第一章受力分析

1、1建筑力學(xué)建筑力學(xué) 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)的基本概念 靜力學(xué)基本公理靜力學(xué)基本公理 約束與約束反力約束與約束反力 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖 2建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.1 1.1 基本概念基本概念1.1.1 1.1.1 剛體剛體剛體剛體：在任何外力作用下，大小和形狀始終保持不變的物體。在任何外力作用下，大小和形狀始終保持不變的物體。例如例如: : 橋梁在車輛、人群等荷載作用下的最大豎直變形一般橋梁在車輛、人群等荷載作用下的最大豎直變形一般不超過橋梁跨度的不超過橋梁跨度的1/7001/900。通常情況下，物體的微小變形對于研究物體的平衡問題影響通常情況下，物體的微小變形對于研究物體

2、的平衡問題影響很小，因而可以將物體視為不變形的理想物體很小，因而可以將物體視為不變形的理想物體剛體。剛體。3建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.1.2 1.1.2 力力 力：力：物體間相互的機(jī)械作用。物體間相互的機(jī)械作用。 力對物體力對物體作用效應(yīng)作用效應(yīng)： 使物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變使物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變 力的運(yùn)動效應(yīng)（外效應(yīng)）力的運(yùn)動效應(yīng)（外效應(yīng)） 使物體的形狀發(fā)生改變使物體的形狀發(fā)生改變 力的變形效應(yīng)（內(nèi)效應(yīng)）力的變形效應(yīng)（內(nèi)效應(yīng)） 力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用點(diǎn)。力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用點(diǎn)。 力具有大小和方向，所以說力是矢量。力具有大小和方向，所以說力是矢量。 力的

3、國際單位是牛頓，簡稱牛，英文字母為力的國際單位是牛頓，簡稱牛，英文字母為N或或kN。 4建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.1.3 1.1.3 力系力系 力系：作用在同一個(gè)物體上的一組力。力系：作用在同一個(gè)物體上的一組力。 力系的分類：力系的分類： 各力的作用線都在同一平面內(nèi)的力系各力的作用線都在同一平面內(nèi)的力系 平面力系平面力系 各力的作用線不在同一平面內(nèi)的力系各力的作用線不在同一平面內(nèi)的力系 空間力系空間力系 平面力系的分類：平面力系的分類： 平面匯交力系：各力作用線都匯交于同一點(diǎn)的力系。平面匯交力系：各力作用線都匯交于同一點(diǎn)的力系。 平面力偶系：平面力偶系：若干個(gè)力偶（一對大小相等、指向相反、作用若干個(gè)

4、力偶（一對大小相等、指向相反、作用 線平行的兩個(gè)力稱為一個(gè)力偶）組成的力系。線平行的兩個(gè)力稱為一個(gè)力偶）組成的力系。 平面平行力系平面平行力系：各力作用線平行的力系。各力作用線平行的力系。 平面一般力系平面一般力系：各力：各力作用線既不匯交又不平行的平面力系。作用線既不匯交又不平行的平面力系。5建筑力學(xué)建筑力學(xué)平面匯交力系平面匯交力系 平面力偶系平面力偶系 平面平行力系平面平行力系平面一般力系平面一般力系1.1.4 1.1.4 平衡平衡平衡：平衡：物體相對于地面處于靜止或作勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。物體相對于地面處于靜止或作勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。平衡是相對的，是有條件的。要是物體平衡，作用在它上平衡是

5、相對的，是有條件的。要是物體平衡，作用在它上面的力系必須滿足一定的條件，這種條件稱為面的力系必須滿足一定的條件，這種條件稱為力系的平衡力系的平衡條件條件，使物體平衡的力系稱為，使物體平衡的力系稱為平衡力系平衡力系。61.1.5 1.1.5 荷載荷載建筑力學(xué)建筑力學(xué) 任何建筑物在施工過程中以及建成后的使用過程中，都任何建筑物在施工過程中以及建成后的使用過程中，都要受到各種各樣的要受到各種各樣的作用作用，這種作用造成建筑物整體或局部發(fā)，這種作用造成建筑物整體或局部發(fā)生變形、位移甚至破壞。例如，建筑物各部分的自重、人和生變形、位移甚至破壞。例如，建筑物各部分的自重、人和設(shè)備的重力、風(fēng)力、地震，溫度變

