建筑力学与结构课件(陈克森等南京大学出版社)

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1、第一章第一章 绪论绪论学学习目标习目标1. 认识力学与结构的关系，树立应用力学知认识力学与结构的关系，树立应用力学知识解释结构问题的思想意识识解释结构问题的思想意识;2. 了了解建筑力学的研究对象和主要任务；解建筑力学的研究对象和主要任务；3. 绘绘制结构计算简图。制结构计算简图。学习重点学习重点1. 约束与约束反力的分析约束与约束反力的分析2. 结构的计算简图绘制结构的计算简图绘制3. 受力分析与受力图绘制受力分析与受力图绘制本章学习内容及学习要求本章学习内容及学习要求1.3结构计算简图结构计算简图1.4物体的受力分析与受物体的受力分析与受力图力图1.5刚体、变形固体及其刚体、变形固体及其基

2、本假设基本假设1.1本课程的研究对象及任务本课程的研究对象及任务1.2建筑结构分类建筑结构分类了解本课程大概任务了解本课程大概任务掌掌握握建建筑结构分类的原则筑结构分类的原则约束力与约束反力约束力与约束反力掌掌握简化原则握简化原则熟练绘制受力图熟练绘制受力图物体间相互的机械作用。物体间相互的机械作用。外效应（使物体的运动状态产生变化）外效应（使物体的运动状态产生变化）内效应（使物体的形状和大小发生改内效应（使物体的形状和大小发生改变，即产生变形）变，即产生变形）力力高层建筑高层建筑 高耸结构高耸结构（杆系结构、（杆系结构、框架结构、框架结构、钢筋混凝土结构等钢筋混凝土结构等）（壳体结构、（壳体

3、结构、钢筋混凝土结钢筋混凝土结构、空间结构等构、空间结构等）大跨结构大跨结构（杆系结构、空间网架结构、薄壳结构、钢结构等）（杆系结构、空间网架结构、薄壳结构、钢结构等）桥梁结构桥梁结构（杆系结构、悬索结构等）（杆系结构、悬索结构等）121.21.2建建筑结构的类型筑结构的类型 建筑结构常用的材料有混凝土、钢材、建筑结构常用的材料有混凝土、钢材、砖、石、木材等。砖、石、木材等。 按所用材料不同，建筑结构分为按所用材料不同，建筑结构分为钢筋混钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构。斗拱结构斗拱结构埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔高高320.7米米金门大桥横跨金门海金门大桥横

4、跨金门海峡峡钢钢塔耸立在大桥南北两侧，高塔耸立在大桥南北两侧，高342米，米， 钢塔钢塔之间的大之间的大桥跨桥跨度达度达1280米，为世界所建大桥米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨中罕见的单孔长跨距大距大吊桥之一吊桥之一,从海面到桥从海面到桥中心部的高度约中心部的高度约60米米 .宽宽27.4米米,长长2000多米多米吉隆坡吉隆坡 石油双子大厦石油双子大厦钢结构高层建筑钢结构高层建筑吊吊车梁上的荷载车梁上的荷载主梁上的荷载主梁上的荷载2)分布荷载顾名思义，分布荷载是指分布荷载顾名思义，分布荷载是指力在构件内部或表面上连续分布和作用。分力在构件内部或表面上连续分布和作用。分布荷载的大小用分布集度

5、来表示，意为力的布荷载的大小用分布集度来表示，意为力的连续分布的密集程度。分布荷载可分为以下连续分布的密集程度。分布荷载可分为以下3种：种：体分布荷载体分布荷载面分布荷载面分布荷载线分布荷载线分布荷载板上的面荷载板上的面荷载梁梁上的线荷载上的线荷载 挡挡土墙的受力分析土墙的受力分析(1)永久荷载永久荷载(恒载恒载)这类荷载具有三定这类荷载具有三定性：作用时间长久，位置固定，数值不变，性：作用时间长久，位置固定，数值不变，故又称为恒载。例如，结构自身的重力荷载故又称为恒载。例如，结构自身的重力荷载(自重自重)，以及建筑构造层，以及建筑构造层(楼面、顶棚、装饰楼面、顶棚、装饰面层等面层等)的重力荷

