建筑力学_Chapter1

1同济大学航空航天与力学学院聂国隽Nieguojun建筑力学2建筑力学理论力学中的静力学材料力学结构力学本学期3课程性质本课程是工科大学重要的承先启后的技术基础课(1)可直接应用于道路、桥梁、建筑、航空航天以及工程机械中单根构件的设计(2)在基础课与专业课之间起桥梁作用，为学习后续课程（如：建筑结构、弹性力学、机械原理等）打下基础(3)本课程的研究方法为今后的学习工作有帮助课程特点特点：“三多”——概念多、公式多、计算多应注意在学习过程中及时归纳总结4课程的研究方法1.经典的理论分析和实验研究相结合•材料的力学性质(材料在外力作用下的变形规律)需要通过试验获得•一些理论以实验结果得出的某些假设为前提2.现代的计算机方法•例如：5飞鸟与空中客车机翼相撞61.上课适当作一些笔记，特别是一些补充例题及其解题思路及方法课程要求2.平时注意观察，对一般建筑结构有初步了解3.学会处理力学问题的一般方法——由实际问题抽象出力学模型，对力学模型进行分析，运用有关定理解决问题，框图如下：7工程问题力学模型数学模型分析计算力学知识工程经验力学知识力学知识数学工具符合实际结束否是力学问题的一般解决思路8材料力学教学实验同济大学航空航天与力学学院力学实验中心辅助教材建筑力学练习册同济大学航空航天与力学学院力学编91-1.建筑力学的任务和内容1-2.刚体、变形固体及基本假设1-3.杆件变形的基本形式1-4.荷载的分类第一章绪论101-1-1结构与构件结构：在土木工程中，承受和传递载荷并起骨架作用的部分。结构的分类：按照几何特征（1）杆系结构----建筑力学的研究对象（2）薄壁结构（3）实体结构进一步分类§2-2-211平面杆系结构的分类——按几何及受力特征梁:直杆,以受弯为主.刚架:直杆,多根杆件相连,杆件以受弯为主,结点为刚结点或部分铰结点.拱:曲线,以轴力为主.桁架:直杆,铰结点,荷载作用于结点,只有轴力.组合结构:由只承受轴力的桁架杆件与以受弯为主的梁或刚架杆件组合而成.12构件：组成结构的单个部件。13早期拱形建筑14现代拱形建筑穿山隧道地铁车站穿山隧道地铁车站15应县木塔建于1056年比萨斜塔建于1173－1370年早期建筑的特点：高度低，跨度小，承载能力低，材料为砖石和木材。早期筒体结构16吉隆坡双塔大厦高度：452米材料：钢筋混凝土现代筒体结构建筑物高度增加,会产生什么新问题？171-1-2.建筑力学的任务研究使建筑结构安全、正常工作且符合经济要求的理论和计算方法（1）静力学基础：物体受力分析、力系简化和平衡问题、几何组成规律等（1-4章）（2）内力分析——静定结构（6章）（3）强度、刚度、稳定性问题(其余章节)（4）超静定结构的内力分析（12-13章）具体内容：18例如:吊车梁在计算两端的支承力时，吊车梁可简化为刚体吊车梁承载力分析时简化为变形体，须满足强度,刚度,稳定性要求191-2.刚体、变形固体及其基本假设结构、构件------物体刚体变形体刚体：外力作用下形状和大小均不发生改变，即物体内部任意两点之间的距离始终保持不变。研究平衡问题及求解内力问题时的力学模型研究平衡问题及求解内力问题时的力学模型20变形体：外力作用下物体的几何形状和尺寸均会发生一定程度的改变，变形成为所研究问题的主要因素时，视为变形固体。弹性变形塑性变形研究构件的承载能力及超静定问题时的力学模型21理想变形固体的基本假设物质微观结构的不连续性、不均匀性及各向异性。22理想变形固体的基本假设连续性假设均匀性假设各向同性假设几何方面的假设:小变形假设材料性质的假设:23连续性：在构件所占有的空间内处处充满物质构件内的一些物理量（例如各点的位移）可用坐标的连续函数表示，从而可以使用高等数学的方法进行研究。当空穴与缺陷不能忽略时，采用断裂力学方法专门研究。24均匀性：构件内各处的力学性质完全相同研究物体时可取出任意一小部分来分析研究，然后把分析结果用于整个物体。25各向同性：材料在各个不同方向都具有相同的力学性质研究了材料任一方向的力学性质后，就可以将其结论用于其他任何方向。26小变形：变形与原始尺寸相比是很微小的。可按结构的原有几何形状与尺寸，建立平衡方程.可采用切线代替圆弧的方法确定节点位移。ABCFδ1δ2271-3.杆件变形的基本形式杆件的几何特性基本变形形式(1)轴向拉压(2)剪切(3)扭转(4)弯曲28轴向拉伸和压缩：受力特点：外力作用线与杆轴重合变形特点：杆件的长度发生伸长或缩短29剪切：受力特点：由大小相等、方向相反、作用线垂直于杆轴并相距很近的一对外力所引起变形特点：杆件的两部分沿外力作用方向发生相对的错动30扭转：受力特点：由一对大小相等、转向相反、作用面垂直于杆轴的力偶所引起变形特点：杆件任意两个横截面发生绕杆件轴线的相对转动。31弯曲：受力特点：由垂直于杆轴的横向力作用，或作用于杆轴平面内的力偶引起变形特点：杆件的轴线由直线变为曲线。321-4.荷载的分类[反力]荷载和反力是一个矛盾的两个方面。例如：结构外力331-4.荷载的分类按作用时间久暂按分布情况—或作用范围按作用性质荷载恒载如结构自重,结构覆盖材料重量,土压力等活载如风荷载,雪荷载,积灰荷载,人员,临时设备等荷载分布荷载(作用在体积、面积和线段上)集中荷载(作用某点上)静力荷载如结构自重,一般的活荷载动力荷载如地震荷载,动力设备的荷载等荷载例如：34分布荷载35集中荷载F1F236•实际上要经一个几何点来传递作用力是不可能的，集中力只是作用于一个小区域上的分布力，一切真实力都是分布力。ABCP•集中力只是分布力在一定条件下的理想化模型,能否进行这种简化主要取决于我们所研究的问题的性质。37本章结束作业：练习册第一章