6、化等等。其中建筑物的自設(shè)備的重力、風(fēng)力、地震，溫度變化等等。其中建筑物的自重、人和設(shè)備的重力、風(fēng)力等作用稱為重、人和設(shè)備的重力、風(fēng)力等作用稱為直接作用直接作用，在工程上，在工程上稱為稱為荷載荷載；而地震，溫度變化等作用稱為；而地震，溫度變化等作用稱為間接作用間接作用。工程中，。工程中，有時(shí)不嚴(yán)格區(qū)分直接作用或間接作用，對引起建筑物變形、有時(shí)不嚴(yán)格區(qū)分直接作用或間接作用，對引起建筑物變形、位移甚至破壞的作用稱之為位移甚至破壞的作用稱之為荷載荷載。7建筑力學(xué)建筑力學(xué) 荷載的分類荷載的分類: :l 按作用時(shí)間分按作用時(shí)間分永恒荷載（恒載）永恒荷載（恒載）可變荷載（活載）可變荷載（活載）偶然荷載偶然荷

7、載l 按作用性質(zhì)分按作用性質(zhì)分靜力荷載靜力荷載動力荷載動力荷載l 按作用位置分按作用位置分移動荷載移動荷載固定荷載固定荷載l 按作用性質(zhì)分按作用性質(zhì)分分布荷載分布荷載集中載荷集中載荷8建筑力學(xué)建筑力學(xué) 集中荷載集中荷載: :分布范圍很小分布范圍很小，可近似認(rèn)為作用在一點(diǎn)的荷載可近似認(rèn)為作用在一點(diǎn)的荷載。 線分布荷載線分布荷載: :沿直線或曲線分布的荷載（單位：沿直線或曲線分布的荷載（單位：N/m）。 面分布荷載面分布荷載: :沿平面或曲面分布的荷載（單位：沿平面或曲面分布的荷載（單位：N/m2）。）。 體分布荷載體分布荷載: :沿物體內(nèi)各點(diǎn)分布的荷載（單位：沿物體內(nèi)各點(diǎn)分布的荷載（單位：N/m

8、3）。）。 分布荷載的合力計(jì)算分布荷載的合力計(jì)算: : 分布荷載的合力作用在分區(qū)域的中心分布荷載的合力作用在分區(qū)域的中心，指向不變指向不變，其大小其大小 等于分布集度的大小等于分布集度的大小q q乘以分布范圍乘以分布范圍S S, ,即：即：SqF物體上單位體積、單位面積、或單位物體上單位體積、單位面積、或單位長度上所承受的載荷分別稱為體荷載長度上所承受的載荷分別稱為體荷載集度、面荷載集度或線荷載集度。集度、面荷載集度或線荷載集度。9建筑力學(xué)建筑力學(xué) 公理一公理一 力的平行四邊型法則力的平行四邊型法則 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為仍作用于該點(diǎn)的一作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為仍

9、作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，合力的大小和方向由以原來的兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四個(gè)合力，合力的大小和方向由以原來的兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線矢量來表示，如圖（邊形的對角線矢量來表示，如圖（a）所示。）所示。 應(yīng)用此公理求兩匯交力合力的大小和方向應(yīng)用此公理求兩匯交力合力的大小和方向( (即合力矢即合力矢) )時(shí)，可由任時(shí)，可由任一點(diǎn)一點(diǎn)o o起，另作一力三角形，如圖（起，另作一力三角形，如圖（b b）、（c c）所示。力三角形的兩）所示。力三角形的兩個(gè)邊分別為力矢和，第三邊，即代表合力矢，而合力的作用點(diǎn)仍在匯個(gè)邊分別為力矢和，第三邊，即代表合力矢，而合力的作用點(diǎn)仍在匯交點(diǎn)交點(diǎn)A。 (a)(

10、b)(c)1.2 1.2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理10建筑力學(xué)建筑力學(xué) 公理二公理二 二力平衡公理二力平衡公理 作用在同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的充要條件是：作用在同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的充要條件是：這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。 (a) 拉力拉力(b) 引力引力11建筑力學(xué)建筑力學(xué) 上述的二力平衡公理對于剛體是充分的也是必要的，而對上述的二力平衡公理對于剛體是充分的也是必要的，而對于變形體只是必要的，而不是充分的。例如：繩索的兩端若受于變形體只是必要的，而不是充分的。例如：繩索的兩端若受到一對大小相等、方向相反的拉力作

