建筑力学上册1

1、李雪平李雪平Email: Email: 手机：手机： （微信）（微信）建筑力学（一）课堂规则 一个学期缺席不得超过3次，缺席三次取消考试资格 上课电话静音，不要在下面吵闹，可以随时提问。(维护一个好的课堂环境） 作业要交，缺两次扣平时分10分。 （平时分20%，考试内容80%）2022-5-3建筑力学(一)2课程目的课程目的 通过课程考试，拿到学分，顺利毕业通过课程考试，拿到学分，顺利毕业 掌握建筑力学的相关知识，为后期考注册建筑师，掌握建筑力学的相关知识，为后期考注册建筑师，注册结构工程师做准备；为以后的工作和发展做注册结构工程师做准备；为以后的工作和发展做准备准备 锻炼自己的学习的能力，思

2、维能力，表达能力锻炼自己的学习的能力，思维能力，表达能力2022-5-3建筑力学(一)3课程内容课程内容 建筑力学包括理论力学、材料力学和结构力学建筑力学包括理论力学、材料力学和结构力学三门学科。三门学科。 理论力学研究的是物体机械运动的一般规律。理论力学研究的是物体机械运动的一般规律。 材料力学研究单根杆件的强度、刚度和稳定性。材料力学研究单根杆件的强度、刚度和稳定性。 结构力学研究杆件体系的强度、刚度和稳定性。结构力学研究杆件体系的强度、刚度和稳定性。2022-5-3建筑力学(一)4简易例子2022-5-3建筑力学(一)51.1.柱子，梁用什么材料？柱子，梁用什么材料？2.2.柱子受力多少

3、？梁受力多少？柱子受力多少？梁受力多少？3.3.柱子多粗？梁多厚？柱子多粗？梁多厚？4.4.梁采用什么样的结构？梁采用什么样的结构？ 1.1.是否满足强度要求？是否满足强度要求？ 2.2.是否满足刚度要求？是否满足刚度要求？ 3.3.是否满足稳定性要求？是否满足稳定性要求？2022-5-3建筑力学(一)62022-5-3建筑力学(一)72022-5-3建筑力学(一)82022-5-3建筑力学(一)92022-5-3建筑力学(一)10建筑力学（1）讲授内容第一章 1-1，1-2，1-3，1-4第二章 2-1，2-2，2-3第三章 3-1，3-2，3-3，3-4，3-5第四章 4-42022-5-

4、3建筑力学(一)112022-5-3建筑力学(一)12静力学：研究物体在力系作用下平衡规律的科学静力学主要内容： 1. 力系的简化 2. 力系的平衡条件2022-5-3建筑力学(一)13第一章第一章 静力学基本知识与物体的受力分析静力学基本知识与物体的受力分析11 基本概念基本概念12 静力学公理静力学公理13 约束与约束反力约束与约束反力14 物体的受力分析与受力图物体的受力分析与受力图 第一章学习目的和要求通过本章学习，了解力、刚体、平衡的概念；了解各种常见的约束类型性质；能熟练画出各类约束的约束反力；能熟练的画出指定物体的受力图。2022-5-3建筑力学(一)14重点内容：重点内容：能熟

5、练的画出指定研究对象的受力图能熟练的画出指定研究对象的受力图简例 画出斜面小物块的受力图2022-5-3建筑力学(一)164. 力的单位： 国际单位制：牛顿(N),千牛顿(kN)一、力的概念1定义：力是物体相互间的一种机械作用。它能使物体定义：力是物体相互间的一种机械作用。它能使物体的机械运动状态发生改变，同时还使物体产生变形。的机械运动状态发生改变，同时还使物体产生变形。2. 力的效应：力的效应： 运动效应运动效应(外效应外效应) 变形效应变形效应(内效应内效应)。1-1 基本概念3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点大小，方向，作用点2022-5-3建筑力学(一)17是指物体相对

6、于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。 二、刚体二、刚体就是在力的作用下，大小和形状都不改变，且内部各点距离不变的物体。（变形体）三、平衡三、平衡四、力系的概念四、力系的概念是指同时作用在物体上的一群力。平面力系、空间力系、汇交力系、平行力系、一般力系等2022-5-3建筑力学(一)18平衡力系：使物体处于平衡状态的力系。平衡力系：使物体处于平衡状态的力系。1、作用在刚体上的力系的等效简化；2、力系的平衡条件。 五、静力学研究的两个基本问题五、静力学研究的两个基本问题等效力系：若两个力系分别作用于同一物体上，其效应相等效力系：若两个力系分别作用于同一物体上，其效应相同，则这两个力系互为等

