建筑力学与结构1第一章.ppt

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1、第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务什么是结构？什么是结构？把建筑物支撑起来的骨架我们称之为结构，通常是由梁板柱墙体等组成。为什么需要骨架的支撑建筑物才能为什么需要骨架的支撑建筑物才能立起来？立起来？承受荷载并传递荷载，最终把荷载传递给大地。承受荷载并传递荷载，最终把荷载传递给大地。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务力系的平衡问题力系的平衡问题第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.

2、11.1建筑力学的任务建筑力学的任务建筑物要处于一个静止平衡的状态建筑物要处于一个静止平衡的状态。单向斜裂缝较多圈梁底部水平缝窗间墙剪切破坏窗下墙剪切破坏内纵墙单向斜裂缝内纵墙交叉裂缝强度问题强度问题第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务强度是指材料抵抗破强度是指材料抵抗破坏的能力。坏的能力。强度问题强度问题第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务刚度问题刚度问题第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务刚度是指材料抵抗变刚度是指材料抵抗变形的能

3、力。形的能力。稳定问题稳定问题第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务在荷载作用下构件的在荷载作用下构件的工作性质不发生变化。工作性质不发生变化。体系的几何组成问题体系的几何组成问题P第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.11.1建筑力学的任务建筑力学的任务在荷载作用下结构各部在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。分不致发生相对运动。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载 周围环境或其他物体作周围环境或其他物体作用在建筑物上的力，我们用在建筑物上的力，我们称其为荷载。称其为荷

4、载。什么是荷载？什么是荷载？在荷载作用下，建筑结在荷载作用下，建筑结构内部会产生相互作用构内部会产生相互作用力，即产生内力。力，即产生内力。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.11.2.1常见的建筑荷载常见的建筑荷载重力荷载重力荷载风荷载风荷载楼面均布荷载楼面均布荷载雪荷载雪荷载第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类永久荷载：永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略

5、不计，或其变化是单调的并变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。按照作用时间的长短分：按照作用时间的长短分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载永久荷载、可变荷载、偶然荷载永久荷载的特点：永久荷载的特点：不随时间变化，长期作用在结构上，在结不随时间变化，长期作用在结构上，在结构上的作用位置也不变。构上的作用位置也不变。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类 可变荷载可变荷载:在结构使用期间，其值随

6、时间变化，且变化与在结构使用期间，其值随时间变化，且变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如楼面活荷载、屋平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。可变荷载的特点可变荷载的特点:大小随时间而变，作用位置可变。大小随时间而变，作用位置可变。按照作用时间的长短分：按照作用时间的长短分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载永久荷载、可变荷载、偶然荷载第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类按照作用时间的长短

7、分：按照作用时间的长短分：永久荷载、可变荷载、偶然荷载永久荷载、可变荷载、偶然荷载偶然荷载：偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例如爆炸力、撞击力等。大且持续时间很短的荷载。例如爆炸力、撞击力等。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类按照荷载的分部形式分：集中荷载和分布荷载。按照荷载的分部形式分：集中荷载和分布荷载。集中荷载集中荷载:是指作用在结构某一点上的荷载。单位是指作用在结构某一点上的荷载。单位KN或或N。第

8、一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类按照荷载的分部形式分：集中荷载和分布荷载。按照荷载的分部形式分：集中荷载和分布荷载。分布荷载分布荷载:是指作用点分布在一定面积上的荷载。单位是指作用点分布在一定面积上的荷载。单位KN/m2。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类分布荷载分为：均布荷载和非均布荷载。分布荷载分为：均布荷载和非均布荷载。均布荷载又可分为：线均布荷载和面均布荷载。均布荷载又可分为：线均

9、布荷载和面均布荷载。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论 截面为截面为200 x 500 mm的钢筋混凝土梁，总长为的钢筋混凝土梁，总长为5m，已知钢，已知钢筋混凝土容量力筋混凝土容量力25kNm3，则梁的自重为，则梁的自重为 G=250.20.55=12.5(kN)总重除以长度就得该梁每米长度的重量。单位为总重除以长度就得该梁每米长度的重量。单位为KNm，以，以符号符号q表示。表示。q=12.5/5=25(kNm)等截面梁自重计算等截面梁自重计算第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论 楼板自重的计算均布楼板自重的计算均布面荷载面荷载 厚度为厚度为100 mm的钢筋混

10、凝土楼板，钢筋混凝土容量为的钢筋混凝土楼板，钢筋混凝土容量为25kNm3，则板的自重为，则板的自重为 q=0.125=2.5(kNm2)第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.21.2建筑结构的荷载建筑结构的荷载1.2.21.2.2建筑荷载的分类建筑荷载的分类按照荷载作用在结构上的性质分为静力荷载和动荷载。按照荷载作用在结构上的性质分为静力荷载和动荷载。静力荷载静力荷载:在加载过程中，荷载由零缓慢地逐渐增加到它在加载过程中，荷载由零缓慢地逐渐增加到它的最终值后保持不变。的最终值后保持不变。静力荷载的作用不会使结构发生显著的振动，在计算时静力荷载的作用不会使结构发生显著的振动，在计