11、用可以平衡，但若是壓力到一對大小相等、方向相反的拉力作用可以平衡，但若是壓力就不能平衡，如下圖所示。就不能平衡，如下圖所示。F1F2F1F2F1F2剛體剛體繩索繩索剛體剛體12建筑力學(xué)建筑力學(xué) 公理三公理三 加減平衡力系公理加減平衡力系公理 在作用于剛體上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，在作用于剛體上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。并不改變原力系對剛體的作用效果。 推論推論1 力的可傳性原理力的可傳性原理 作用于剛體上的力可沿其作用線移動到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，作用于剛體上的力可沿其作用線移動到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不會改變該力對剛體的作用效應(yīng)，如下圖所示。而

12、不會改變該力對剛體的作用效應(yīng)，如下圖所示。13建筑力學(xué)建筑力學(xué) 推論推論2 三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 剛體受共面不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力的作用線剛體受共面不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。必匯交于一點(diǎn)。 公理四公理四 作用與反作用定律作用與反作用定律 兩個(gè)相互作用物體之間的作用力與反作用力大小相等，方兩個(gè)相互作用物體之間的作用力與反作用力大小相等，方向相反，沿同一直線且分別作用在這兩個(gè)物體上。向相反，沿同一直線且分別作用在這兩個(gè)物體上。14建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3 1.3 約束與約束反力約束與約束反力 約束：約束：限制物體運(yùn)動的物體稱為約束物體，簡稱約束。限制

13、物體運(yùn)動的物體稱為約束物體，簡稱約束。 約束反力：約束反力：約束必然對被約束物體有力的作用，以阻礙被約約束必然對被約束物體有力的作用，以阻礙被約束物體的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，這種力稱為約束反力，簡稱反力。束物體的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，這種力稱為約束反力，簡稱反力。 約束反力的約束反力的作用點(diǎn)作用點(diǎn)位于約束與被約束物體的連接或接觸處，位于約束與被約束物體的連接或接觸處，其其方向方向必與該約束所能阻礙物體的運(yùn)動方向相反。運(yùn)用這個(gè)必與該約束所能阻礙物體的運(yùn)動方向相反。運(yùn)用這個(gè)準(zhǔn)則，可確定約束反力的方向和作用點(diǎn)的位置。準(zhǔn)則，可確定約束反力的方向和作用點(diǎn)的位置。 15建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.1 1.3.1 柔索約束

14、柔索約束柔索約束：柔索約束：用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運(yùn)動而構(gòu)成的用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運(yùn)動而構(gòu)成的約束。約束。需要注意的是：需要注意的是：這種約束作用是將物體拉住，且柔索約這種約束作用是將物體拉住，且柔索約束只能受拉力，不能受壓力，所以約束反力一定通過接觸點(diǎn)，束只能受拉力，不能受壓力，所以約束反力一定通過接觸點(diǎn)，沿著柔體的中心線沿著柔體的中心線背離被約束物體背離被約束物體的方向，且恒為拉力，如下的方向，且恒為拉力，如下圖所示。圖所示。繩繩GTG16建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.2 1.3.2 光滑面約束光滑面約束光滑面約束：光滑面約束：當(dāng)兩物體在接觸處的摩擦力很小而略去不計(jì)時(shí)，當(dāng)兩

15、物體在接觸處的摩擦力很小而略去不計(jì)時(shí)，其中一個(gè)物體就是另一個(gè)物體的光滑接觸面約束。其中一個(gè)物體就是另一個(gè)物體的光滑接觸面約束。需要注意的需要注意的是：是：這種約束不論接觸面的形狀如何，都只能在接觸面的公法這種約束不論接觸面的形狀如何，都只能在接觸面的公法線方向上將被約束物體頂住或支撐住，所以光滑接觸面約束反線方向上將被約束物體頂住或支撐住，所以光滑接觸面約束反力的作用點(diǎn)位于接觸點(diǎn)處，其方向沿著接觸面的公法線力的作用點(diǎn)位于接觸點(diǎn)處，其方向沿著接觸面的公法線指向被指向被約束的物體約束的物體，即只能受壓不能受拉，如下圖所示。，即只能受壓不能受拉，如下圖所示。FNG17建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.3 1.

