工程力学材料力学建筑力学-高职第1章 绪论.pdfVIP

第１章绪论

第１章绪论

通过本章的学习，掌握建筑力学的研究对象，能

进行建筑力学的分析

学习目标

•通过本章的学习，掌握建筑力学的研究对象，

能进行建筑力学的分析。

１１建筑力学概述

１１１建筑力学的研究对象

建筑结构是指在建筑物或构筑物中，由建筑材料做成用来承受各种

荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。组成建筑结构的基本部件称

为构件。

根据构件的几何特征，可以将构件归纳为如下四类：

（１）杆。如图１１（ａ）所示，它的几何特征是细而长，即

LH,LB。杆又可分为直杆和曲杆。

（２）板和壳。如图１１（ｂ）所示，它的几何特征是宽而薄，

即at，bt。平面形状的称为板，曲面形状的称为壳。

（３）块体。如图１１（ｃ）所示，它的几何特征是三个方向的

尺寸都是同量级大小的。

（４）薄壁杆。如图１１（ｄ）所示的槽形钢材就是薄壁杆的一

个例子。它的几何特征是长、宽、厚三个尺寸都相差很悬殊，即

LBT。

由杆件组成的结构称为杆系结构。杆系结构是建筑工程中应用最广

泛的一种结构。

本书所研究的主要对象是均匀连续的、各向同性的、弹性变形

的固体，且限于小变形范围的杆件和由杆件组成的杆系结构。

１１２建筑力学的研究内容

杆系结构是由杆件组成的一种结构，它必须满足一定的

组成规律，才能保持结构的稳定从而承受各种作用。结构的

形式各异，但必须具备可靠性、适用性、耐久性。由此可知，

建筑力学首先要研究的是结构在外力作用下的平衡规律，其

次要研究的是结构的强度、刚度、稳定性。平衡是指结构相

对于地球保持静止状态或匀速直线平移。强度是指结构抵抗

破坏的能力，即结构在使用寿命期限内，在荷载作用下不允

许破坏。刚度是指结构抵抗变形的能力，即结构在使用寿命

期限内，在荷载作用下产生的变形不允许超过某一额定值。

稳定性是指结构保持原有平衡形态的能力，即结构在使用寿

命期限内，在荷载作用下原有平衡形态不允许改变。

１１３建筑力学的研究任务

建筑力学的研究任务是：通过研究结构的强度

刚度、稳定性、几何组成规则以及材料的力学性能

在保证结构既安全可靠又经济节约的前提下，为构

件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸并

提供计算理论及计算方法。

１２刚体和变形固体

１２１刚体

在很多情况下，固体在受力和运动过程中变形很小，基

本上保持原来的形状和大小不变。

对此，人们提出了刚体这一理想模型。刚体是指在任何

情况下形状和大小都不发生变化的物体，其特点是在运动过程

中，刚体的所有质元之间的距离始终保持不变。因此，构成刚

体的质元只能以非常受限制的方式彼此相对运动。而且，作用

在刚体各个部分之间的内力，在刚体的整体运动中不起作用。

刚体是力学中的一个科学抽象概念，即理想模型。事实上，任

何物体受到外力都不可能不改变形状。实际物体都不是真正的

刚体。若物体本身的变化不影响整个运动过程，为使被研究的

问题简化，可将该物体当作刚体来处理而忽略物体的体积和形

状变化，这样所得到结果仍与实际情况相符合。

１２２变形固体

１．变形固体的概念

建筑工程上所用的构件都是由固体材料制成的，如钢、

铸铁、木材、混凝土等，它们在外力作用下会或多或少地产生

变形，有些变形可直接观察到，有些变形可通过仪器测出。在

外力作用下，会产生变形的固体称为变形固体。

变形固体在外力作用下会产生两种不同性质的变形：

一种是外力消除时，变形随之消失，这种变形称为弹性变形；

另一种是外力消除后，变形不随之消失这种变形称为塑性变形。

一般情况下，物体受力后既有弹性变形，又有塑性变形。但工

程中常用的材料，当外力不超过一定范围时塑性变形很小，忽

略不计，认为只有弹性变形，这种只有弹性变形的变形固体称

为完全弹性体。只引起弹性变形的外力范围称为弹性范围。本

书主要讨论材料在弹性范围内的变形及受力。

２．变形固体的基本假设

变形固体多种多样，其组成