11、算时可以忽略惯性力影响。恒载和多数活载均属于静力荷载。可以忽略惯性力影响。恒载和多数活载均属于静力荷载。动荷载：动荷载：荷载作用在结构上时会引起显著的振动，使结构产荷载作用在结构上时会引起显著的振动，使结构产生加速度，计算时须考虑惯性力影响的荷载。例如动力机械生加速度，计算时须考虑惯性力影响的荷载。例如动力机械的振动、爆炸时的冲击波荷载、地震荷载等均为动力荷载。的振动、爆炸时的冲击波荷载、地震荷载等均为动力荷载。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.2.31.2.3荷载效应组合荷载效应组合 建筑结构在正常的使用过程中有可能同时受到各建筑结构在正常的使用过程中有可能同时受到各种荷

12、载的作用，在进行结构设计时，把其可能所受到种荷载的作用，在进行结构设计时，把其可能所受到的荷载进行组合，并取最不利的组合进行设计。的荷载进行组合，并取最不利的组合进行设计。承载力极限状态承载力极限状态：结构内力超过其承载能力的状态。：结构内力超过其承载能力的状态。正常使用极限状态正常使用极限状态：结构的变形、裂缝或应力超过：结构的变形、裂缝或应力超过允许值的状态。允许值的状态。所有结构和构件都必须按所有结构和构件都必须按承载力极限状态进行计算！承载力极限状态进行计算！第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.11.3.1结构简化的原则结构

13、简化的原则符合建筑结构实际的受力情况；符合建筑结构实际的受力情况；方便受力分析和计算；方便受力分析和计算；要满足一定的精度要求。要满足一定的精度要求。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.21.3.2结构体系的分类结构体系的分类 常见的建筑结构根据几何形状的不同可以分为：常见的建筑结构根据几何形状的不同可以分为：杆系结构、杆系结构、薄壁结构、实体结构和特殊结构。薄壁结构、实体结构和特殊结构。杆系结构杆系结构 杆系结构是杆系结构是指由细长杆件所组成的指由细长杆件所组成的结构体系。杆件的几何结构体系。杆件的几何特征是其长度远远大于特征是其

14、长度远远大于横截面的宽度和高度。横截面的宽度和高度。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.21.3.2结构体系的分类结构体系的分类 薄壁结构薄壁结构 薄壁结构是由薄板和薄壳薄壁结构是由薄板和薄壳等组成的结构。薄板、薄壳的几何特征等组成的结构。薄板、薄壳的几何特征是是其厚度远远小于其他两个方向的尺寸。其厚度远远小于其他两个方向的尺寸。薄板薄板壳壳第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.21.3.2结构体系的分类结构体系的分类实体结构实体结构是指体积大，三个方向的尺寸相当的结构，例

15、如是指体积大，三个方向的尺寸相当的结构，例如堤坝、基础等。堤坝、基础等。工程中多为杆系结构工程中多为杆系结构工程中多为杆系结构工程中多为杆系结构第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.21.3.2结构体系的分类结构体系的分类空间杆系结构空间杆系结构平面杆系结构平面杆系结构第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.31.3.3杆件及节点的简化杆件及节点的简化杆件的简化杆件的简化:用杆件的轴线来表示。用杆件的轴线来表示。杆件的节点的简化杆件的节点的简化:铰节点、刚铰节点、刚节节点。点。

16、铰节点铰节点刚节点刚节点第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.41.3.4支座的简化支座的简化什么是支座？什么是支座？结构与基础或地面结构与基础或地面的连接部分。的连接部分。支座也称为约束支座也称为约束。第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.41.3.4支座的简化支座的简化HRHHR铰链支座（固定铰支座）铰链支座（固定铰支座）A A第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.41.3.4支座的简化支座的简化滚轴支座（活动铰

17、支座）滚轴支座（活动铰支座）铰链支座（固定铰支座）铰链支座（固定铰支座）第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.31.3建筑结构的简化建筑结构的简化1.3.41.3.4支座的简化支座的简化固定支座固定支座第一章第一章 建筑力学的基本理论建筑力学的基本理论1.41.4建筑力学的基本假设建筑力学的基本假设 连续性假设连续性假设:假设变形固体在其整个体积内毫无空隙的充满假设变形固体在其整个体积内毫无空隙的充满了物质，并且物体各部分材料力学性能完全相同。了物质，并且物体各部分材料力学性能完全相同。均匀性假设：均匀性假设：假设材料内部各部分的属性是完全相同并且均假设材料内部各部分的属性是完

18、全相同并且均匀分布的。匀分布的。各向同性假设：各向同性假设：假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。假设变形固体沿各个方向的力学性能均相同。弹性假设（小变形假设）：弹性假设（小变形假设）：假设当作用于物体上的外力不超假设当作用于物体上的外力不超过某一限度时，物体看成完全弹性体。过某一限度时，物体看成完全弹性体。在研究强度、刚度和稳定性问题时，构件不在研究强度、刚度和稳定性问题时，构件不能再看作刚体，而应该视为可变形固体。能再看作刚体，而应该视为可变形固体。思考题思考题在室内增加隔墙，楼板上增加的荷载为分布荷载还是集中荷载？在室内增加隔墙，楼板上增加的荷载为分布荷载还是集中荷载？封闭阳台、在阳台四周作储物柜、花盆架，相当于在阳台的封闭阳台、在阳台四周作储物柜、花盆架，相当于在阳台的最外端增加了分布荷载还是集中荷载？最外端增加了分布荷载还是集中荷载？在室内增加装饰性的柱子，悬挂较大的吊灯是对结构增在室内增加装饰性的柱子，悬挂较大的吊灯是对结构增加了分布荷载还是集中荷载？加了分布荷载还是集中荷载？