建筑力學(xué)基礎(chǔ)

第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)1.1力的性質(zhì)、力在坐標(biāo)軸上的投影力(Force)是物體間相互的機(jī)械作用

力對(duì)物體作用效應(yīng)(Effectofanaction)：一是使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，叫做力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)或外效應(yīng)。二是使物體的形狀發(fā)生改變，叫做力的變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)。1.1.1力的定義力的大小、力的方向、力的作用點(diǎn)。1.1.3力的圖示法1.1.2力的三要素：力具有大小和方向，所以說力是矢量(vector)。可以用一帶箭頭的直線段將力的三要素表示出來，如圖1.1所示。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)力的定義力是物體間相互間的機(jī)械作用。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)力的效應(yīng)使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，叫做力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)或外效應(yīng)。使物體的形狀發(fā)生改變，叫做力的變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)。力的三要素力的大小、方向、作用點(diǎn)稱為力的三要素。力的表示法

力是一個(gè)矢量，用帶箭頭的直線段來表示，如右圖所示（虛線為力的作用線）。力的單位

力的國際單位是牛頓(N)或千牛頓（kN）。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)力系的定義

作用于同一個(gè)物體上的一組力。

力系(Systemofforces)的分類

各力的作用線都在同一平面內(nèi)的力系稱為平面力系；各力的作用線不在同一平面內(nèi)的力系稱為空間力系。平面力偶系：若干個(gè)力偶(Couple)（一對(duì)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。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)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。平面力系的分類平面平行力系：

各力作用線平行的力系。平面一般力系：

各力作用線既不匯交又不平行的平面力系。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)等效力系

(Equivalentforcesystem)

指兩個(gè)力(系)對(duì)物體的作用效果完全相同。平衡力系(Equilibriumforcesystem)

力系作用下使物體平衡的力系。合力與分力若一個(gè)力與一個(gè)力系等效。則這個(gè)力稱為該力系的合力，而力系中的各個(gè)力稱為該合力的一個(gè)分力。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)剛體(Rigidbody)

在任何外力的作用下，大小和形狀始終保持不變的物體。例如: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1/700～1/900。物體的微小變形對(duì)于研究物體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——?jiǎng)傮w第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)力在坐標(biāo)軸上的投影已知合力求分力公式：已知分力求合力公式：第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)例1.1試求圖1.3中各力在軸上的投影，投影的正負(fù)號(hào)按規(guī)定觀察判定。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)例1.1題解：第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)例1.1題解：力投影的要點(diǎn)：

力平移力在坐標(biāo)軸上投影不變；力垂直于某軸，力在該軸上投影為零；力平行于某軸，力在該軸上投影的絕對(duì)值為力的大小。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)合力投影定理：

平面匯交力系的合力在任一軸上的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。即：二力平衡公理

作用在同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要和充分條件是，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。

第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)上述的二力平衡公理對(duì)于剛體是充分的也是必要的，而對(duì)于變形體只是必要的，而不是充分的。如圖1.5所示的繩索的兩端若受到一對(duì)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。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)受二力作用而處于平衡的桿件或構(gòu)件

稱為二力桿件（簡稱為二力桿）或二力構(gòu)件。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)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，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效果。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)力的可傳性原理

作用于剛體上的力可沿其作用線移動(dòng)到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不會(huì)改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)力的平行四邊形法則(Parallelogramofforces)

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(duì)角線矢量來表示。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)三力平衡匯交定理

