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绪绪 论论 一、建筑力学的研究对象、内容及任务一、建筑力学的研究对象、内容及任务 1.建筑力学的研究对象建筑力学的研究对象 建筑物是由基本构件组成的，常见的构件有梁、楼板、墙建筑物是由基本构件组成的，常见的构件有梁、楼板、墙柱、基础、屋架等其中许多构件的用途是构成建筑物中的柱、基础、屋架等其中许多构件的用途是构成建筑物中的骨架，并承受和传递各种荷载作用骨架，并承受和传递各种荷载作用我们将建筑物中支承荷载起骨架作用的部分称为结构按我们将建筑物中支承荷载起骨架作用的部分称为结构按其构件的几何性质可分为以下三种其构件的几何性质可分为以下三种1)杆系结构这类结构是由若干杆件按照一定的方式连接杆系结构这类结构是由若干杆件按照一定的方式连接起来组合而成的体系杆件的几何特征是横截面高、宽两个起来组合而成的体系杆件的几何特征是横截面高、宽两个方向的尺寸要比杆长小得多方向的尺寸要比杆长小得多(杆件长度尺寸与其截面高、宽两杆件长度尺寸与其截面高、宽两个方向尺寸相比在个方向尺寸相比在5倍以上倍以上)建筑力学的研究对象主要是杆建筑力学的研究对象主要是杆系结构，如系结构，如图图0-1所示2)薄壁结构这类结构由薄壁构件组成。

它的厚度要比长薄壁结构这类结构由薄壁构件组成它的厚度要比长度和宽度小得多如楼板、薄壳屋面度和宽度小得多如楼板、薄壳屋面图图0-2(a)、水池、水池图图0-2(b)、拱坝、薄膜结构等拱坝、薄膜结构等下一页绪绪 论论(3)实体结构这类结构本身可看做是一个实体构件或由若干实体结构这类结构本身可看做是一个实体构件或由若干实体构件组成它的几何特征是呈块状的，长、宽、高三实体构件组成它的几何特征是呈块状的，长、宽、高三(a)梁，梁，(b)柱柱;(c)框架结构框架结构;(d)刚架刚架;(e)排架结构个方向的尺寸大排架结构个方向的尺寸大体相近，且内部大多为实体例如挡土墙体相近，且内部大多为实体例如挡土墙(图图0-3),重力坝、动重力坝、动力机器的底座或基础等力机器的底座或基础等2.建筑力学的研究内容建筑力学的研究内容 建筑力学是一门技术基础课程它主要分析材料的力学性建筑力学是一门技术基础课程它主要分析材料的力学性能和变形特点以及建筑结构或构件的受力情况，包括结构或能和变形特点以及建筑结构或构件的受力情况，包括结构或构件的强度、刚度和稳定性，为建筑结构设计及解决施工中构件的强度、刚度和稳定性，为建筑结构设计及解决施工中的受力问题提供基本的力学知识和计算方法。

的受力问题提供基本的力学知识和计算方法建筑力学所涉及的内容很多，本书将所研究的内容分为静建筑力学所涉及的内容很多，本书将所研究的内容分为静力学、材料力学与结构力学三个部分力学、材料力学与结构力学三个部分本书本书14章阐述的是静力学内容，主要研究结构构件的受力章阐述的是静力学内容，主要研究结构构件的受力问题和平衡问题因为建筑物相对地球处于静止平衡状态，问题和平衡问题因为建筑物相对地球处于静止平衡状态，所以结构构件上所受到的各种力都要符合使物体保持平衡状所以结构构件上所受到的各种力都要符合使物体保持平衡状态的条件态的条件上一页 下一页绪绪 论论由于结构构件是承受和传递荷载的，要对结构及构件进行设计，由于结构构件是承受和传递荷载的，要对结构及构件进行设计，首先需要弄清楚其承受的荷载及荷载的传递路线，即对构件进行首先需要弄清楚其承受的荷载及荷载的传递路线，即对构件进行受力分析例如，建筑物中一根受荷载作用的梁搁在柱子上，梁受力分析例如，建筑物中一根受荷载作用的梁搁在柱子上，梁将荷载传给柱子，即梁对柱子有作用力，而柱对梁有支承力作用将荷载传给柱子，即梁对柱子有作用力，而柱对梁有支承力作用本书本书511章阐述的是材料力学内容，主要研究单个构件在荷载章阐述的是材料力学内容，主要研究单个构件在荷载作用下产生的内力、变形，研究构件的承载能力，为设计既安全作用下产生的内力、变形，研究构件的承载能力，为设计既安全又经济的结构构件选择适当的材料、截面形状和尺寸。