16、3.3 鉸鏈約束鉸鏈約束 鉸鏈約束的約束性質(zhì)是限制物體平面運(yùn)動（不限制轉(zhuǎn)動），鉸鏈約束的約束性質(zhì)是限制物體平面運(yùn)動（不限制轉(zhuǎn)動），其約束反力是互相垂直的兩個(gè)力，指向任意假設(shè)，如下圖所示。其約束反力是互相垂直的兩個(gè)力，指向任意假設(shè)，如下圖所示。FCYFCX 鉸鏈約束鉸鏈約束：在兩個(gè)物體上分別穿直徑相同的圓孔，再將一直：在兩個(gè)物體上分別穿直徑相同的圓孔，再將一直徑略小于孔徑的圓柱體（俗稱銷釘）插入這兩個(gè)物體的孔中便徑略小于孔徑的圓柱體（俗稱銷釘）插入這兩個(gè)物體的孔中便構(gòu)成了鉸鏈約束。構(gòu)成了鉸鏈約束。18建筑力學(xué)建筑力學(xué)19建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.4 1.3.4 鏈桿約束鏈桿約束鏈桿約束：鏈桿約束：

17、鏈桿就是兩端鉸接而中間不受力的剛性直桿鏈桿就是兩端鉸接而中間不受力的剛性直桿(自重自重忽略不計(jì)忽略不計(jì)) )，由此，由此而形成的約束稱為鏈桿約束。而形成的約束稱為鏈桿約束。需要注意的是：需要注意的是：這種約束只能限制物體沿鏈桿軸線方向上的移動，鏈桿可以受這種約束只能限制物體沿鏈桿軸線方向上的移動，鏈桿可以受壓也可以受拉，但不能限制物體沿其他方向的運(yùn)動和轉(zhuǎn)動，故壓也可以受拉，但不能限制物體沿其他方向的運(yùn)動和轉(zhuǎn)動，故其約束反力沿著鏈桿的軸線，其指向假設(shè)，如下圖所示。其約束反力沿著鏈桿的軸線，其指向假設(shè)，如下圖所示。或或ABPCBCBCNbNbNcNc20建筑力學(xué)建筑力學(xué) 工程上常遇到只受兩個(gè)力作用

18、而平衡的構(gòu)件，稱工程上常遇到只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱為為二力構(gòu)件二力構(gòu)件或或二力桿二力桿。21建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.5 1.3.5 固定鉸支座固定鉸支座FAXFAY 構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任何方向的移動，但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可見固定鉸支座的約束何方向的移動，但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可見固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，通過銷釘中心，方向未定，示意圖如下圖所示。通過銷釘中心，方向未定，示意圖如下圖所示。22建筑力學(xué)建筑力學(xué)231.3.6 1

19、.3.6 可動鉸支座可動鉸支座建筑力學(xué)建筑力學(xué) 構(gòu)件與支座用銷釘連接，而支座可沿支承面移動，這種約構(gòu)件與支座用銷釘連接，而支座可沿支承面移動，這種約束，只能約束構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動，而不能阻止束，只能約束構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動，而不能阻止構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動和沿支承面方向的移動。所以，它的約束構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動和沿支承面方向的移動。所以，它的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過銷釘?shù)闹行?，垂直于支承面，方向可能指向?gòu)件，也可能過銷釘?shù)闹行?，垂直于支承面，方向可能指向?gòu)件，也可能背離構(gòu)件，視主動力情況而定，示意圖如

20、下圖所示。背離構(gòu)件，視主動力情況而定，示意圖如下圖所示。24建筑力學(xué)建筑力學(xué)25建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.7 1.3.7 固定端支座固定端支座 示意圖如下圖所示，固定端支座一端完全嵌入墻中，而示意圖如下圖所示，固定端支座一端完全嵌入墻中，而另一端懸空，這樣的支座叫做固定端支座。另一端懸空，這樣的支座叫做固定端支座。在嵌固端，既不在嵌固端，既不能沿任何方向移動，也不能轉(zhuǎn)動，所以固定端支座除產(chǎn)生水能沿任何方向移動，也不能轉(zhuǎn)動，所以固定端支座除產(chǎn)生水平和豎直方向的約束反力外，還有一個(gè)約束反力偶平和豎直方向的約束反力外，還有一個(gè)約束反力偶( (力偶將在力偶將在第三章討論第三章討論) )。例如：。例如：電