一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)。第1章建筑力學(xué)基礎(chǔ)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，方向相反，沿同一直線且分別作用在這兩個(gè)物體上。任何建筑和物在施工私過程中以滲及建成后汁的使用過涂程中，都泛要受到各叫種各樣的踩作用，這瓶種作用造菠成建筑物父整體或局證部發(fā)生變圖形、位移歉甚至破壞級(jí)。例如，演建筑物各棕部分的自譜重、人和凳設(shè)備的重按力、風(fēng)力摔、地震，充溫度變化但等等。其棋中建筑物欣的自重、仰人和設(shè)備田的重力、泊風(fēng)力等作炒用稱為直接作用，在工程暫上稱為荷載(Load)；而地震鉗，溫度變冊(cè)化等作用幫稱為間接作用。工程中價(jià)，有時(shí)不燭嚴(yán)格區(qū)分另直接作用妻或間接作預(yù)用，對(duì)引蹄起建筑物書變形、位待移甚至破栗壞的作用但一概稱之池為荷載。第1章疑建斃筑力學(xué)基途礎(chǔ)在工程中慕，作用在渡結(jié)構(gòu)上的瘡荷載是多種多樣估的。為貼了便于礦力學(xué)分衰析，需遣要從不同的角度符，將它們防進(jìn)行分類性。1、荷載培按其作用殊時(shí)間的長述短分為永久荷合載(Dead側(cè)loa刊d)、可變母荷載(Imp貸ose矛dl烘oad)和偶然美荷載。3、荷載虹按作用位伏置是否變驕化分為移動(dòng)荷蛇載和固醋定荷載評(píng)。2、荷隔載按作扣用在結(jié)塌構(gòu)上的蜘性質(zhì)分返為靜力荷痕載(Ste亡ady憲lo垃ad)和動(dòng)力稍荷載(Dyn雨ami洲cl有oad)第1章五建攝筑力學(xué)基糾礎(chǔ)荷載的分維類4、荷巴載按其猛作用在伸結(jié)構(gòu)上江的分布緊情況分臉為分布荷龍載(Unif箏orm竹load)和集中荷偏載(Con哄cen談tra冒ted郊lo變ad)。集中荷載分布范圍斗很小，可揀近似認(rèn)為盡作用在一愁點(diǎn)的荷載錄；線分布荷素載沿直線怒或曲線做分布的辯荷載（蒙單位：準(zhǔn)KN/付m）；面分布嗎荷載沿平面或漏曲面分布紛的荷載（正單位：K詞N/m2）；體分布荷艷載沿物體茄內(nèi)各點(diǎn)盞分布的張荷載（高單位：雪KN/蔬m3）。第1章座建井筑力學(xué)基朋礎(chǔ)工程中，塌荷載的分守布情況往賽往比較復(fù)壓雜，

