第一章建筑力學(xué)緒論

第一章緒論內(nèi)容提要

本章介紹結(jié)構(gòu)的概念及其分類，建筑力學(xué)的研究對象和任務(wù)；剛體和變形固體的概念，變形固體的基本假設(shè)，以及桿件的變形形式。

1.1建筑力學(xué)的研究對象

1.2建筑力學(xué)的任務(wù)

1.3變形固體的基本假設(shè)1.4桿件的變形形式

本章內(nèi)容小結(jié)

建筑力學(xué)在建筑、橋梁、交通、水利、運(yùn)輸、港口、航天、航空、機(jī)械、電力等部門有著廣泛應(yīng)用。單擊畫面放映，按ESC退出1.1

建筑力學(xué)的研究對象1.結(jié)構(gòu)的概念荷載——主動作用于建筑物上的外力。

結(jié)構(gòu)——在建筑物中承受和傳遞荷載而起骨架作用的部分或體系。趙州橋紐約世貿(mào)中心悉尼歌劇院斜拉橋立交橋三峽大壩鉆井平臺東方明珠塔過江隧道工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件——組成結(jié)構(gòu)的元件。2.結(jié)構(gòu)的分類桿件結(jié)構(gòu)——由桿件組成的結(jié)構(gòu)。桿件結(jié)構(gòu)橋梁中的桁架單擊畫面放映，按ESC退出

桿件——長度遠(yuǎn)大于其橫截面的寬度和高度的構(gòu)件。

實(shí)體結(jié)構(gòu)——長、寬、高三個尺度為同一量級的結(jié)構(gòu)。水壩擋土墻蓄水池

板殼結(jié)構(gòu)——由薄板或薄殼組成的結(jié)構(gòu)。儲氣罐屋頂結(jié)構(gòu)3.桿件結(jié)構(gòu)的分類

平面桿件結(jié)構(gòu)——組成結(jié)構(gòu)的所有桿件的軸線都位于同一平面內(nèi)，并且荷載也作用于該平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。空間桿件結(jié)構(gòu)——組成結(jié)構(gòu)的所有桿件以及荷載不位于同一平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。本課程的研究對象——平面桿件結(jié)構(gòu)

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平衡狀態(tài)——物體相對于地球處于靜止或作勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。

力系——若干個力的總稱。

平衡力系——能使物體保持平衡狀態(tài)的力系。1.結(jié)構(gòu)的靜力分析1.2

建筑力學(xué)的任務(wù)平衡條件——平衡力系所必須滿足的條件。靜力分析——結(jié)構(gòu)在力系作用下處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件，可以由作用于物體上的已知力求出各未知力，這個過程稱為靜力分析。靜力分析是對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進(jìn)行其他力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。強(qiáng)度——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗破壞的能力。剛度——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗變形的能力。穩(wěn)定性——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力。2.結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算幾何組成分析——構(gòu)件必須按一定幾何組成規(guī)律組成結(jié)構(gòu)，以確保在預(yù)定荷載作用下，結(jié)構(gòu)能維持其原有的幾何形狀。3.結(jié)構(gòu)的幾何組成分析1.3變形固體的基本假設(shè)

1.3.1剛體與變形固體

1.

剛體——在外力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體。

●對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行靜力分析時，可以將它們看作剛體。

2.

變形固體——在外力的作用下產(chǎn)生變形的物體。

●對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算時，必須將它們看作變形固體。

1.3.2變形固體的基本假設(shè)

1.連續(xù)性——認(rèn)為在固體材料的整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì)。

●根據(jù)這個假設(shè)，在進(jìn)行理論分析時，與構(gòu)件性質(zhì)相關(guān)的物理量可以用連續(xù)函數(shù)來表示。

2.均勻性——認(rèn)為構(gòu)件內(nèi)各點(diǎn)處的力學(xué)性能是完全相同的。

●根據(jù)這個假設(shè)，在進(jìn)行分析時，可以從構(gòu)件內(nèi)任何位置取出一小部分來研究材料的性質(zhì)，其結(jié)果均可代表整個構(gòu)件。

3．各向同性——認(rèn)為構(gòu)件內(nèi)的一點(diǎn)在各個方向上的力學(xué)性能是相同的。

●根據(jù)這個假設(shè)，當(dāng)獲得了材料在任何一個方向的力學(xué)性能后，就可將其結(jié)果用于其他方向。

4.線彈性——外力與變形之間符合線性關(guān)系。

●根據(jù)這個假設(shè)，可以應(yīng)用胡克定律來分析力與變形的關(guān)系。

5.小變形——認(rèn)為變形量是很微小的。

●根據(jù)這個假設(shè)，在研究構(gòu)件的平衡和運(yùn)動規(guī)律時仍可以直接利用構(gòu)件的原始尺寸來計(jì)算。在研究和計(jì)算變形時，變形的高次冪項(xiàng)也可忽略。1.4桿件的基本變形形式

1.4.1基本變形

1.軸向拉伸和壓縮

2.剪切

3.扭轉(zhuǎn)

4.彎曲如果在直桿的兩端各受到一個外力F的作用，且二者的大小相等、方向相反、作用線與桿件的軸線重合，那么桿的變形主要是沿軸線方向的伸長或縮短，這種變形稱為軸向拉伸或壓縮。1.軸向拉伸和壓縮如果直桿上受到一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力沿垂直于桿軸線方向作用時，桿件的橫截面沿外力的方向發(fā)生相對錯動，這種變形稱為剪切。2.剪切如果在直桿的兩端各受到一個外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面與桿件的軸線垂直，那么桿件的橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，這種變形稱為扭轉(zhuǎn)。3.扭轉(zhuǎn)如果直桿在兩端各受到一個外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都與包含桿軸的某一縱向平面重合，或者是受到在縱向平面內(nèi)作用的垂直于桿軸線的外力作用時，桿件的軸線就要變彎，這種變形稱為彎曲。4.彎曲純彎曲橫力彎曲1.4.2組合變形

組合變形——同時發(fā)生兩種或兩種以上基本變形形式的組合。工程實(shí)際中常見的組合變形形式有：斜彎曲（或稱雙向彎曲）、拉（壓）與彎曲的組合、彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合等。斜彎曲（或稱雙向彎曲）壓縮與彎曲的組合彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合小結(jié)

1.建筑力學(xué)的研究對象建筑力學(xué)的研究對象是桿件結(jié)構(gòu)，本課程限于平面桿件結(jié)構(gòu)。

2.建筑力學(xué)的任務(wù)建筑力學(xué)的任務(wù)是研究結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題，為此提供相關(guān)的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為構(gòu)件選擇合適的材料、合理的截面形式及尺寸以及研究結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律和合理形式，以確保安全和經(jīng)濟(jì)兩方面的要求。

3.變形固體的基本假設(shè)