又经济的结构构件选择适当的材料、截面形状和尺寸本书本书1216章阐述的是结构力学内容，主要以杆件体系为研究章阐述的是结构力学内容，主要以杆件体系为研究对象，研究其组成规律和合理形式以及结构在外因作用下内力和对象，研究其组成规律和合理形式以及结构在外因作用下内力和变形的计算，为结构设计提供方法和计算公式变形的计算，为结构设计提供方法和计算公式值得注意的是，在结构设计中，要想完全严格地按照结构的实值得注意的是，在结构设计中，要想完全严格地按照结构的实际情况进行力学分析是很难做到的，也是不必要的，因此，对实际情况进行力学分析是很难做到的，也是不必要的，因此，对实际结构进行力学分析时必须做一些必要的简化，略去一些次要因际结构进行力学分析时必须做一些必要的简化，略去一些次要因素，抓住其主要特点，即采用一个图形来表示简化厂的实际结构，素，抓住其主要特点，即采用一个图形来表示简化厂的实际结构，这种图形叫做结构的计算简图确定结构的计算简图，是对实际这种图形叫做结构的计算简图确定结构的计算简图，是对实际结构进行力学分析的重要步骤结构进行力学分析的重要步骤上一页 下一页绪绪 论论 3.建筑力学的研究任务建筑力学的研究任务 在施工和使用过程中，建筑结构构件要承受及传递各种荷载在施工和使用过程中，建筑结构构件要承受及传递各种荷载作用，构件本身会因荷载作用而产生变形，存在损坏、失稳的作用，构件本身会因荷载作用而产生变形，存在损坏、失稳的可能。

建筑力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷可能建筑力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题其目的是保载作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理的结构既安全可靠又经济合理1)强度构件本身具有一定的承载能力，在荷载的作用下，强度构件本身具有一定的承载能力，在荷载的作用下，其抵抗破坏或不产生塑性变形的能力通常称为强度构件在过其抵抗破坏或不产生塑性变形的能力通常称为强度构件在过大的荷载作用下可能被破坏例如，当起重机起重量超过一定大的荷载作用下可能被破坏例如，当起重机起重量超过一定限度时，吊杆可能断裂限度时，吊杆可能断裂2)刚度在荷载作用下，构件不产生超过工程允许的弹性变刚度在荷载作用下，构件不产生超过工程允许的弹性变形的能力称为刚度在正常情况下，构件会发生变形，但变形形的能力称为刚度在正常情况下，构件会发生变形，但变形不能超出一定的限值，否则将会影响正常使用例如，如果起不能超出一定的限值，否则将会影响正常使用。

例如，如果起重机梁的变形过大，起重机就不能正常行驶因此，设计时必重机梁的变形过大，起重机就不能正常行驶因此，设计时必须保证构件有足够刚度使变形不超过规范允许的范围须保证构件有足够刚度使变形不超过规范允许的范围上一页 下一页绪绪 论论(3)稳定性在荷载作用下，构件保持其原有平衡状态的能力稳定性在荷载作用下，构件保持其原有平衡状态的能力称为稳定性结构中受压的细长杆件，如析架中的压杆，在称为稳定性结构中受压的细长杆件，如析架中的压杆，在压力较小时能保持直线平衡状态，当压力超过某一临界值时，压力较小时能保持直线平衡状态，当压力超过某一临界值时，就可能变为非直线平衡并造成破坏，称为失稳破坏工程结就可能变为非直线平衡并造成破坏，称为失稳破坏工程结构中的失稳破坏往往比强度破坏损失更惨重，因为这种破坏构中的失稳破坏往往比强度破坏损失更惨重，因为这种破坏具有突然性，没有先兆具有突然性，没有先兆结构的强度、刚度、稳定性反映厂它的承载能力，其高低结构的强度、刚度、稳定性反映厂它的承载能力，其高低与构件的材料性质、截面的几何形状及尺寸、受力性质、工与构件的材料性质、截面的几何形状及尺寸、受力性质、工作条件及构造情况等因素有关。

