建筑力學(xué)課件-靜力學(xué)基礎(chǔ)

建筑力學(xué)第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)1．1力的模型力的定義：力是物體間的相互機械作用。物體間的相互機械作用可分為兩類：一類是物體間的直接接觸的相互作用，另外一類是物和物體間的相互作用。力的兩種作用效應(yīng)為：外效應(yīng)，也稱為運動效應(yīng)——使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變；內(nèi)效應(yīng)，也稱為變形效應(yīng)——使物體的形狀發(fā)生變化。靜力學(xué)研究物體的外效應(yīng)力的三要素大小、方向、作用點力的圖示法矢量：既有大小，又有方向的物理量；標(biāo)量：只有大小，沒有方向的物理量。力的圖示法可以用一帶箭頭的直線段將力的三要素表示出來第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)力系、等效力系、平衡力系力系：作用在物體上的一組力。等效力系：兩個力系對物體的作用效應(yīng)相同，則稱這兩個力系互為等效力系。平衡力系：若剛體在某力系作用下保持平衡，則這個力系稱為平衡力系。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)1．2靜力學(xué)概念1.二力平衡公理作用于剛體上的兩個力平衡的充分與必要條件是這兩個力大小相等、方向相反、作用線相同。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)

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。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。如繩索的兩端若受到一對大小相等、方向相反的拉力作用可以平衡，但若是壓力就不能平衡。3.力的平行四邊形法則作用于物體同一點的兩個力，可以合成為一個合力，合力也作用于該點，其大小和方向由以兩個分力為鄰邊的平行四邊形的對角線表示，即合力矢等于這兩個分力矢的矢量和。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)2.加減平衡力系公理

在作用于剛體上的已知力系上，加上或減去任意平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。推論1力的可傳性原理作用于剛體上某點的力，可沿其作用線任意移動作用點而不改變該力對剛體的作用效應(yīng)。3.作用力與反作用力公理兩個物體間相互作用的一對力，總是大小相等、方向相反、作用線相同，并分別而且同時作用于這兩個物體上。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)推論2三力平衡匯交定理作用于剛體上平衡的三個力，如果其中兩個力的作用線交于一點，則第三個力必與前面兩個力共面，且作用線通過此交點，構(gòu)成平面匯交力系。這是物體上作用的三個不平行力相互平衡的必要條件。1．3力在坐標(biāo)軸上的投影第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)已知合力求分力公式：已知分力求合力公式：第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)力投影的要點：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值為力的大小。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：1．4荷載荷載的定義——主動作用在結(jié)構(gòu)上的外力第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)荷載的分類1、荷載按其作用時間的長短分為

恒載（永久荷載）、活載（可變荷載和偶然荷載）。2、荷載按作用在結(jié)構(gòu)上的性質(zhì)分為

靜力荷載和動力荷載3、荷載按作用位置是否變化分為

移動荷載和固定荷載。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)4、荷載按其作用在結(jié)構(gòu)上的分布情況分為

分布荷載(Uniformload)和

集中荷載(Concentratedload)。集中荷載

分布范圍很小，可近似認為作用在一點的荷載；線分布荷載

沿直線或曲線分布的荷載（單位：N/m,KN/m）；面分布荷載

沿平面或曲面分布的荷載（單位：N/㎡，KN/m2）；體分布荷載

沿物體內(nèi)各點分布的荷載（單位：N/m3，KN/m3）。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)工程中，荷載的分布情況往往比較復(fù)雜，在很多情況下，都可簡化為沿直線和平面均勻分布的荷載進行分析計算。分布荷載

(Uniformload)的合力計算

分布荷載的合力作用在分布區(qū)域的中心，指向不變，其大小等于分布集度的大小q乘以分布范圍。1．5約束和約束反力第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)限制物體運動的物體稱為約束物體，簡稱約束(Support

)。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動或運動趨勢。這種力稱為約束反力(Reaction

)，簡稱反力。約束反力位于約束與被約束物體的連接或接觸處，其方向必與該約束所能阻礙物體的運動方向相反。運用這個準(zhǔn)則，可確定約束反力的方向和作用點的位置。

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靜力學(xué)1．柔體約束

用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運動而構(gòu)成的約束叫柔體約束。這種約束作用是將物體拉住，且柔體約束只能受拉力，不能受壓力，所以約束反力一定通過接觸點，沿著柔體中心線背離被約束物體的方向，且恒為拉力。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)2．光滑接觸面約束

當(dāng)兩物體在接觸處的摩擦力很小而略不計時，其中一個物體就是另一個物體的光滑接觸面約束。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，所以光滑接觸面的約束反力過接觸點，沿著接觸面的公法線指向被約束的物體，只能是壓力。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)3、光滑圓柱鉸鏈約束（簡稱鉸約束）

光滑圓柱鉸鏈約束的約束性質(zhì)是限制物體平面移動（不限制轉(zhuǎn)動），其約束反力是互相垂直的兩個力（本質(zhì)上是一個力），指向任意假設(shè)。

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靜力學(xué)4．鏈桿約束

鏈桿就是兩端鉸接而中間不受力的剛性直桿，由此所形成的約束稱為鏈桿約束。這種約束只能限制物體沿鏈桿軸線方向上的移動。鏈桿可以受拉或者是受壓，但不能限制物體沿其他方向的運動和轉(zhuǎn)動，所以，鏈桿約束的約束反力沿著鏈桿的軸線。第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

靜力學(xué)工程上將結(jié)構(gòu)或構(gòu)件連接在支承物上的裝置，稱為支座。在工程上常常通過支座將構(gòu)件支承在基礎(chǔ)或另一靜止的構(gòu)件上。支座對構(gòu)件就是一種約束。支座對它所支承的構(gòu)件的約束反力也叫支座反力。支座的構(gòu)造是多種多樣的，其具體情況也是比較復(fù)雜的，只有加以簡化，歸納成幾個類型，才便于分析計算。建筑結(jié)構(gòu)的支座通常分為固定鉸支座，可動鉸支座，和固定(端)支座三類。

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靜力學(xué)1）．固定鉸支座

圖1.18(a)是固定鉸支座的示意圖。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反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點，通過銷釘中心，方向未定。固定鉸支座的簡圖如圖1.18(b)所示。約束反力如圖1.18(c)所示，可以用FRA和一未知方向角α表示，也可以用一個水平力FXA和垂直力FYA表示。

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靜力學(xué)2）．可動鉸支座

圖l.20(a)是可動鉸支座的示意圖。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就是約束與被約束物體的接觸點、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，也可能背離構(gòu)件，視主動力情況而定。這種支座的簡圖如1.20(b)所示，約束反力如圖1.20(c)所示。

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靜力學(xué)3）．固定端支座

整澆鋼筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墻中，一端懸空如圖1.22(a)，這樣的支座叫固定端支座。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)生水平和豎直方向的約束反力外，還有一個約束反力偶(力偶將在第三章討論)。這種支座簡圖如圖1.22(b)所示，其支座反力表示如圖1.22(c)所示。

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靜力學(xué)1.6受力分析與受力圖