论,50,2019/12/15,2007年8月13日下午，湖南凤凰县境内凤大公路堤溪段大桥突然垮塌。64人死亡，22人受伤。,破坏的实例,学习探究,绪论,51,2019/12/15,稳定性Stability结构和构件保持原有平衡形态的能力,稳定失效的例子多见于承受轴向压力的工程构件。,翻斗货车的液压机构中的顶杆，如果承受的压力过大，或者过于细长，就有可能突然由直变弯，发生稳定失效。,学习探究,绪论,52,2019/12/15,稳定问题,输线塔整体失稳,学习探究,绪论,53,2019/12/15,河北一座在建报告厅由于支撑系统失稳造成整体坍塌。,学习探究,绪论,54,2019/12/15,2000年10月25日上午10时南京电视台演播中心由于脚手架失稳造成屋顶模板倒塌，死6人，伤34人。,学习探究,绪论,55,2019/12/15,1、在施工中理解结构设计图纸的意图与要求，保证工程质量，避免发生工程事故。2.合理、经济的完成施工中的一些力学问题。3.保证工程的改进措施施行。,学习探究,绪论,三、建筑力学的学习意义,56,2019/12/15,模板及支架,深基坑支护,起重机、桥梁,需要用力学知识进行设计和计算的工程实例,57,2019/12/15,需要用力学知识进行设计和计算的工程实例,58,2019/12/15,建筑力学是一门重要的专业基础课程之一。,建筑力学课程简介,为建筑结构设计及施工中受力问题提供基本的力学知识和计算方法。,主要分析材料的力学性能和建筑结构或构件的受力、变形特点等问题。,考核方式：考查,学时：两学期,学习探究,绪论,59,2019/12/15,第一章静力学的基本概念,第二章平面汇交力系,第三章力矩平面力偶系,第四章平面一般力系,第五章材料力学基本概念,第六章轴向拉伸和压缩,第八章平面图形的几何性质,第七章剪切与扭转,第九章梁的弯曲,第十章组合变形,第十一章压杆稳定,第十二章平面体系的几何组成分析,第十三章静定结构的内力分析,第十四章静定结构的位移计算,第十五章力法,第十八章影响线,静力学,材料力学,结构力学,第十六章位移法,第十九章结构动力计算简介,第十七章力矩分配法,绪论,建筑力学（第三版）教材目录,60,2019/12/15,关于课程的学习,学习探究,绪论,61,2019/12/15,要求：,保证出勤、认真听课课后复习、完成作业不懂就问、联系实际,学习探究,绪论,62,2019/12/15,要求：,保持课堂纪律，请勿打扰他人；认真、按时按量、独立完成作业；多次点名未到者及作业不交者，不能参加期末课程考试；不懂就问，讲课中间有问题可举手；,学习探究,绪论,63,2019/12/15,力学发展史简介,学习探究,绪论,64,2019/12/15,时代周刊苹果3次改变了世界,但是现在苹果正第四次改变世界，你知道是什么吗？,学习探究,绪论,65,2019/12/15,学习探究,绪论,66,2019/12/15,AD1687自然哲学的数学原理出版著名的牛顿三定律,学习探究,绪论,67,2019/12/15,狭义相对论对宇宙本性的两个假设之一:,所有惯性参照系中的物理规律是相同的,假设你正在一架飞机上，飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行，没有任何颠簸。一个人从机舱那边走过来，说：“把你的那袋花生扔过来好吗？”你抓起花生袋，但突然停了下来，想道：“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上，我该用多大的劲扔这袋花生，才能使它到达那个人手上呢？”,学习探究,绪论,68,2019/12/15,墨子BC479BC381,力，刑之所以奋也,F=ma,在力学上，墨子说：“力，刑之所以奋也。”（墨经上）意思是说：力是物体发生运动的原因。有些科学家认为，墨子给“力”的定义是牛顿第二定律的雏形。墨子对“力”的定义，也与近代物理学上的“力”的概念完全相同。墨子对杠杆原理是用“秤”为例来说明的。他把“秤”的提系处，作为“支点”，秤锤作为“力点”，秤钩（或秤盘）作为“重点”。秤头之物有所增减，秤尾之锤就应左右移动，才能获得新的平衡。墨子已经懂得“重”（力）、“秤头”（重臂）、“秤尾”（力臂）之间存在的相互依存又相互制约的关系（墨经下）。杠杆原理的原始形式，墨子已经具备，这比公元前3世纪古希腊阿基米德的杠杆研究要先进得多。,学习探究,绪论,69,2019/12/15,墨子BC479BC381,力，刑之所以奋也,AD1687自然哲学的数学原理出版著名的牛顿三定律,你太有才了！,学习探究,绪论,70,2019/12/15,尚书考灵曜,地恒动而人不知，譬如闭舟而行，不觉舟之远也,I服了You!,学习探究,绪论,71,2019/12/15,地动仪,东汉张衡制造，利用了力学中的惯性力理论,学习探究,绪论,72,2019/12/15,山西木塔,建于1056.这是现存最早的使用木材作为主要材料的高塔。,基于平衡的理论及材料的承载能力。,学习探究,绪论,73,2019/12/15,“工程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段的过程，不是唱配角而是唱主角了”钱学森1997年