6、载，均属于永久荷载。的重力荷载，均属于永久荷载。图图 (a)是建筑物承受荷载示意图，是建筑物承受荷载示意图，图图 (b)是结构是结构荷载简图。其中标者为构件自重，梁的自荷载简图。其中标者为构件自重，梁的自重为均布荷载，而柱的自重为集中荷载。重为均布荷载，而柱的自重为集中荷载。施加在建筑物上的荷载施加在建筑物上的荷载楼面活荷载楼面活荷载(2)可变荷载可变荷载(活载活载)这类荷载经常变化，这类荷载经常变化，具有三变性：作用时间短暂、位置不定具有三变性：作用时间短暂、位置不定(在在一定范围内可以随意变动，任意分布一定范围内可以随意变动，任意分布)，数，数值可变值可变(数值随时间变化，时有时无，时大数

7、值随时间变化，时有时无，时大时小、有时成群密集，有时无影无踪时小、有时成群密集，有时无影无踪)。故。故又称为活载。又称为活载。静力荷载是逐渐增加的荷载，简称静载。静力荷载是逐渐增加的荷载，简称静载。其大小和位置变化，不会引起显著的结构振其大小和位置变化，不会引起显著的结构振动；反之，若荷载作用在结构上会引起显著动；反之，若荷载作用在结构上会引起显著的结构振动，则称之为动力荷载，简称动载的结构振动，则称之为动力荷载，简称动载。结结构的自重及其他恒载，是典型的静力构的自重及其他恒载，是典型的静力荷载；而动力设备荷载；而动力设备(如吊车如吊车)所产生的荷载以所产生的荷载以及地震荷载等，则是动力荷载。

8、及地震荷载等，则是动力荷载。 在空间能够任意运动的物体，称为在空间能够任意运动的物体，称为自由体自由体。受到周围其。受到周围其他物体限制而不能任意运动的物体，称为他物体限制而不能任意运动的物体，称为非自由体非自由体。若一个物体受到周围其它物体的限制，这些周围的若一个物体受到周围其它物体的限制，这些周围的 物体就称为该物体的物体就称为该物体的约束约束。约束施加于被约束物体上的力，称为约束施加于被约束物体上的力，称为约束反约束反 力力，简称为，简称为约束力约束力或或反力反力。约束与约束反力的概念约束与约束反力的概念使物体产生运动或运动趋势的力。在工程中，把使物体产生运动或运动趋势的力。在工程中，把

9、 主动力称为主动力称为荷载荷载。如重力、风荷载等。如重力、风荷载等。 对物体的运动或运动趋势起限制作用的力。如约对物体的运动或运动趋势起限制作用的力。如约 束反力。束反力。 不同性质的约束，其约束力也不同。工程中实际的约不同性质的约束，其约束力也不同。工程中实际的约束很多，本节主要介绍几种常见的典型约束及其约束力。束很多，本节主要介绍几种常见的典型约束及其约束力。 主动力一般是已知的或是可以预先确定的，而约束力随主动力一般是已知的或是可以预先确定的，而约束力随主动力的变化而变化，一般是未知的。确定未知的约束力，主动力的变化而变化，一般是未知的。确定未知的约束力，是静力平衡计算的主要内容。是静力

10、平衡计算的主要内容。待定待定与约束所能限制的运动方向相反与约束所能限制的运动方向相反接触处接触处 由柔软的绳索、链条、胶带等构成的约束，称为由柔软的绳索、链条、胶带等构成的约束，称为柔体柔体约束约束。柔体约束柔体约束柔体约束只能限制物柔体约束只能限制物体沿柔体约束的中心体沿柔体约束的中心线离开约束的运动线离开约束的运动约束力：恒为约束力：恒为拉力拉力，用，用FT表表示。作用在接触处，作用线示。作用在接触处，作用线沿柔体约束的中心线沿柔体约束的中心线(即长度即长度方向方向)，箭头背离物体。，箭头背离物体。WFTWAWAA柔绳约束柔绳约束简图简图受力图受力图运动方向运动方向限制方向限制方向柔体约束

11、柔体约束ABBAAB 当两个物体直接接触，而接触面处的摩擦很小可以忽当两个物体直接接触，而接触面处的摩擦很小可以忽略不计时，称为略不计时，称为光滑接触面约束光滑接触面约束。光滑接触面约束光滑接触面约束只能限制物体沿接触面的公只能限制物体沿接触面的公法线方向进入接触面的运动法线方向进入接触面的运动约束力：过接触点，沿接触面的公约束力：过接触点，沿接触面的公法线，箭头指向物体，用法线，箭头指向物体，用FN表示。表示。公法线公法线BA 用一个园柱形销钉将两个带孔的物体连接在一起，且用一个园柱形销钉将两个带孔的物体连接在一起，且接触面光滑，构成接触面光滑，构成光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束，又称为，