建筑结构基础与识图——第一章 建筑力学基础

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1、第1章建筑力学基础知识本章学习目的：（1）掌握静力学的基本概念和基本公理；（2）掌握力系的平衡条件；（3）掌握常见约束的类型及特性；（4）掌握结构构件受力分析的方法；（5）掌握轴向杆内力计算及内力图的画法；（6）掌握简支梁内力计算及内力图的画法；1.1静力学基本概念静力学的概念：静力学研究物体处于静止状态时力的平衡规律。包括：受力分析、力系的简化、平衡条件等。CAB支架的平衡状态1.1.1力与平衡的基本概念1.力的概念：是物体间相互的机械作用。（1）力对物体作用效应使物体的运动状态发生改变（力的运动效应）；使

2、物体的形状发生改变（力的变形效应）。（2）力的三要素力的大小、力的方向、力的作用点。（3）力的单位集中力：N、kN；分布力：N/m、kN/m或N/m2、kN/m2（4）内力和外力外力：其他物体对所研究物体的作用力；内力：研究系统内物体间的相互作用力。（5）力的图示法力具有大小和方向，所以说力是矢量。可以用一带箭头的直线段将力的三要素表示出来：力的工程认识：两杆件AB、BC组成的支架如图所示。支架顶部铰接，底部均与基础铰接，杆件AB在D点处受到如图所示的水平力F，请回答如下问题：（1）F的三要素分别是什么？（2

3、）A、B、C三点的连接工程上可如何实现？（3）F对支架的作用效应如何？（4）F属于内力还是外力？BDEFAC2.平衡的概念（1）刚体：在任何外力的作用下，大小和形状始终保持不变的物体。楼盖（2）平衡：物体相对于地表保持静止或匀速直线运动的状态。平衡包括静止的平衡状态和匀速直线运动的动平衡状态。工程上主要研究静止平衡状态。3.力系的概念力系指作用在物体上的一组力。按照力的作用线是否在同一平面内，力系分为平面力系和空间力系。（1）平面力系：力的作用线位于同一平面内。平面汇交力系平面力偶系平面力系的分类（2）空间力

4、系：力的作用线不是全部在同一平面内。具体分以下几。平面汇交力系工程实例——塔吊F1F2链铰F3F4F5链铰F1F3F5F2F4平面平行力系工程实例——跳板F4跳板F1F2F3简支座（3）等效力系：指两个力（系）对物体的作用效果完全相同，可以互相代替。F1F2F3#分力、合力；力的分解，力的合成；（4）平衡力系：能够保持物体平衡的力系。绳索吊篮工人自重竖向如何实现平衡？水平如何实现平衡？1.1.2静力学公理1.二力平衡公理作用于刚体上的两个力，如果大小相等、方向相反、且沿同一作用线，则它们的合力为零，此时，刚体

5、处于静止或作匀速直线运动。结构工程中多为静止状态。二力构件：在两个力作用下处于平衡的构件。二力杆：在两个力作用下平衡的杆件。二力杆工程实例：2.力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。力的平行四边形法则常常在直角坐标系中被用来进行力的合成与分解。3.三力平衡汇交定理刚体受到不平行的三个力作用而平衡时，这三个力的作用线一定交于同一点且位于同一平面内。4.作用与反作用定律两个相互作用物体之间的作用力

6、与反作用力，大小相等、方向相反，沿同一直线分别作用在这两个物体上。5.加减平衡力系公理在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。6.力的可传性力可以在刚体上沿其作用线移至任意一点而不改变它对刚体的作用效应。1.1.3约束与约束反力的概念1.相关概念（1）约束：限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。（2）约束反力：约束对被约束物体的力的作用，称为约束分力，简称反力。（3）反力的作用点与方向：反力位于约束与被约束物体的连接或接触处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向

7、相反。（4）主动力：使物体具有运动或运动趋势的力，叫主动力。（5）荷载：作用在结构上的主动力。2.常见约束及特点（1）柔体约束：用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。特点：只能受拉力，不能受压力；约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向。（2）光滑接触面约束当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。特点：只限制物体沿接触面公法线方向的运动，所以约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，且只能是压力。光滑接触面约束实例

8、（3）光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）由钻有相同孔径的板件和圆销钉组成的约束。特点：限制物体平面移动（不限制转动）；其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。圆柱铰链约束的工程分析（4）链杆约束链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。特点：只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动；链杆可以受拉或者是受压，其指向不定。3.工程上常见的支座类型在工程上常常通过支