《建筑力学》第1章

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1、建筑力学第一章：绪论第1章教学目标了解建筑力学的基本概念了解杆件变形的基本形式了解静力学的基本公理了解建筑力学的研究任务重点掌握对物体进行的受力分析教学要求引言：建筑力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。1.1基本概念1.结构建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。2.构件组成结构的各单独部分称为构件。3.杆件长度远远大于横截面的高度和宽度的构件称为杆件。杆件是组成杆系结构的构件。建筑力学的研究对象就是

2、杆系结构。4.刚体刚体是指在力的作用下不变形的物体，或者在力的作用下其内任意两点间的距离不变的物体。实际上，任何物体受力作用都发生或大或小的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关，或对所研究的问题影响甚微，这时，就可将物体视为刚体，从而使问题得到简化。5.变形固体（1）变性固体的概念自然界中的任何物体在外力作用下，都要或大或小地产生变形。由于固体的可变形性质，所以又称为变形固体。严格地讲，自然界中的一切固体均属变形固体。在建筑力系中，通常将物体抽象化为两种计算模型，即刚体模型和理想变形固体模型。在一些力系问题中，变形与所研究

3、的问题无关，或对所研究的问题影响很小，这时，我们就可以不考虑物体的变形，将物体视为刚体，从而使所研究的问题得到简化。比如，在第2章中，我们研究的是物体在外力作用下的平衡问题，那么，就可以将物体看做是刚体。在另一些力系问题中，物体的变形是不可以忽略的主要因素，如不予考虑就得不到问题的正确解答。这时，我们将物体视为变形固体。从第3章开始，我们研究的物体都是变形固体了。2）变形固体的基本假设a.连续性假设连续性是指材料内部没有空隙。b.均匀性假设均匀性是指材料的力系性质各处都相同。c.各向同性假设认为材料沿不同的方向具有相同的力学性质。按照连续均匀、各

4、向同性假设而理想化了的变形固体成为理想变形固体。采用理想变形固体模型不但使理论分析和计算得到简化，而且计算所得的结果，在大多数情况下能满足工程精度要求。工程中大多数构件在荷载作用下，其几何尺寸的改变量与构件本身的尺寸相比都很微小，称这类变形为“小变形”。由于变形很微小，所以在研究构件的平衡、运动等问题时，可忽略其变形，采用构件变形前的原始尺寸进行计算，从而使计算大为简化。在材料力学中，是把实际材料看作均匀、连续、各向同性的可变形固体，且在大多数情况下局限在弹性变形范围内和小变形条件下进行研究。6.力的概念力是物体间的相互作用，这种相互作用可以使物

5、体的运动状态或形状发生改变。在我们的生产和生活中随处可见，例如物体的重力、摩擦力、水的压力等，人们对力的认识从感性认识到理性认识形成力的抽象概念。描述力对物体的作用效应由力的三要素来决定，即力的大小、力的方向和力的作用点。力的单位是牛顿(，简称牛)或者千牛顿(，简称千牛)，1N=1kg.m/s2,1=103。由力的三要素可知，力是矢量，记作，本教材中的粗体均表示矢量。力系是作用在物体上的一组力。7.荷载一般把结构所承受的力称为外力，或称为荷载，如风、雪、自重、水压力、牵引力等，通常它们都是已知的力。按照荷载的作用范围可将荷载分为集中荷载、分布荷载

6、和集中力偶，可分别表示为、和。8.力系的简化作用在物体上的一组力称为力系，如果两个力系使刚体产生相同的运动状态，称这两个力系互为等效力系，用一个简单力系等效地代替一个复杂力系的过程称为力系的简化，若一个力与一个力系等效，则将这个力称为该力系的合力，力系中的各力称为此合力的分力。9.力系的平衡平衡是指物体相对地面(惯性坐标系)保持静止或作匀速直线运动的状态，它是机械运动的特例。物体保持平衡状态所应满足的条件称为平衡条件，它是求解物体平衡问题的关键，是静力学的核心，也是本书学习的重点。1.2基本公理静力学公理是指人们在生产和生活实践中长期积累和总结出

7、来并通过实践反复验证的具有一般规律的定理和定律。它是静力学的理论基础，并且无需证明。常见的公理有：公理1：力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，此合力的大小和方向由此二力矢量所构成的平行四边形对角线来确定，合力的作用点仍在该点。如图1.2(a)所示，为和的合力，即合力等于两个分力的矢量和。(1-1)也可采用三角形法则确定合力，即二力依次首尾相接，其三角形的封闭边即为该二力的合力，如图1.2(b)所示。力的平行四边形法则或三角形法则是最简单的力系简化法则，同时此法则也是力的分解法则。公理2：二力平衡原理应当指出，三力平衡

8、汇交定理的条件是必要条件，不是充分条件。同时它也是确定力的作用线的方法之一，即若刚体在三个力的作用下处于平衡，若已知其中两个力的作用线汇