建筑力学完整版-

•1建筑：建筑是人们用土、石、木、钢、玻璃、芦苇、塑料、冰块等一切可以利用的材料，建造的构筑物。•1.1芦苇：德国波恩大学的科学家拉尔夫普德发现，中国芦苇是理想建筑材料，不仅隔热、隔音效果好，还能防潮。中国芦苇生长速度快，每天可长5公分，一般可长到3至4米，1公顷中国芦苇就可建造一座生态房。此外，芦苇种植简单，只需少量肥料，不用施农药，从生态角度看，每种植1公顷中国芦苇可以吸收掉约30吨二氧化碳。豆腐渣工程•“豆腐渣工程”，是指那些由于偷工减料等原因造成不坚固的危险容易毁坏的工程。狭义的“豆腐渣工程”是专指质量不达标的工程，而广义的“豆腐渣工程”应是指生产、经营过程中的一切不合格项。•在建筑学和土木工程的范畴里，建筑是指兴建建筑物或发展基建的过程。要成功地完成每个建筑项目，有效的计划是必需的，无论设计以致完成整个建筑项目都需要充分考虑到整个建筑项目可能会带来的环境冲击、建立建筑日程安排表、财政上的安排、建筑安全、建筑材料的运输和运用、工程上的延误、准备投标文件等等。建筑材料•建筑材料，在建筑物中使用的材料统称为建筑材料。新型的建筑材料包括的范围很广，有保温材料、隔热材料、高强度材料、会呼吸的材料等都属于新型材料。建筑材料是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。•建筑材料可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料。结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等；装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等；专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等。建筑安全•施工技术•施工用电安全•脚手架与模架安全•机械安全•高处作业安全•市政施工安全•安全管理•事故分析与预防•关于高层建筑防火安全问题•关于高层建筑坠落物体的安全防范问题•环境安全：生产技术性的环境安全和社会政治性的环境安全如工业噪声仪器摆放等等建筑学•建筑学，从广义上来说，是研究建筑及其环境的学科。它更多的是指与建筑设计和建造相关的艺术和技术的综合。因此，建筑学是一门横跨工程技术和人文艺术的学科。建筑学所涉及的建筑艺术和建筑技术、以及作为实用艺术的建筑艺术所包括的美学的一面和实用的一面，它们虽有明确的不同但又密切联系，并且其分量随具体情况和建筑物的不同而大不相同。知识领域•1.具有较扎实的自然科学基础、较好的人文社会科学基础和外语语言综合能力；•2.掌握建筑设计的基本原理和方法，具有独立进行建筑设计和用多种方式表达设计意图的能力以及具有初步的计算机文字、图形、数据的处理能力；•3.了解中外建筑历史的发展规律，掌握人的生理、心理、行为与建筑环境的关系，与建筑有关的经济知识、社会文化习俗、法律与法规的基本知识，以及建筑边缘学科与交叉学科的相关知识；•4.初步掌握建筑结构及建筑设备体系与建筑的安全、经济、适用、美观的关系的基本知识，建筑构造的原理与方法，常用建筑材料及新材料的性能。具有合理选用和一定的综合应用能力，并具有一定的多工种间组织协调能力；•5.具有项目前期策划、建筑设计方案和建筑施工图绘制的能力，具有建筑美学的修养。课程设置1公共必修课画法几何、建筑制图、阴影透视、工程测量、建筑力学(一)专业基础平台建筑设计基础(一)、建筑设计基础(二)、建筑构成、计算机绘图与表现、建筑材料、建筑构造(一)、中外建筑史(中建史部分)、中外建筑史(外建史部分)、中外城市建设史、居住建筑设计原理、公共建筑设计原理、城市规划原理(一)、建筑设计(一)、建筑设计(二)、建筑设计(三)、建筑设计(四)2专业基础课城市设计概论、建筑绘画技法、专业外语阅读、风景园林建筑、建筑项目管理3.专业必修课建筑力学(二)、建筑物理、建筑结构、建筑法规与业务、城市设计、建筑设计(五)、建筑设计(六)、地基基础、建筑施工、室内设计、建筑设备4.专业选修课工业建筑设计、建筑构造(二)、智能建筑概论、生态建筑概论、水工建筑物景观设计、建筑防灾、古建筑保护、建筑与城市摄影力学•力学是独立的一门基础学科，主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。静力学•静力学是力学的一个分支，它主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律，以及如何建立各种力系的平衡条件。平衡是物体机械运动的特殊形式，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态都称为平衡。材料力学•材料力学(mechanicsofmaterials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。结构力学•结构力学是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应（外力，温度效应，施工误差及支座变形等）作用下的响应，包括内力（轴力，剪力，弯矩，扭矩）的计算，位移（线位移，角位移）计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期，振型）的计算等。•理论力学材料力学结构力学并称为三大力学•此外还有水力学弹性力学结构动力学断裂力学流体力学等等绪论一、建筑力学的任务建筑力学是一门重要的专业基础课，掌握基本的力学知识和计算方法可为建筑工程领域的结构设计和建筑施工等提供基本保障，也为进一步学习相关的专业课程打下必要的基础。第一节建筑力学的任务和内容荷载：建筑物各部分的自重、人和设备的重力、风力等等，这些直接主动作用在建筑物上的外力在工程上统称为荷载。结构、构件：在建筑物中承受和传递荷载而起骨架作用的部分或体系称为结构。组成结构的每一个部件称为构件。