建筑力学教学课件

建筑力学目录CONTENTS建筑力学概述静力学基础材料力学基础结构力学基础建筑结构抗震设计原理建筑结构试验与检测技术建筑力学在工程实践中的应用01建筑力学概述建筑力学是研究建筑物及其构件在荷载作用下的平衡条件、变形规律和破坏机理的科学。建筑力学的研究对象包括建筑结构（如梁、板、柱、墙等）和建筑构件（如基础、楼梯、门窗等），以及它们之间的相互作用和整体性能。建筑力学的定义与研究对象研究对象定义理论分析实验研究数值模拟建筑力学的研究方法运用数学、力学等理论工具，建立建筑结构或构件的力学模型，进行受力分析和计算。通过实验室或现场试验，观测建筑结构或构件在荷载作用下的变形、裂缝和破坏等现象，验证理论分析的准确性和可靠性。利用计算机技术和数值分析方法，模拟建筑结构或构件在荷载作用下的受力过程和变形行为，为工程设计提供依据。发展历史建筑力学的发展经历了古典力学、弹性力学、塑性力学和断裂力学等阶段，逐步形成了完整的学科体系。现状随着计算机技术和数值分析方法的快速发展，建筑力学的研究手段不断更新和完善，研究领域不断拓展和深化。目前，建筑力学已经成为土木工程、建筑学等领域的重要分支，为工程实践提供了有力的理论支撑和技术支持。建筑力学的发展历史与现状02静力学基础静力学公理包括二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则和作用与反作用公理。基本概念包括力、力系、平衡、刚体等。静力学公理与基本概念包括柔索约束、光滑面约束、光滑铰链约束和固定端约束等。约束类型不同类型的约束产生的约束力不同，例如柔索约束只能产生拉力，光滑面约束只能产生垂直于接触面的压力等。约束力特点约束与约束力包括隔离法、整体法和叠加法。受力分析方法根据受力分析方法，将研究对象从周围物体中隔离出来，画出其受力图，标明力的大小和方向。受力图绘制受力分析与受力图03材料力学基础材料内部无空隙，力学量可连续变化。连续性假设材料内部各点力学性质相同。均匀性假设材料在各个方向上具有相同的力学性质。各向同性假设外力作用下，材料产生的变形远小于其原始尺寸。小变形假设材料的基本假设与力学性质

杆件的内力与内力图内力概念杆件内部各部分之间的相互作用力。截面法求内力通过截取杆件的一部分，利用平衡条件求解内力。内力图绘制根据内力随截面位置变化的规律，绘制内力图。应变概念材料在外力作用下产生的变形程度，用相对变形量表示。应力概念单位面积上的内力，表示材料内部各部分之间的相互作用强度。应力与应变关系在一定范围内，应力与应变呈线性关系，遵循胡克定律。当应力超过材料的弹性极限时，材料将发生塑性变形，应力与应变关系变为非线性。应力与应变的概念及关系04结构力学基础能够从几何形状和尺寸上完全确定的结构体系，包括无多余约束的静定结构和有多余约束的超静定结构。几何不变体系不能从几何形状和尺寸上完全确定的结构体系，包括瞬变体系和常变体系。几何可变体系自由度是结构体系可以自由变化的独立参数数目，约束则是限制自由度变化的条件。自由度和约束结构的几何组成分析通过截面法、结点法等计算静定结构各截面的内力，包括轴力、剪力和弯矩等。内力计算位移计算影响线及其应用基于虚功原理、单位荷载法等计算静定结构在荷载作用下的位移，包括线位移和角位移。通过影响线可以方便地求出移动荷载作用下静定结构的最大内力或位移，以及内力或位移的包络图。030201静定结构的内力与位移计算超静定次数确定内力计算位移计算特性分析超静定结构的内力与位移计算基于力法、位移法等计算超静定结构各截面的内力，包括轴力、剪力和弯矩等。其中，力法是通过多余未知力求解超静定结构的方法，位移法则是通过附加约束条件的位移求解超静定结构的方法。通过去除多余约束或引入附加自由度的方法确定超静定结构的超静定次数。超静定结构由于存在多余约束，因此具有更高的刚度和稳定性。