21、線桿，懸臂粱，機(jī)床的卡盤電線桿，懸臂粱，機(jī)床的卡盤。模型模型結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖約束反力約束反力FAxFAyMA2627翻斗車翻斗車2829建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.4 1.4 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖 研究力學(xué)問題，首先要了解物體的受力狀態(tài)，即對物體進(jìn)研究力學(xué)問題，首先要了解物體的受力狀態(tài)，即對物體進(jìn)行受力分析，反映物體受力狀態(tài)的圖稱為行受力分析，反映物體受力狀態(tài)的圖稱為受力圖受力圖。 受力圖的繪制步驟為：受力圖的繪制步驟為： 1、確定研究對象；、確定研究對象； 2、取出研究對象；、取出研究對象； 3、在研究對象上畫出全部主動力、在研究對象上畫出全部主動力( (包括重力、彈性力包括

22、重力、彈性力) )； 4 4、分清約束類型，在研究對象上畫出所以約束反力。、分清約束類型，在研究對象上畫出所以約束反力。 5 5、檢查受力圖中有無多、漏、錯(cuò)的現(xiàn)象。、檢查受力圖中有無多、漏、錯(cuò)的現(xiàn)象。30例例如右圖，碾子重為如右圖，碾子重為W，拉力為，拉力為F，A、B處為光滑接觸，畫出碾子的受力分析圖。處為光滑接觸，畫出碾子的受力分析圖。WF解：（解：（1）取碾子為研究對象）取碾子為研究對象(如圖如圖a所示所示)。（2）畫主動力受力圖）畫主動力受力圖(如圖如圖b所示所示)。（3）畫約束反力受力圖）畫約束反力受力圖(如圖如圖c所示所示)。(a)WF(b)WFFNAFNB(c)A31例例如右圖，畫

23、出該構(gòu)件各部分的受力圖。如右圖，畫出該構(gòu)件各部分的受力圖。F解：（解：（1）取構(gòu)件）取構(gòu)件AB為研究對象，畫受力分析圖為研究對象，畫受力分析圖 (如圖如圖a所示所示)。（2）取構(gòu)件）取構(gòu)件BC為研究對象，畫受力分析圖為研究對象，畫受力分析圖 (如圖如圖b所示所示)。FFAxFAyFB(a)FBFC(b)32例例如右圖，不計(jì)自重的梯子放在光滑水平如右圖，不計(jì)自重的梯子放在光滑水平面上，畫出繩子、梯子各部分及整個(gè)系面上，畫出繩子、梯子各部分及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。統(tǒng)的受力圖。解：（解：（1）取繩子為研究對象，畫受力圖）取繩子為研究對象，畫受力圖(如圖如圖a所示所示) 。（2）梯子左部分受力圖）梯子左部

24、分受力圖(如圖如圖b所示所示)。（3）梯子右部分受力圖）梯子右部分受力圖(如圖如圖c所示所示)。（4）梯子左部分受力圖）梯子左部分受力圖(如圖如圖b所示所示)。FDFE(a)ABD(b)AC(c)ABC(d) 左右兩部分梯子在左右兩部分梯子在A處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫為什么在整體受力圖沒有畫? ?33FDFC(a)FAYFAXP1P2(b)FCD例例如右圖，水平均質(zhì)梁如右圖，水平均質(zhì)梁AB，重為，重為P1，電動，電動機(jī)重為機(jī)重為P2，不計(jì)桿，不計(jì)桿CD的自重，畫出桿的自重，畫出桿CD和梁和梁AB的受力圖。的受力圖。解：（解

25、：（1）取桿）取桿CD為研究對象，畫受力圖為研究對象，畫受力圖(如圖如圖a所示所示)。（2）取梁）取梁AB為研究對象，畫受力圖為研究對象，畫受力圖(如圖如圖b所示所示)。 如果將桿如果將桿CD受力圖還有其他形式嗎？若是有，梁受力圖還有其他形式嗎？若是有，梁AB的受力的受力圖又該怎么畫？圖又該怎么畫？ 34例例如圖，重如圖，重W的管子用自重不計(jì)的板的管子用自重不計(jì)的板AB和和BC支于鉛垂墻面上，板端受到支于鉛垂墻面上，板端受到固定鉸支座的約束。如所有接觸面都是光滑的，試分別劃出管子固定鉸支座的約束。如所有接觸面都是光滑的，試分別劃出管子O、板板AB及整體的受力圖。及整體的受力圖。解：（解：（1）

