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绪论部分荷载：直接施加在结构上的力，在工程上统称荷载。结构：在建筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分。构件：组成结构的每一个部分。平衡状态：建筑的结构及组成结构的各构件，都相对于地面保持着静止状态，这种状态在工程上称为平衡状态。要保证构件的正常工作，必须同时满足三个要求：1）在荷载作用下构件不发生破坏，即应具有足够的强度2）在荷载作用下构件所产生的变形在工程的允许范围内，即应具有足够的刚度3）承受荷载作用时，构件在其原有形状下应保持稳定，即应具有足够的稳定性※构件的强度、刚度和稳定性统称为构件的承载能力建筑力学的任务是：研究和分析作用在结构（或构件）上力与平衡的关系，结构（或构件）的内力、应力、变形的计算方法以及构件的强度、刚度与稳定条件，为保证结构（或构件）既安全可靠又经济合理提供计算理论依据。杆系结构：由杆件组成的结构。建筑力学：是由研究建筑结构的力学计算理论和方法的一门科学。第一章静力学的基本概念力的定义：力是物体间的相互机械运动。用一个带有箭头的有向线段来表示一个力（注意作用点的位置）物体在受到力的作用后，产生的效应可以分成两种：外效应，也称为运动效应，使物体的运动状态发生改变。内效应，也称为变形效应，使物体的形状发生变化。力的三要素：大小、方向、作用点力的大小反应物体之间的相互机械作用的强弱程度力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向力的作用点是指力在物体的作用位置当接触面面积很小时，则可以将微小面积抽象为一个点，这个点称为力的作用点。该作用力称为集中力；反之，如果接触面积较大而不能忽略时，则力在整个接触面上分布作用，此时的作用力称为分布力。分布力的大小用单位面积上的力的大小来度量，称为荷载集度。力是矢量，记作F刚体：在外力的作用下，不发生形变的物体。平衡：在外力作用下，物体相对于地球保持静止或匀速直线运动状态，我们就称物体在外力作用下保持平衡。力系分类汇交力系：力系中各力作用线汇交于一点力偶系：力系中各力可以组成若干力偶或力系由若干力偶组成平行力系：力系中各力作用线相互平行一般力系：力系中各力作用线既不完全交于一点，也不完全相互平行等效力系：若某一力系对物体产生的效应，可以用另一个力系来代替，则这两个力系称为等效力系。合力：当一个力与一个力系等效时，则称该力为此力系的合力。分力：力系中的每一个力称作该力系合力的分力。平衡力系：若刚体在某力系作用下保持平衡，则该力系称为平衡力系。平衡条件：使刚体保持平衡时，力系所需满足的条件称为力系的平衡条件二力平衡公理：（只适用于刚体）作用于刚体上的两个力平衡的充要条件是这两个力大小相等，方向相反，作用线在一条直线上。二力杆：在两个力的作用下保持平衡的杆件※二力杆的两个力一定在两作用点的连线上等值作用（与杆件形状无关）加减平衡力系公理：（只适用于刚体）在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任意一个平衡力系，而不改变该力系对刚体的作用效应。力的可传性原理：（只适用于刚体）作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。三力平衡汇交定理：（只适用于刚体）一刚体受不平行的三个力作用而平衡时，此三力的作用线必共面且汇交于一点。力的平行四边形法则：作用于物体同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由以两个分力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。作用力与反作用力公理：两个物体间相互作用的一对力，总是大小相等，方向相反，作用线相同，并分别而且同时作用于这两个物体上。约束：限制物体运动或运动趋势的装置。约束反力：由约束发出的限制物体运动或运动趋势的力※约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋势的方向相反，作用点就在约束与被约束物体的接触点上。