7、效力系。同，则这两个力系互为等效力系。2022-5-3建筑力学(一)19公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分必要条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | ； 方向相反 F1 = F2 ； 作用线共线。1-2 静力学公理2022-5-3建筑力学(一)20说明：对刚体来说，上面的条件是充要的说明：对刚体来说，上面的条件是充要的 二力构件：只

8、在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件。对变形体来说，上面的条件只是必要条件二力杆2022-5-3建筑力学(一)21 在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任何一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理 仅对刚体成立，对变形体不成立。2022-5-3建筑力学(一)22推论：力的可传性推论：力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作

9、用线1-2 静力学公理2022-5-3建筑力学(一)23公理公理3 3 力的平行四边形法则力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，它的大小和方向由以原来两个力矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。12RFF合力等于两分力的矢量和。合力等于两分力的矢量和。2022-5-3建筑力学(一)24 力的分解：12FFF 力的正交分解：xyFFF2022-5-3建筑力学(一)25 刚体在不平行的三力作用下平衡时，此三力的作用线必共面且交汇于一点。（特殊情况：如果我们认为平行力系是在无穷远处交汇，那么本推论也适用于平行力系。） 推论：三力平衡汇交定理推论：三力

10、平衡汇交定理 1-2 静力学公理2022-5-3建筑力学(一)26公理公理4 4 作用和反作用定律作用和反作用定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。例例 吊灯吊灯2022-5-3建筑力学(一)27公理公理5 5 刚化原理刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 公理公理5告诉我们：处于平衡告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。力学的平衡理论。2022-5-3建筑力学(一)28约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。 一些概念一些概念自由体：位移不受

11、限制的物体叫自由体。自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体预先施加的限制条件称为约束。约束：对非自由体预先施加的限制条件称为约束。1-3 1-3 约束和约束反力约束和约束反力主动力：主动使物体运动或使物体有运动趋势的力叫主动力。主动力：主动使物体运动或使物体有运动趋势的力叫主动力。 2022-5-3建筑力学(一)29火车的运动受到了轨道的限制火车的运动受到了轨道的限制2022-5-3建筑力学(一)30约束反力特点：约束反力特点：大小常常是未知的；大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；方

12、向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。作用点在物体与约束相接触的那一点。GGN1N22022-5-3建筑力学(一)31绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。方向沿绳索背离物体。工程中常见的约束类型及其约束反力的特性：工程中常见的约束类型及其约束反力的特性：一、柔索约束：由柔软而不计自重的绳索、链条或皮带构一、柔索约束：由柔软而不计自重的绳索、链条或皮带构 成的约束。成的约束。S1S1S2S2 PPT2022-5-3建筑力学(一)322022-5-3建筑力学(一)33约束反力作用在

13、接触点处，方向沿公法线，指向受力物体约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体二、光滑接触面的约束二、光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PNNPNANB若两物体的接触面上摩擦力很小而可忽略不计时，就可若两物体的接触面上摩擦力很小而可忽略不计时，就可简化为光滑接触面。简化为光滑接触面。2022-5-3建筑力学(一)34三、光滑圆柱形铰链约束三、光滑圆柱形铰链约束用圆柱销钉将两个零件连接在一起，并假设接触面是光滑的，用圆柱销钉将两个零件连接在一起，并假设接触面是光滑的，这样构成的约束称为光滑圆柱形铰链，简称铰链约束。这样构成的约束称为光滑圆柱形铰链，简称铰链约束。A2022

14、-5-3建筑力学(一)35四、链杆约束四、链杆约束两端各以铰链与不同的物体连接且中间不再受力（包括两端各以铰链与不同的物体连接且中间不再受力（包括自重忽略不计）的直杆称为链杆。自重忽略不计）的直杆称为链杆。链杆对物体的约束反力沿着链杆中心线。链杆对物体的约束反力沿着链杆中心线。2022-5-3建筑力学(一)36五、固定铰支座五、固定铰支座将结构物或构件连接在墙、柱、机器的机身等支承物上将结构物或构件连接在墙、柱、机器的机身等支承物上的装置称为支座。的装置称为支座。用光滑圆柱铰把结构物或构件与支用光滑圆柱铰把结构物或构件与支承底板连接，并将底板固定在支承承底板连接，并将底板固定在支承物上而构成的