26、取管子）取管子O為研究對象（如圖為研究對象（如圖b所示），畫受力圖。所示），畫受力圖。FEOEWDFD(b)BACD(a)HEBAFAFEFB(c)BAFBWOFDFAE(d)（2）取板）取板AB為研究對象（如圖為研究對象（如圖c所示），畫受力圖。所示），畫受力圖。（3）取整體為研究對象（如圖）取整體為研究對象（如圖d所示），畫受力圖。所示），畫受力圖。 值得我們注意的是，在畫受力圖時(shí)，注意應(yīng)用二力平衡原理、三值得我們注意的是，在畫受力圖時(shí)，注意應(yīng)用二力平衡原理、三力平衡匯交定理；在畫系統(tǒng)受力圖時(shí)，只需要畫出該系統(tǒng)所受的外力力平衡匯交定理；在畫系統(tǒng)受力圖時(shí)，只需要畫出該系統(tǒng)所受的外力而不需要畫

27、出內(nèi)力。而不需要畫出內(nèi)力。35建筑力學(xué)建筑力學(xué) 畫受力圖時(shí)須注意以下幾點(diǎn)畫受力圖時(shí)須注意以下幾點(diǎn): : （1）確定受力物體及施力物體）確定受力物體及施力物體 （2）在分離體的簡圖上畫出全部主動力和約束力，選取的研）在分離體的簡圖上畫出全部主動力和約束力，選取的研 究對象是整個(gè)系統(tǒng)究對象是整個(gè)系統(tǒng) ，受力圖上不畫內(nèi)力，受力圖上不畫內(nèi)力 （3）畫約束力時(shí)，一定注意，應(yīng)分別根據(jù)每個(gè)約束單獨(dú)作用）畫約束力時(shí)，一定注意，應(yīng)分別根據(jù)每個(gè)約束單獨(dú)作用 時(shí)，由該約束本身特性來確定約束力的方向時(shí)，由該約束本身特性來確定約束力的方向 （4）受力圖上要標(biāo)明各力的名稱及作用點(diǎn)的位置，不要任意）受力圖上要標(biāo)明各力的名稱

28、及作用點(diǎn)的位置，不要任意 改變力的作用位置。改變力的作用位置。 （5）一般情況下，不要將力分解或合成。）一般情況下，不要將力分解或合成。 （6）畫受力圖時(shí)，要注意應(yīng)用二力平衡公理、三力平衡匯交）畫受力圖時(shí)，要注意應(yīng)用二力平衡公理、三力平衡匯交 定理及作用力與反作用力公理。定理及作用力與反作用力公理。36建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3 1.3 約束與約束反力約束與約束反力 約束：約束：限制物體運(yùn)動的物體稱為約束物體，簡稱約束。限制物體運(yùn)動的物體稱為約束物體，簡稱約束。 約束反力：約束反力：約束必然對被約束物體有力的作用，以阻礙被約約束必然對被約束物體有力的作用，以阻礙被約束物體的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，這種力稱

29、為約束反力，簡稱反力。束物體的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，這種力稱為約束反力，簡稱反力。 約束反力的約束反力的作用點(diǎn)作用點(diǎn)位于約束與被約束物體的連接或接觸處，位于約束與被約束物體的連接或接觸處，其其方向方向必與該約束所能阻礙物體的運(yùn)動方向相反。運(yùn)用這個(gè)必與該約束所能阻礙物體的運(yùn)動方向相反。運(yùn)用這個(gè)準(zhǔn)則，可確定約束反力的方向和作用點(diǎn)的位置。準(zhǔn)則，可確定約束反力的方向和作用點(diǎn)的位置。 37建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.1 1.3.1 柔索約束柔索約束柔索約束：柔索約束：用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運(yùn)動而構(gòu)成的用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運(yùn)動而構(gòu)成的約束。約束。需要注意的是：需要注意的是：這種約束作用是將物體