•结构分类•按组成结构结构的形状及几何尺寸分类：1杆件结构（即长度远大于截面尺寸的构件）如梁柱等杆件结构依照空间特征分类：平面杆件结构：凡组成结构的所有杆件的轴线在一平面内空间杆件结构2薄壁结构（长度和宽度远大于厚度的构件）如薄板薄壳3实体结构(长宽高接近的结构）如挡土墙堤坝等如图0–1是一个单层工业厂房承重骨架的示意图，它由屋面板、屋架、吊车梁、柱子及基础等构件组成,每一个构件都起承受和传递荷载的作用。如屋面板承受着屋面上的荷载并通过屋架传给柱子，吊车荷载通过吊车梁传给柱子，柱子将其受到的各种荷载传给基础，最后传给地基。图0-1赵州桥纽约世贸中心上海世界环球金融中心悉尼歌剧院斜拉桥三峡大坝平衡状态无论是工业厂房或是民用建筑、公共建筑，它们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。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允许的范围内，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的平衡应保持稳定的平衡，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。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，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。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、刚度和稳定条件，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。二、建筑力学的研究内容要处理好构件所受的荷载与构件本身的承载能力之间的这个基本矛盾，就必须保证设计的构件有足够的强度、刚度和稳定性。建筑力学就是研究多种类型构件(或构件系统)的强度、刚度和稳定性问题的科学。各种不同的受力方式会产生不同的内力，相应就有不同承载能力的计算方法，这些方法的研究构成了建筑力学的研究内容。第二节学习建筑力学的目的建筑力学是研究建筑结构的力学计算理论和方法的一门科学，它是建筑结构、建筑施工技术、地基与基础等课程的基础，它将为读者打开进入结构设计和解决施工现场许多受力问题的大门。显然作为结构设计人员必须掌握建筑力学知识，才能正确的对结构进行受力分析和力学计算，保证所设计的结构既安全可靠又经济合理。作为施工技术及施工管理人员，也要求必须掌握建筑力学知识。知道结构和构件的受力情况，什么位置是危险截面，各种力的传递途径以及结构和构件在这些力的作用下会发生怎样的破坏等等，才能很好地理解图纸设计的意图及要求，科学地组织施工，制定出合理的安全和质量保证措施；在施工过程中，要将设计图纸变成实际建筑物，往往要搭设一些临时设施和机具，确定施工方案、施工方法和施工技术组织措施。如对一些重要的梁板结构施工，为了保证梁板的形状、尺寸和位置的正确性，对安装的模板及其支架系统必须要进行设计或验算；进行深基坑（槽）开挖时，如采用土壁支撑的施工方法防止土壁坍落，对支撑特别是大型支撑和特殊的支撑必须进行设计和计算，这些工作都是由施工技术人员来完成的。因此，只有懂得力学知识才能很好地完成设计及施工任务，避免发生质量和安全事故，确保建筑施工正常进行。二、变形固体的基本假设刚体：外力作用下形状和大小不发生变化的物体（在研究某些问题由于构件的变形对结构的影响较小，可以忽略不计，为将问题简化，将其视为刚体）变形固体：材料力学所研究的构件，其材料的物质结构和性质虽然千差万别，但却具有一个共同的特性，即它们都由固体材料制成，如钢、木材、混凝土等，而且在荷载作用下会产生变形。因此，这些物体统称为变形固体。变形固体的变形按变形性质分类1弹性变形：物体在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形2塑性变形：物体在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。•理想弹性体的概念•去掉外力后能完全恢复原状的物体称为理想弹性体。•实际上，并不存在理想弹性体！•但常用的工程材料如金属、木材等当外力不超过某一限度时（称弹性阶段），很接近于理想弹性体，这时可将它们视为理想弹性体。变形固体的基本假设•1完全弹性假设变形固体在外力的作用下发生的大小与外力成正比，当外力撤消后，构件的变形完全消除2连续均匀假设•连续是指材料内部没有空隙。认为组成固体的物质毫无间隙地充满了固体的几何空间。•实际的固体物质，就其结构来说，组成固体的粒子并不连续。但它们之间所存在的空隙与构件的尺寸相比，极其微小，可以忽略不计。•均匀是指材料的性质各处都一样。认为在固体的体积内，各处的力学性质完全相同。•就金属材料来说，其各个晶粒的力学性质，并不完全相同，但因在构件或构件的某一部分中，包含的晶粒为数极多，而且是无规则地排列的，其力学性质是所有晶粒的性质的统计平均值，所以可以认为构件内各部分的性质是均匀的。•3．各向同性假设•认为固体在各个方向上具有相同的力学性质。具备这种属性的材料称为各向同性材料。•金属、玻璃、塑胶等，都是各向同性材料。•如果材料沿不同方向具有不同的力学性质，则称为各向异性材料，如木材、竹材、纤维品和经过冷拉的钢丝等。•我们所研究的，主要限于各向同性材料。•4小变形假设•工程中大多数构件在荷载作用下，其几何尺寸的改变量与构件本身的尺寸相比，常是很微小的，我们称这类变形为“小变形”。•在后面的章节中，将研究构件在弹性范围内的小变形。第三节杆件变形的基本形式一、杆件所谓杆件，是指长度远大于其它两个方向尺寸的构件。如房屋中的梁、柱，屋架中的各根杆等。1．轴向拉伸或压缩在一对方向相反、作用线与杆轴重合的拉力或压力作用下，杆件沿着轴线伸长（图a）或缩短（图b）2．剪切在一对大小相等、指向相反且相距很近的横向力作用下，杆件在二力间的各横截面