力學(xué)基礎(chǔ)-力學(xué)基本知識約束（建筑力學(xué)）

1.3約束與約束反力

在空間中運動，位移不受限制的物體稱為自由體。

對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體稱為約束體，簡稱約束。

約束是阻礙物體運動的物體，這種阻礙作用就是力的作用，并且這個力的作用方向總是與物體運動方向相反。

阻礙物體運動的力稱為約束反力，簡稱反力。約束的本質(zhì)是約束反力WFT

約束反力是被動力，大小取決于作用于物體的主動力，作用位置在約束與被約束物體的接觸面上。方向與約束所能限制的物體運動方向相反。在進行力學(xué)分析和計算中，用約束反力來代表約束對桿件的影響。物體受力一般可以分為兩類：一類是使物體運動或使物體有運動趨勢的力，稱為主動力。如重力、水壓力、土壓力、風(fēng)壓力等。在工程中通常稱主動力為荷載。另一類是約束對于物體的約束反力，也稱被動力。一般主動力是已知的，而約束反力是未知的。WWFTWWFNFT試指出下面物體的受力圖中的主動力和約束反力主動力約束反力主動力約束反力約束反力1）柔體約束由繩索、鏈條、皮帶、鋼絲等柔軟物體所構(gòu)的約束稱為柔體約束。這種約束只能阻止物體與繩索連接的一點沿繩索中心線離開繩索方向運動，而不能阻止這一點沿其它方向運動。二、常見約束的約束反力

柔體約束反力的作用點是物體與柔體的連接點，方位沿繩索的中心線，其指向背離物體，也就是說繩索只能受拉，常用FT表示

。柔索只能受拉力，又稱張力。柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。吊車的鋼絲繩斜拉索橋的鋼絲繩

光滑面約束反力的作用點是物體間的接觸點，其方向沿著光滑接觸面的公法線方向指向物體，即光滑面約束反力是體現(xiàn)為對被約束體所施加的壓力，通常用FN或N表示。2）光滑面約束

在相互接觸的物體上，如果接觸處很光滑，或者摩擦力很小可忽略不計，則就構(gòu)成了光滑接觸面約束。這種約束只能限制物體沿著光滑面公法線方向且指向光滑面的運動，而不能限制物體沿著光滑面的公法線運動或離開光滑面的運動。W0G光滑約束（接觸面法向壓力）G1G2NN1N2N1N2N3光滑面約束實例FNFNFN光滑面約束實例3）圓柱形鉸鏈約束

理想的圓柱形鉸鏈是由一個圓柱形銷釘插入兩個物體的光滑圓孔中構(gòu)成。并且認為銷釘和圓孔的表面都是光滑的。圓柱形鉸鏈約束限制物體在垂直銷釘軸線的平面內(nèi)沿任意方向的移動，但不能限制物體繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動。

圓柱形鉸鏈的約束反力作用于接觸點，并垂直于銷釘軸線通過銷釘中心，而方向未定。

圓柱鉸鏈的約束反力可用一個大小與方向均未知的力表示，也可用兩個相互垂直的未知分力FX、FY表示來表示，如圖所示。AFABABCCαACBCBFCFCxCBFCy4）鏈桿約束

鏈桿約束就是兩端用鉸鏈與物體（或支座）相連而中間不受外力的直桿。

鏈桿又稱二力桿。

鏈桿約束只能限制物體沿著中心線離開鏈桿中心線，而不能限制物體沿其它方向的運動。

鏈桿的約束反力作用線與鏈桿的軸線線重合，但指向未定，由受力情況而定。FAFBACBAB鏈桿約束CABABFAFB受力圖正確嗎?二力桿約束CABABFAFB二力桿約束CBDAABFBFA雙鉸鏈剛桿約束光滑球鉸鏈約束ABN

任何建筑結(jié)構(gòu)（構(gòu)件），都必須安置在一定的支承物上，才能承受荷載的作用，達到穩(wěn)固使用的目的。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，我們將構(gòu)建與基礎(chǔ)連接的裝置稱為支座。支座對構(gòu)件就構(gòu)成約束，支座對構(gòu)件的約束反力叫做支座約束反力。對實際支座進行簡化后，得到三種理想支座：固定鉸支座（鉸鏈支座）、可動鉸支座和固定端支座。支座及支座反力

1）固定鉸支座

用圓柱鉸鏈將構(gòu)件與基礎(chǔ)或另一靜止的構(gòu)件相連的支座稱為固定鉸支座。這種支座限制構(gòu)件沿任何方向移動，但不限制其繞A點的轉(zhuǎn)動。其約束反力的特點及表示方法與圓形鉸鏈相同，通過鉸鏈中心指向不定，用兩個X、Y正交分量表示。AFAxFAyFAAXAYA

建筑結(jié)構(gòu)中這種理想的支座是不多見的，通常把不能產(chǎn)生移動，只可能產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動的支座視為固定鉸支座。例如：一榀屋架，用預(yù)埋在混凝土墊塊內(nèi)的螺栓和支座連在一起，墊塊則砌在支座(墻)內(nèi)，這時，支座阻止了結(jié)構(gòu)的垂直移動和水平移動，但是它不能阻止結(jié)構(gòu)微小轉(zhuǎn)動。這種支座可視為固定鉸支座。2）可動鉸支座（輥軸支座）

在固定固定鉸支座的座體與支承面之間加輥軸就成為可動鉸支座，這種支座只能限制物體垂直于支承面方向運動。其約束反力通過銷釘中心，垂直于支承面，指向未定。BFB

一個擱置在磚墻上的梁；磚墻就是梁的支座，如略去梁與磚墻之間的摩擦力，則磚墻只能限制梁向下運動，而不能限制梁的轉(zhuǎn)動與水平方向的移動。這樣，就可以將磚墻簡化為可動鉸支座。

3）固定端支座（固定支座）

把構(gòu)件和支承物完全連接為一整體，構(gòu)件在固定端既不能沿任意方向移動，也不能轉(zhuǎn)動的支座稱為固定端支座。其約束反力為兩個正交分量FX、FY及一個約束反力偶M。AFAxFAyMA[1]既能阻止桿端的任何移動，也能阻止桿端轉(zhuǎn)動，其約束力必為一個方向未定的力和一個力偶。[2]

固定支座的約束力表示，其中力的指向及力偶的轉(zhuǎn)向都是假設(shè)的.細石混凝土填充4）定向