建筑力學(xué)上冊

1、11-21-2材料力學(xué)的基本假設(shè)材料力學(xué)的基本假設(shè)連續(xù)性假設(shè)連續(xù)性假設(shè)：認(rèn)為整個物體體積內(nèi)毫無空隙地充滿物質(zhì)認(rèn)為整個物體體積內(nèi)毫無空隙地充滿物質(zhì) 在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形體，而構(gòu)件一般均由固體材料制成，故構(gòu)件為變形體，而構(gòu)件一般均由固體材料制成，故構(gòu)件一般都是變形固體。一般都是變形固體。注意與剛體區(qū)別注意與剛體區(qū)別均勻性假設(shè)均勻性假設(shè)：認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能相同認(rèn)為物體內(nèi)的任何部分，其力學(xué)性能相同各向同性假設(shè)各向同性假設(shè)：認(rèn)為在物體內(nèi)各個不同方向的力學(xué)性能相同認(rèn)為在物體內(nèi)各個不同方向的力學(xué)性能相同2求圖示結(jié)構(gòu)的支座反力4

2、第一章第一章 緒論和基本概念緒論和基本概念 第二章第二章 第三章第三章 和扭轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn) 第四章第四章 5 建筑力學(xué)（二）建筑力學(xué)（二）本學(xué)期講授內(nèi)容本學(xué)期講授內(nèi)容6第一章第一章緒論和基本概念緒論和基本概念7材料力學(xué)簡史材料力學(xué)簡史傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)具有柱、梁、檁、椽的木制房屋結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)chun 8古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)建于遼代（建于遼代（10561056年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔塔高塔高9 9層共層共67.3167.31米，用木材米，用木材74007400噸噸900900多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒，現(xiàn)存唯一木塔多年來歷經(jīng)數(shù)次地震不倒

3、，現(xiàn)存唯一木塔9古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)都江堰安瀾索橋都江堰安瀾索橋 10古代建筑結(jié)構(gòu)古代建筑結(jié)構(gòu)建于隋代（建于隋代（605605年）的河北趙州橋年）的河北趙州橋橋長橋長64.464.4米，跨徑米，跨徑37.0237.02米，用石米，用石28002800噸噸11 高層建筑高層建筑鋼混結(jié)構(gòu)建筑，用鋼鋼混結(jié)構(gòu)建筑，用鋼7萬萬8千噸千噸 12 大跨度橋梁大跨度橋梁歷時四年修建，歷時四年修建，1937年通車，年通車，10萬多噸鋼材。萬多噸鋼材。 13橋梁結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)14航空航天器航空航天器15 材料力學(xué)的問題無處不在，所以我們需要學(xué)習(xí)和材料力學(xué)的問題無處不在，所以我們需要學(xué)習(xí)和研究。尤其是土木與建筑類

4、學(xué)生。研究。尤其是土木與建筑類學(xué)生。1.選擇什么樣的材料？選擇什么樣的材料？2.選擇什么樣的結(jié)構(gòu)形式？選擇什么樣的結(jié)構(gòu)形式？3.結(jié)構(gòu)尺寸？結(jié)構(gòu)尺寸？16強(qiáng)強(qiáng) 度度(strength)(strength)：抵抗破壞的能力抵抗破壞的能力剛剛 度度(stiffness)(stiffness)：抵抗變形的能力抵抗變形的能力穩(wěn)定性穩(wěn)定性(stability)(stability)：保持原有平衡保持原有平衡狀態(tài)的能力狀態(tài)的能力 構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不僅與構(gòu)件的構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不僅與構(gòu)件的形狀有關(guān)，而且與所用材料的形狀有關(guān)，而且與所用材料的力學(xué)性能力學(xué)性能有關(guān)，有關(guān)，因此除了理論分析，還必須有因

5、此除了理論分析，還必須有實驗。實驗。構(gòu)件的承載能力構(gòu)件的承載能力1-1材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)的任務(wù)17安全安全用材越少越好用材越少越好經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)任務(wù)任務(wù)：研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，為工程設(shè)計提供理論：研究構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，為工程設(shè)計提供理論 依據(jù)和計算方法。依據(jù)和計算方法。設(shè)計出的結(jié)構(gòu)要有承載能力設(shè)計出的結(jié)構(gòu)要有承載能力18重慶彩虹橋坍塌重慶彩虹橋坍塌典型案例：典型案例：19美國華盛頓州塔庫馬美國華盛頓州塔庫馬(Tacoma)大橋坍塌大橋坍塌1940.11.720比比薩薩斜斜塔塔21高高600米的廣州電視塔米的廣州電視塔2223242526小變形與線彈性范圍小變形與線彈性范圍A AB