主动力：凡是能主动引起如题运动或使物体有运动趋势的力，称作主动力。（作用在工程结构上的主动力又称为荷载）柔索约束：由柔软而不计自重的绳索等构成的约束。第二章平面汇交力系力多边形：由各分力和合力构成的多边形。※在作里多边形时，按不同顺序画各分力，只会影响力多边形的形状，但不会影响合成的最后结果。※平面汇交力系合成的最终结果是一个合力，合力的大小和方向等于力系中各分力的矢量和。※平面汇交力系平衡的充要条件是：平面汇交力系的合力等于零※平面汇交力系平衡的充要几何条件是：力多边形自行闭合※平面汇交力系平衡的充要解析条件是：力系中各分力在任意两个坐标轴上投影的代数和分别等于零※力在坐标轴上的投影：有正负号规定的线段长度第三章力矩与平面力偶系※平面汇交力系的合力对平面内任一点之矩等于该力系中的各分力对同一点之矩的代数和。力偶：大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力力偶臂：力偶的两个力作用线间的垂直距离力偶作用面：力偶的两个力所构成的平面力偶基本性质：1.力偶没有合力，不能用一个力来代替2.力偶在任一坐标轴上的投影代数和都为03.力偶对其作用面内任一点之矩都等于力偶矩，与矩心位置无关4.同一平面内的两个力偶，如若它们的力偶矩的大小一致，方向相同，则这两个力偶等效，称为力偶的等效性5.在保持力偶矩的大小和转向不变的条件下，力偶可在其作用面内任意移动，或者是任意改变力偶中的力的大小与力偶臂的长短，而不会改变力偶对物体的转动效应。力偶的三要素：力偶矩的大小、力偶的转向、力偶作用面平面力偶系平衡的充要条件是：力偶系中所有各力偶矩的代数和等于0第四章平面一般力系平面一般力系的定义：指各力的作用线位于同一平面内任意分布的力系力的平移定理：作用在刚体上的力F，可以平移到同一刚体上的任一点O，但必须加一个力偶，其力偶矩等于原力F对新作用点O之矩※力的平移定理是一般力系向一点简化的理论依据，也是分析力对物体作用效应的一个重要方法※平面一般力系向作用面内任一点简化的结果，是一个力和一个力偶，这个力作用在简化中心（上文提到的点），它的矢量称为原力系的主矢，并等于原力系中各力的矢量和；这个力偶的力偶矩称为原力系对简化中心的主矩，并等于原力系中各力对简化中心之矩的代数和※主矢不是原力系的合力，主矩也不是原力系的合力偶。将主矢和主矩当成一个量来看待时，它们与原力系等效。※当简化中心的位置发生改变，主矢不会变，主矩会改变合力矩定理：平面内一般力系的合力对其作用面内任一点之矩等于力系中各力对同一点之矩的代数和※平面一般力系平衡的充要条件：力系的主矢和力系对平面内任一点的主矩都等于0※平面一般力系平衡的充要解析条件：力系中所有各力在任意选取的两个坐标轴中的每一轴上投影的代数和分别等于0，对平面内任一点之矩的代数和也等于0（第四章未讲部分）※静定问题：当系统中的未知力数量等于独立平衡方程数目时，则所有未知力都能由平衡方程求出，这样的问题称为静定问题※超静定问题：结构的未知力的数目多于平衡方程的数目，未知量就不能全部由平衡方程求出，这样的问题称为静不定问题或超静定问题第五章材料力学的基本概念变形固体：在外力的作用下，会产生变形的固体材料弹性变形：当外力消除时，变形也随着消失，这种变形称为弹性变形塑性变形：当外力消除后，变形不能全部消失而留有参与，这种不能消失的残余变形称为塑性变形※一般情况下，物体受力后，既有弹性变形，又有塑性变形理想弹性体：只有弹性变形的物体称为理想弹性体弹性范围：只产生弹性变形的外力范围称为弹性范围等截面直杆：杆各截面相同，且轴线为直线的杆杆件变形的基本形式：轴向拉伸和压缩：在一对大小相等、方向相反、作用线与杆轴线相重合的外力作用下，杆件将发生长度的改变（伸长或缩短）剪切：在一对垂直于杆件方向的大小相等、方向相反、作用线相距很近的外力作用下，杆件的横截面将沿外力方向错动扭转：在一对大小相等、方向相反、位于垂直于杆轴线的两平面内的力偶作用下，杆的任意两横截面将绕轴线发生相对转动弯曲：在一对大小相等、方向相反、位于杆的纵向平面内的力偶作用下，杆