15、支座，称为固定铰支物上而构成的支座，称为固定铰支座。座。固定铰支座作用于被约束物体上的固定铰支座作用于被约束物体上的约束反力应通过圆孔中心而方向不约束反力应通过圆孔中心而方向不定。定。2022-5-3建筑力学(一)37固定铰支座2022-5-3建筑力学(一)38六、可动铰支座六、可动铰支座在固定铰支座的底座与固定物体间安装几个辊轴，就构成在固定铰支座的底座与固定物体间安装几个辊轴，就构成可动铰支座。可动铰支座。可动铰支座的反力垂直于支承面，且过铰链中心。可动铰支座的反力垂直于支承面，且过铰链中心。2022-5-3建筑力学(一)392022-5-3建筑力学(一)40一、受力分析一、受力分析1-4

16、 1-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图为了分析某一物体的受力情况，往往把该物体从与它相联为了分析某一物体的受力情况，往往把该物体从与它相联系的周围物体中分离出来，解除全部约束，这时该物体称系的周围物体中分离出来，解除全部约束，这时该物体称为分离体。为分离体。研究力学问题时，首先要选定研究对象；然后根据已知条研究力学问题时，首先要选定研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。这个过程称为物体的受力分析。分离体和受力图分离体和受力图画有分离体及其所受的全部主动力和约束反力的

17、图称为受画有分离体及其所受的全部主动力和约束反力的图称为受力图。力图。2022-5-3建筑力学(一)41作用在物体上的力有：作用在物体上的力有：一类是：主动力，例如重力，风力，气体一类是：主动力，例如重力，风力，气体压力等。压力等。二类是：被动力，即约束反力。二类是：被动力，即约束反力。 2022-5-3建筑力学(一)42分布荷载与集中荷载分布荷载与集中荷载主动力（荷载）的分类主动力（荷载）的分类2022-5-3建筑力学(一)432022-5-3建筑力学(一)44对物体进行受力分析并画出受力图，是解决力学问题的第对物体进行受力分析并画出受力图，是解决力学问题的第一步，也是关键的一步。一步，也是

18、关键的一步。画受力图的方法：画受力图的方法：1、确定研究对象取分离体；、确定研究对象取分离体；2、真实地画出作用于研究对象上的全部主动力；、真实地画出作用于研究对象上的全部主动力；3、根据约束类型画约束反力；、根据约束类型画约束反力；4、受力图上要清楚表示每个力的作用位置、方位及指向、受力图上要清楚表示每个力的作用位置、方位及指向、名称。同一个力在不同的受力图上的表示要完全一致。不名称。同一个力在不同的受力图上的表示要完全一致。不要运用力系的等效变换或力的可传性改变力的作用位置。要运用力系的等效变换或力的可传性改变力的作用位置。5、受力图上只画研究对象的简图和所受的全部外力。、受力图上只画研究

19、对象的简图和所受的全部外力。2022-5-3建筑力学(一)45画物体受力图主要步骤为：画物体受力图主要步骤为：例例1选研究对象；取分离体；选研究对象；取分离体；画上主动力；画出约束反力。画上主动力；画出约束反力。2022-5-3建筑力学(一)46例例2 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特远处汇交，它是一种特殊情况。殊情况。2022-5-3建筑力学(一)47例例3 尖点问题尖点问题2022-5-3建筑力学(一)48例例4 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图例52022-5-3建

20、筑力学(一)49 例62022-5-3建筑力学(一)50 2022-5-3建筑力学(一)51三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处就可能有力，力的方向由约束类型而定。就可能有力，力的方向由约束类型而定。2 2、不要多画力、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明

21、确地指出它是受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。哪一个施力体施加的。1 1、不要漏画力、不要漏画力2022-5-3建筑力学(一)52约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。不要把箭头方向画错。3 3、不要画错力的方向、不要画错

22、力的方向4 4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。 即受力图一定要画在分离体上。2022-5-3建筑力学(一)53对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。部或单个物体的受力图上要与之保持一致。 5 、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相互协调，不能相互矛盾。互协调，不能相互矛盾。6 6 、正确判断二力构件。、正确判断二力构件。2022-5-3建筑力学(一)54备用备用 画出下列构件的受力图画出下列构件的受力图QAOBCDE2022-5-3建筑力学(一)55QAOBCDE2022-5-3建筑力学(一)56QAOBCDE2022-5-3建筑力学(一)571力的定义、力的效应及力的三要素力的定义、力的效应及力的三要素;2. 刚体刚体3. 平衡平衡4. 力系力系(1)(1)物体的受力分析和力系的等效简化；物体的受力分析和力系的等效简化； 5. 静力学研究的两个基本问题静力学研究的两个基本问题(2)(2)力系的平衡条件及其应用。力系的平衡条件及其应用。复习复习2022-5-358公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理静力学公理公理公理2 2 加减平衡力