30、拉住，且柔索約這種約束作用是將物體拉住，且柔索約束只能受拉力，不能受壓力，所以約束反力一定通過接觸點(diǎn)，束只能受拉力，不能受壓力，所以約束反力一定通過接觸點(diǎn)，沿著柔體的中心線沿著柔體的中心線背離被約束物體背離被約束物體的方向，且恒為拉力，如下的方向，且恒為拉力，如下圖所示。圖所示。繩繩GTG38建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.2 1.3.2 光滑面約束光滑面約束光滑面約束：光滑面約束：當(dāng)兩物體在接觸處的摩擦力很小而略去不計(jì)時(shí)，當(dāng)兩物體在接觸處的摩擦力很小而略去不計(jì)時(shí)，其中一個(gè)物體就是另一個(gè)物體的光滑接觸面約束。其中一個(gè)物體就是另一個(gè)物體的光滑接觸面約束。需要注意的需要注意的是：是：這種約束不論接觸面的形

31、狀如何，都只能在接觸面的公法這種約束不論接觸面的形狀如何，都只能在接觸面的公法線方向上將被約束物體頂住或支撐住，所以光滑接觸面約束反線方向上將被約束物體頂住或支撐住，所以光滑接觸面約束反力的作用點(diǎn)位于接觸點(diǎn)處，其方向沿著接觸面的公法線力的作用點(diǎn)位于接觸點(diǎn)處，其方向沿著接觸面的公法線指向被指向被約束的物體約束的物體，即只能受壓不能受拉，如下圖所示。，即只能受壓不能受拉，如下圖所示。FNG39建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.3 1.3.3 鉸鏈約束鉸鏈約束 鉸鏈約束的約束性質(zhì)是限制物體平面運(yùn)動（不限制轉(zhuǎn)動），鉸鏈約束的約束性質(zhì)是限制物體平面運(yùn)動（不限制轉(zhuǎn)動），其約束反力是互相垂直的兩個(gè)力，指向任意假設(shè)，如

32、下圖所示。其約束反力是互相垂直的兩個(gè)力，指向任意假設(shè)，如下圖所示。FCYFCX 鉸鏈約束鉸鏈約束：在兩個(gè)物體上分別穿直徑相同的圓孔，再將一直：在兩個(gè)物體上分別穿直徑相同的圓孔，再將一直徑略小于孔徑的圓柱體（俗稱銷釘）插入這兩個(gè)物體的孔中便徑略小于孔徑的圓柱體（俗稱銷釘）插入這兩個(gè)物體的孔中便構(gòu)成了鉸鏈約束。構(gòu)成了鉸鏈約束。40建筑力學(xué)建筑力學(xué)41建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.4 1.3.4 鏈桿約束鏈桿約束鏈桿約束：鏈桿約束：鏈桿就是兩端鉸接而中間不受力的剛性直桿鏈桿就是兩端鉸接而中間不受力的剛性直桿(自重自重忽略不計(jì)忽略不計(jì)) )，由此，由此而形成的約束稱為鏈桿約束。而形成的約束稱為鏈桿約束。需要

33、注意的是：需要注意的是：這種約束只能限制物體沿鏈桿軸線方向上的移動，鏈桿可以受這種約束只能限制物體沿鏈桿軸線方向上的移動，鏈桿可以受壓也可以受拉，但不能限制物體沿其他方向的運(yùn)動和轉(zhuǎn)動，故壓也可以受拉，但不能限制物體沿其他方向的運(yùn)動和轉(zhuǎn)動，故其約束反力沿著鏈桿的軸線，其指向假設(shè)，如下圖所示。其約束反力沿著鏈桿的軸線，其指向假設(shè)，如下圖所示?；蚧駻BPCBCBCNbNbNcNc42建筑力學(xué)建筑力學(xué) 工程上常遇到只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱工程上常遇到只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱為為二力構(gòu)件二力構(gòu)件或或二力桿二力桿。43建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.5 1.3.5 固定鉸支座固定鉸支座FAXFAY 構(gòu)

34、件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任何方向的移動，但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可見固定鉸支座的約束何方向的移動，但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可見固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，通過銷釘中心，方向未定，示意圖如下圖所示。通過銷釘中心，方向未定，示意圖如下圖所示。44建筑力學(xué)建筑力學(xué)451.3.6 1.3.6 可動鉸支座可動鉸支座建筑力學(xué)建筑力學(xué) 構(gòu)件與支座用銷釘連接，而支座可沿支承面移動，這種約構(gòu)件與支座用銷釘連接，而支座可沿支承面移動，這種約束，只能約束構(gòu)件沿垂直于支承