件的轴线由直线弯成曲线组合变形：由两种或两种以上的基本变形组成的复杂变形内力：由外力引起的杆件内部之间的相互作用力应力：内力在某点处的集度※截面法三步骤：截开、代替、列平衡方程正应力/法向应力：垂直于截面的应力分量切应力/切向应力（剪应力）：相切于截面的应力分量※应力的单位是Pa，常用单位是MPa或GPa1Pa=1N/m21kPa=103Pa1MPa=106Pa=1N/mm21GPa=109Pa※工程图纸上，常用“mm”作为长度单位，则1N/mm2=106N/m2=106Pa=1MPaε=△μ/△χPs：外加建筑力学P63页下方的“第四节变形和应变”第六章轴向拉伸和压缩※产生轴向拉伸或压缩的杆件称为拉杆或压杆轴力：作用线与杆件轴线相重合的内力。用符号N表示，以拉伸为正，以压缩为负轴力图：表明沿杆长各个横截面上轴力变化规律的图形※画轴力图两点须知：①在采用截面法之间，外力不得沿其作用线移动，因为外力移动后就改变了杆件的变形性质，内力也就随之改变②轴力图、受力图应与原图各截面对齐，杆件水平放置时，正值画在杆件上侧，负值在下，杆件竖直放置时，正值左负值右※轴向拉伸时，杆件横截面上各点处只产生正应力，且大小相等※拉应力为正，压应力为负σ=N/Aσ：杆件横截面上的应力N：杆件横截面上的轴力A：杆件的横截面面积※拉压杆的最大正应力发生在横截面上※拉压杆的最大剪应力发生在与杆轴成45°的斜截面上纵向线性变(ε)：通常将单位长度的纵向变形量称为纵向线性变，用ε表示ε=△l/l（l是英文字母L的小写，属于Word文档的显示问题）△l：杆件的变形量l：杆件的原长度同理，杆件受到横向压缩后的公式为：ε’=△d/dd：杆件的横向尺寸μ=|ε’/ε|（这个是绝对值符号）μ：横向变形系数/泊松比ε’：横向线应变ε：纵向线应变※另外：ε’=—με，因为ε’与ε的正负号总是相反△l=Nl/EA，虎克定律(只适用于弹性范围)△l：杆件纵向的变形N：内力l：杆件的长度E：弹性模量A：杆件的横截面面积EA：抗拉(压)刚度σ=E×ε，虎克定律的另一种表达形式※上式表明，当杆件应力不超过某一极限时，应力与应变成正比※σP：应力极限值，又称材料的比例极限，记作σP拉伸过程的四个阶段（详见建筑力学P73-P74）※可根据试件在拉断时塑性变形的大小，区分塑性和脆性材料※试件拉伸至断裂后所遗留下来的塑性变形的大小，常用来衡量材料的塑性性能延展率计算公式：δ=（l1—l）/l×100%δ：延展率l：试件原长度l1：试件拉断后的长度※δ≥5%为塑性材料，δ＜5%为脆性材料，低碳钢为20%~30%截面收缩率计算公式：ψ=（A1—A）/A×100%各单位与上式同理，A为横截面，低碳钢的收缩率约在60%左右冷作硬化：将材料预拉到强化阶段，然后卸载，当再加载时，比例极限和屈服极限得到提高，但塑性变形减少，我们把材料的这种特性叫做冷作硬化冷拉：通过在常温下将钢筋预先拉长一定数值的方法来提高钢筋的屈服极限，这种方法称作冷拉（拉到超过屈服阶段，达到强化阶段结束）名义屈服阶段，详见建筑力学P76上端※衡量脆性材料强度的唯一指标是强度极限δb※对于塑性材料，当应力达到屈服极限时，将出现显著的塑性变形，会影响构件的使用，对于脆性材料，破坏前变形很小，当构件达到强度极限时，会引起断裂许用应力/允许应力：即构件的最大工作应力不超过某一限值，将极限应力δ0缩小K倍，作为衡量材料承载能力的依据，称为许用应力，用[δ]表示，即：[δ]=δ0/KK：安全系数，数值大于1※为了保证构件能安全工作，则杆内最大的工作应力不得超过材料的许用应力，即：δmax=N/A≤[δ]斜截面的正应力与剪应力：δα=δcos2ατα=12δsin2α第七章剪切与扭转剪应力公式：τ=V/Aτ：剪应力A：剪切面面积V：剪切面上的剪力※为保证构件不发生剪切破坏，就要求剪切面上的平均剪应力不超过材料的许用剪应力，即剪切时的强度条件为：τ=V/A≤[τ][τ]：许用剪应力，由剪切试验测定挤压力公式：δC=FC/AC≤[δC][δC]：许用挤压应力FC：挤压面上的挤压力AC：挤压面的面积剪切虎克定律：τ=Gγτ：剪应力γ：剪应变G：剪变模量，常用单位为GPaG=E/[2×（1+μ）]