在謀很多情況追下，都可畢簡化為沿宅直線和平花面

均勻誕分布的荷綠載進(jìn)行分哭析計(jì)算。分布荷判載(Uni修form尊loa傷d)的合力指計(jì)算分布荷慚載的合斬力作用流在分布蓮區(qū)域的牽中心，穿指向框不變，獄其大小終等于分較布集度蠅的大倚小q乘以分電布范圍稅。第1章呼建贊筑力學(xué)基顧礎(chǔ)約束反咬力位于輩約束與繭被約束價(jià)物體的阻連接或權(quán)接觸處校，其方今向必與世該約束句所能阻阻礙物體千的運(yùn)動(dòng)懶方向相惹反。運(yùn)濤用這個(gè)灰準(zhǔn)則，景可確定診約束反擇力的方煎向和作拍用點(diǎn)的貫位置。約束與劈燕約束反篩力第1章怨建挎筑力學(xué)基熟礎(chǔ)限制物體妻運(yùn)動(dòng)的物坑體稱為約歌束物體，皇簡稱約束(Sup近por換t)。約束廉必然對(duì)招被約束司物體有飲力的作善用，以鼓阻礙被猾約束物簽體的運(yùn)嚴(yán)動(dòng)或運(yùn)檢動(dòng)趨勢煎。這種矮力稱為約束反力(Reac弟tion)，簡稱蘆反力。用柔軟的徒皮帶、繩讀索、鏈條次阻礙物體躍運(yùn)動(dòng)而構(gòu)葵成的約束滋叫柔體約子束。這種梁約束作用夾是將物體宵拉住，且棗柔體約束軍只能受拉便力，不能宏受壓力，景所以約束瓜反力一定裁通過接觸薦點(diǎn)，沿著載柔體中心蹄線背離被耽約束物體干的方向，迷且恒為拉揉力，如圖厲1.14逮中的力。第1章調(diào)建筑伙力學(xué)基示礎(chǔ)1．柔體意約束當(dāng)兩物體胞在接觸處圾的摩擦力惡很小而略雄不計(jì)時(shí)，穿其中一個(gè)栽物體就是仇另一個(gè)物足體的光滑告接觸面約叛束。這種春約束不論魚接觸面的合形狀如何還，都只能碰在接觸面寄的公法線戀方向上將王被約束物界體頂住或領(lǐng)支撐住，憐所以光滑體接觸面的哥約束反力及過接觸點(diǎn)宏，沿著接脾觸面的公耀法線指向輸被約束的從物體，只狗能是壓力哥，如圖1挺.15中叨的力。第1章竭建筑制力學(xué)基示礎(chǔ)2．光昌滑接觸勒面約束光滑圓宅柱鉸鏈論約束的嘴約束性鋸質(zhì)是限是制物體邪平面移蝴動(dòng)（不載限制轉(zhuǎn)待動(dòng)），徒其約束璃反力是懲互相垂來直的兩熄個(gè)力（閑本質(zhì)上火是一個(gè)光力），倍指向任喘意假設(shè)習(xí)。XYR第1章我建廚筑力學(xué)基梯礎(chǔ)3、光厲滑圓柱蕩鉸鏈約鍬束（簡唉稱鉸約盜束）鏈桿就稍是兩端翼鉸接而微中間不何受力的兩剛性直糟桿，由沫此所形漿成的約響束稱為傳鏈桿約悠束。這熱種約束崖只能限室制物體筆沿鏈桿贏軸線方扶向上的杯移動(dòng)。詳鏈桿可油以受拉鄙或者是五受壓，誕但不能樓限制物句體沿其裹他方向朝的運(yùn)動(dòng)紐奉和轉(zhuǎn)動(dòng)橫，所以抽，鏈桿恒約束的鋪約束反濱力沿著艙鏈桿的邊軸線，秧其指向強(qiáng)假設(shè)。第1章皆建筑僵力學(xué)基固礎(chǔ)4．鏈桿果約束第1章都建筑載力學(xué)基芒礎(chǔ)工程上黎將結(jié)構(gòu)拍或構(gòu)件肢連接在肚支承物輸上的裝脫置，稱振為支座。在工雄程上常地常通過嚇支座將烈構(gòu)件支揮承在基用礎(chǔ)或另螺一靜止怕的構(gòu)件偶上。支他座對(duì)構(gòu)辟件就是井一種約寇束。支何座對(duì)它看所支承獄的構(gòu)件丈的約束露反力也岡叫支座反跟力。支座的瓜構(gòu)造是多隨種多樣的嗓，其具體準(zhǔn)情況也是贏比較復(fù)雜葡的，只有倉加以簡化節(jié)，歸納成俊幾個(gè)類型布，才便于朗分析計(jì)算姿。建筑結(jié)構(gòu)盯的支座通聲常分為固定鉸支顯座，可動(dòng)鉸支厚座，和固定(端賄)支座三類。圖1.1雀8(a)拉是固定鉸支首座的示意窩圖。構(gòu)件款與支座欠用光滑胞的圓柱為鉸鏈聯(lián)死接，構(gòu)暑件不能呆產(chǎn)生沿膀任何方落向的移予動(dòng)，但掏可以繞太銷釘轉(zhuǎn)竟動(dòng)，可侵見固定綿鉸支座叉的約束厚反力與季圓柱鉸卡鏈約束踩相同，巾即約束盡反力一繪定作用曉于接觸誦點(diǎn)，通亦過銷釘具中心，境方向未該定。固定鉸陷支座的捉簡圖如圖1問.18艱(b)煌所示。約束反仿力如圖1.連18(c添)所示，當(dāng)可以用FRA和一未知繪方向角α表示，運(yùn)也可以用捎一個(gè)水平姓力FXA和垂直力創(chuàng)FYA表示。第1章蜻建筑宇力學(xué)基能礎(chǔ)1．固夏定鉸支唇座圖l.2河0(a)伐是可動(dòng)鉸恥支座的柴示意圖。構(gòu)件江與支座夠用銷釘約連接，亦而支座惜可沿支趕承面移垂動(dòng)，這禍種約束晨，只能需約束構(gòu)鎖件沿垂療直于支縱承面方柳向的移膚動(dòng)，而烘不能阻忍止構(gòu)件個(gè)繞銷釘炊的轉(zhuǎn)動(dòng)尖和沿支泛承面方濁向的移墓動(dòng)。所本以，它呆的約束末反力的逮作用點(diǎn)經(jīng)就是約嶄束與被牽約束物蜘體的接抵觸點(diǎn)、念約束反杠力通過住銷釘?shù)姆行模瑧M垂直于嚴(yán)支承面注，方向戶可能指厲向構(gòu)件誦，也可旺能背離搜構(gòu)件，奸視主動(dòng)般力情況含而定。劃這種支座的簡守圖如1.2畢0(b)什所示，約束反腥力如圖1.熄20(c間)所示。第1章歡建日筑力學(xué)基潑礎(chǔ)2．可動(dòng)給鉸支座第1章訓(xùn)建筑艱力學(xué)基判礎(chǔ)整澆鋼犬筋混凝蔬土的雨構(gòu)篷，它歇的一端今完全嵌拍固在墻集中，一奴端懸空便如圖1衡.22酷(a)猾，這樣峰的支座您叫固定端米支座。在嵌太固端，沈既不能畜沿任何轎方向移裁動(dòng)，也幕不能轉(zhuǎn)造動(dòng)，所庸以固定飾端支座探除產(chǎn)生私水平和便豎直方煉向的約律束反力沸外，還西有一個(gè)華約束反技力偶(費(fèi)力偶將盛在第三屆章討論澤)。這襪種支座簡絨圖如圖1.