35、面方向的移動，而不能阻止束，只能約束構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動，而不能阻止構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動和沿支承面方向的移動。所以，它的約束構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動和沿支承面方向的移動。所以，它的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過銷釘?shù)闹行?，垂直于支承面，方向可能指向?gòu)件，也可能過銷釘?shù)闹行?，垂直于支承面，方向可能指向?gòu)件，也可能背離構(gòu)件，視主動力情況而定，示意圖如下圖所示。背離構(gòu)件，視主動力情況而定，示意圖如下圖所示。46建筑力學(xué)建筑力學(xué)47建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.3.7 1.3.7 固定端支座固定端支座 示意圖如下圖所示，固定端支座一端完

36、全嵌入墻中，而示意圖如下圖所示，固定端支座一端完全嵌入墻中，而另一端懸空，這樣的支座叫做固定端支座。另一端懸空，這樣的支座叫做固定端支座。在嵌固端，既不在嵌固端，既不能沿任何方向移動，也不能轉(zhuǎn)動，所以固定端支座除產(chǎn)生水能沿任何方向移動，也不能轉(zhuǎn)動，所以固定端支座除產(chǎn)生水平和豎直方向的約束反力外，還有一個(gè)約束反力偶平和豎直方向的約束反力外，還有一個(gè)約束反力偶( (力偶將在力偶將在第三章討論第三章討論) )。例如：。例如：電線桿，懸臂粱，機(jī)床的卡盤電線桿，懸臂粱，機(jī)床的卡盤。模型模型結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖約束反力約束反力FAxFAyMA4849翻斗車翻斗車5051建筑力學(xué)建筑力學(xué)1.4 1.4 物體的受

37、力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖 研究力學(xué)問題，首先要了解物體的受力狀態(tài)，即對物體進(jìn)研究力學(xué)問題，首先要了解物體的受力狀態(tài)，即對物體進(jìn)行受力分析，反映物體受力狀態(tài)的圖稱為行受力分析，反映物體受力狀態(tài)的圖稱為受力圖受力圖。 受力圖的繪制步驟為：受力圖的繪制步驟為： 1、確定研究對象；、確定研究對象； 2、取出研究對象；、取出研究對象； 3、在研究對象上畫出全部主動力、在研究對象上畫出全部主動力( (包括重力、彈性力包括重力、彈性力) )； 4 4、分清約束類型，在研究對象上畫出所以約束反力。、分清約束類型，在研究對象上畫出所以約束反力。 5 5、檢查受力圖中有無多、漏、錯(cuò)的現(xiàn)象。、檢查受力圖

38、中有無多、漏、錯(cuò)的現(xiàn)象。52例例如右圖，碾子重為如右圖，碾子重為W，拉力為，拉力為F，A、B處為光滑接觸，畫出碾子的受力分析圖。處為光滑接觸，畫出碾子的受力分析圖。WF解：（解：（1）取碾子為研究對象）取碾子為研究對象(如圖如圖a所示所示)。（2）畫主動力受力圖）畫主動力受力圖(如圖如圖b所示所示)。（3）畫約束反力受力圖）畫約束反力受力圖(如圖如圖c所示所示)。(a)WF(b)WFFNAFNB(c)A53例例如右圖，畫出該構(gòu)件各部分的受力圖。如右圖，畫出該構(gòu)件各部分的受力圖。F解：（解：（1）取構(gòu)件）取構(gòu)件AB為研究對象，畫受力分析圖為研究對象，畫受力分析圖 (如圖如圖a所示所示)。（2）取構(gòu)件）取構(gòu)件BC為研究對象，畫受力分析圖為研究對象，畫受力分析圖 (如圖如圖b所示所示)。FFAxFAyFB(a)FBFC(b)54例例如右圖，不計(jì)自重的梯子放在光滑水平如右圖，不計(jì)自重的梯子放在光滑水平面上，畫出繩子、梯子各部分及整個(gè)系面上，畫出繩子、梯子各部分及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。統(tǒng)的受力圖。解：（解：（1）取繩子為研究對象，畫受力圖）取繩子為研究對象，畫受力圖(如圖如圖a所示所示) 。（2）梯子左部分受力圖）梯子左部分受力圖(如圖如圖b所示所示)。（3）梯子右部分受力圖）梯子右部分受力圖(如圖如圖c所示所示)。（4）梯子左