但同时也存在内力重分布的问题，当部分构件失效时，结构内力将重新分布并可能导致整体失效。因此，对于超静定结构需要进行特性分析，了解其受力性能和破坏机理。超静定结构的位移计算与静定结构类似，但需要考虑多余约束的影响。可以通过虚功原理、单位荷载法等计算超静定结构在荷载作用下的位移。05建筑结构抗震设计原理地震时，地壳内部应力释放导致地面震动，对建筑物产生水平或垂直的惯性力，使结构产生内力和变形。地震作用根据地震烈度、场地类别、结构类型等因素，确定建筑物抗震设防的等级和标准，以保证建筑物在地震作用下的安全性。抗震设防标准地震作用及抗震设防标准抗震概念设计与结构选型抗震概念设计在建筑设计阶段，通过合理的建筑布局、结构选型、材料选用等措施，提高建筑物的整体抗震性能。结构选型选择适当的结构类型，如框架结构、剪力墙结构、框剪结构等，以适应不同抗震设防要求和建筑功能需求。抗震计算构造措施抗震计算与构造措施采取一系列构造措施，如设置防震缝、加强节点连接、采用耗能减震技术等，以提高建筑物的抗震能力和延性。通过力学模型分析和计算机模拟等手段，对建筑物在地震作用下的内力和变形进行计算，以验证其抗震性能是否满足要求。06建筑结构试验与检测技术03内容制定试验方案、准备试验设备、安装与调试、加载与量测、数据处理与分析等。01目的验证结构设计的合理性、安全性和可靠性，评估结构的承载能力和变形性能，为工程实践提供科学依据。02分类静力试验、动力试验、疲劳试验、抗震试验等。结构试验的目的、分类与内容重力加载、液压加载、气压加载、电磁加载等。加载方法千斤顶、液压缸、气压缸、电磁铁等。加载设备选择合适的加载方法和设备，确保加载过程的安全性和稳定性，避免对结构造成不必要的损伤。注意事项结构试验的加载方法与设备量测技术位移量测、应变量测、力量测、振动量测等。位移计、应变计、力传感器、加速度计等。数据采集与传输、数据筛选与整理、数据分析与评估等。选择合适的量测技术和设备，确保数据的准确性和可靠性；采用专业的数据处理方法和技术，对数据进行全面深入的分析和评估，为工程实践提供科学依据。量测设备数据处理注意事项结构试验的量测技术与数据处理07建筑力学在工程实践中的应用123风荷载与地震荷载结构稳定性结构优化与材料选择高层建筑结构设计中的建筑力学问题高层建筑结构设计中，首要考虑的是结构的稳定性，包括整体稳定性和局部稳定性。通过建筑力学原理，可以分析和优化结构的刚度、强度和稳定性，确保高层建筑在各种荷载作用下的安全性。高层建筑受到风荷载和地震荷载的影响较大。建筑力学可以研究风荷载和地震荷载的特性，为高层建筑提供合理的抗风、抗震设计方案，降低结构在自然灾害下的破坏风险。利用建筑力学原理，可以对高层建筑的结构进行优化设计，实现结构轻量化、经济性和安全性的平衡。同时，针对不同材料和结构形式，建筑力学可以提供相应的设计方法和建议。桥梁结构分析大跨度桥梁设计中，需要对桥梁结构进行详细的分析，包括主梁、桥墩、基础等部分的受力状态。建筑力学可以提供有效的结构分析方法，如有限元分析、有限差分分析等，确保桥梁结构的安全性和稳定性。桥梁动力特性大跨度桥梁在车辆、风、地震等动荷载作用下会产生振动，因此需要研究桥梁的动力特性。建筑力学可以分析桥梁的自振频率、阻尼比等动力参数，为桥梁的抗风、抗震设计提供依据。施工过程中的力学问题大跨度桥梁施工过程中涉及到许多力学问题，如施工临时结构的稳定性、施工过程中的结构变形控制等。建筑力学可以为施工过程提供有效的技术支持和指导。大跨度桥梁设计中的建筑力学问题地基承载力与变形复杂地质条件下，地基的承载力和变形特性往往难以确定。建筑力学可以通过地质勘探、原位测试等方法获取地基的物理力学参数，进而分析地基的承载力和变形特性，为基础工程设计提供依据。边坡稳定性在复杂地质条件下进行基础工程设计时，需要考虑边坡的稳定