在结构设计中，如果把构件作条件及构造情况等因素有关在结构设计中，如果把构件截面设计得过小，构件会因刚度不足导致变形过大而影响正截面设计得过小，构件会因刚度不足导致变形过大而影响正常使用，或因强度不足而迅速破坏常使用，或因强度不足而迅速破坏;如果构件截面设计得过大，如果构件截面设计得过大，其能承受的荷载过分大于所受的荷载，则又会不经济，造成其能承受的荷载过分大于所受的荷载，则又会不经济，造成人力、物力上的浪费人力、物力上的浪费上一页 下一页绪绪 论论因此，结构和构件的安全性与经济性是矛盾的建筑力学的因此，结构和构件的安全性与经济性是矛盾的建筑力学的任务就在于力求合理地解决这种矛盾，即研究和分析作用在任务就在于力求合理地解决这种矛盾，即研究和分析作用在结构结构(或构件或构件)上力与平衡的关系，结构上力与平衡的关系，结构(或构件或构件)的内力、应力、的内力、应力、变形的计算方法以及构件的强度、刚度和稳定条件，为保证变形的计算方法以及构件的强度、刚度和稳定条件，为保证结构结构(或构件或构件)既安全可靠又经济合理提供计算理论依据既安全可靠又经济合理提供计算理论依据二、刚体、变形固体及其基本假设二、刚体、变形固体及其基本假设 1.刚体刚体 实践表明，任何物体受力作用后，总会产生一些变形。

但实践表明，任何物体受力作用后，总会产生一些变形但在通常情况下，绝大多数构件或零件的变形都是很微小的在通常情况下，绝大多数构件或零件的变形都是很微小的研究证明，在很多情况下，这种微小的变形对物体的外效应研究证明，在很多情况下，这种微小的变形对物体的外效应影响甚微，可以忽略不计，即认为物体在力作用下大小和形影响甚微，可以忽略不计，即认为物体在力作用下大小和形状保持不变我们把这种在力作用下不产生变形的物体称为状保持不变我们把这种在力作用下不产生变形的物体称为刚体上一页 下一页绪绪 论论刚体只是人们将实物理想化的一个力学模型事实上，自然刚体只是人们将实物理想化的一个力学模型事实上，自然界中任何物体受到外力作用都会发生不同程度的变形，只是界中任何物体受到外力作用都会发生不同程度的变形，只是有时变形很小，对所研究的问题影响甚微，可忽略不计例有时变形很小，对所研究的问题影响甚微，可忽略不计例如，建筑中最常见的梁，我们在研究它的平衡问题时，可认如，建筑中最常见的梁，我们在研究它的平衡问题时，可认为它是刚体在研究它的强度、刚度时，又必须把它看做是为它是刚体在研究它的强度、刚度时，又必须把它看做是变形体。

所以，刚体的概念是相对的所以，刚体的概念是相对的2.变形固体变形固体 工程中构件和零件都是由固体材料制成的，如铸铁、钢、工程中构件和零件都是由固体材料制成的，如铸铁、钢、木材、混凝土等这些固体材料在外力作用下或多或少都会木材、混凝土等这些固体材料在外力作用下或多或少都会产生变形，我们将这些固体材料称为变形固体产生变形，我们将这些固体材料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:一种是一种是当外力消除时，变形也随着消失，这种变形称为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;另另一种是外力消除后，变形不能全部消失而留有残余，这种不一种是外力消除后，变形不能全部消失而留有残余，这种不能消失的残余变形称为塑性变形能消失的残余变形称为塑性变形上一页 下一页绪绪 论论一般情况下，物体受力后，既有弹性变形，又有塑性变形，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，在所受外力不超过一定范围时，塑性但工程中常用的材料，在所受外力不超过一定范围时，塑性变形很小，可忽略不计，认为材料只产生弹性变形而不产生变形很小，可忽略不计，认为材料只产生弹性变形而不产生塑性变形。