6、 BC CF F12 遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小遠(yuǎn)小于構(gòu)件的最小尺寸，所以通過節(jié)點(diǎn)平衡求尺寸，所以通過節(jié)點(diǎn)平衡求各桿內(nèi)力時，把支架的變形各桿內(nèi)力時，把支架的變形略去不計。計算得到很大的略去不計。計算得到很大的簡化。簡化。彈性變形與塑性變形彈性變形與塑性變形27理論分析三方面：理論分析三方面：（a）平衡關(guān)系；）平衡關(guān)系； （b）物理關(guān)系；）物理關(guān)系； （c）幾何關(guān)系。）幾何關(guān)系。 材料的力學(xué)模型材料的力學(xué)模型 、的的，且在大多數(shù)場合下局限在，且在大多數(shù)場合下局限在范圍內(nèi)和范圍內(nèi)和條件下進(jìn)行研究條件下進(jìn)行研究 。28注意：變形體與剛體的區(qū)別注意：變形體與剛體的區(qū)別思考：理論力學(xué)中有關(guān)定理是否適用思考：理論力

7、學(xué)中有關(guān)定理是否適用?例如：材料力學(xué)中研究桿件的變形問題時，例如：材料力學(xué)中研究桿件的變形問題時，可否允許應(yīng)用力的可移性原理可否允許應(yīng)用力的可移性原理?變形不等效變形不等效力線平移定理：力線平移定理：變形不等效變形不等效力的可傳性公理：力的可傳性公理：291-31-3外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力、內(nèi)力及應(yīng)力的概念外力外力：按按外外力力作作用用的的方方式式體積力體積力: :是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力如物體的自重和慣性力如物體的自重和慣性力面積力面積力: :如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為到的水壓力等均為分布力分布力若外力作用面積遠(yuǎn)小于物

8、體表若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)面的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)的集中力。如火車輪對鋼軌的的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等壓力等按按時時間間分布力：分布力：集中力：集中力：靜載：靜載：動載：動載：緩慢加載（緩慢加載（a0a0）快速加快速加載（載（a0a0），或沖擊加載），或沖擊加載30 外力作用引起構(gòu)件內(nèi)部的附加相互作用力。外力作用引起構(gòu)件內(nèi)部的附加相互作用力。求內(nèi)力的方法截面法求內(nèi)力的方法截面法1 1、切、切2 2、留、留3 3、代、代4 4、平、平內(nèi)力內(nèi)力mm1F2F5F4F3F1F2F5F4F3F31以軸力為例以軸力為例F FF F1 1、軸力軸力：橫截面上的內(nèi)力：橫截

9、面上的內(nèi)力2 2、截面法求軸力、截面法求軸力m mm mF FF FN N切切: : 假想沿假想沿m-mm-m橫截面將桿橫截面將桿切開切開留留: : 留下左半段或右半段留下左半段或右半段代代: : 將拋掉部分對留下部分將拋掉部分對留下部分的作用用內(nèi)力代替的作用用內(nèi)力代替平平: : 對留下部分寫平衡方程對留下部分寫平衡方程求出內(nèi)力即軸力的值求出內(nèi)力即軸力的值 0 xFF FF FN N0FFNFFN32一點(diǎn)的應(yīng)力：當(dāng)面積趨于零時，平均應(yīng)力的大小和方向一點(diǎn)的應(yīng)力：當(dāng)面積趨于零時，平均應(yīng)力的大小和方向都將趨于一定極限，得到都將趨于一定極限，得到dAdFAFp lim0A應(yīng)力的國際單位為應(yīng)力的國際單位

10、為Pa 1N/mPa 1N/m2 2= 1Pa= 1Pa（帕斯卡）（帕斯卡） 1MPa = 101MPa = 106 6Pa 1GPa = 10Pa 1GPa = 109 9PaPa應(yīng)力總量應(yīng)力總量P P 可以分解成可以分解成: : 垂直于截面的分量垂直于截面的分量正應(yīng)力正應(yīng)力 平行于截面的分量平行于截面的分量切應(yīng)力切應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力A4F3FFC4F3FpC331-41-4位移、變形及應(yīng)變的概念位移、變形及應(yīng)變的概念F FC CD DE E位移位移線位移線位移角位移角位移變形變形線變形線變形角變形角變形應(yīng)變應(yīng)變線應(yīng)變線應(yīng)變切應(yīng)變切應(yīng)變A AA AECDDCECDDCCDCDDCmCDCDCDDClimECDm2ECD2limCDCEC CD DE EAA 341-5 1-5 構(gòu)件的分類構(gòu)件的分類 桿件的基本變形桿件的基本變形構(gòu)件的分類：構(gòu)件的分類：桿件、板殼桿件、板殼* *、塊體、塊體* *桿件桿件：直桿直桿：折桿折桿：曲桿曲桿：