1.6 建筑力学认知（课件）《建筑工程基础》同步精品课堂（苏教版·凤凰职教）

TEMPLATE 1.6 建筑力学认知 《建筑工程基础》苏教版·凤凰职教 第一章建筑概述 1 目录 教学目标 教学重难点 教学过程 课后作业 教学目标 掌握平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 能力目标 掌握力和力系的概念；基本构件受力分析 知识目标 培养规范意识与工匠精神 素质目标 教学重难点 掌握力和力系的概念；基本构件受力分析 教学重点 掌握平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 教学难点 五个现代智能建筑典型例子 Part1 力和力系的概念 新知学习 一、一、力和力系的概念 刚体是指在运动中和受力作用后，其形状和大小都不发生改变，而且内部各点之间的距离不变的物体。 (一)刚体的概念 新知学习 一、一、力和力系的概念 通过长期的生产劳动和科学实践，人们逐渐认识到力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。 力对物体的作用效果取决于以下三个要素：①力的大小；②力的方向；③力的作用点。 (二)力的概念 新知学习 一、一、力和力系的概念 在一般工程问题中，平衡是指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动的状态。 (三)平衡及力系的概念 我们将作用在物体上的一群力，称为力系。各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系。 新知学习 一、一、力和力系的概念 按照平面力系中各力作用线分布形式的不同，将力系分为： (三)平衡及力系的概念 平面汇交力系，即平面力系中各力作用线汇交于一点 01 平面平行力系，即平面力系中各力作用线相互平行 03 平面力偶系，即平面力系中各力可以组成若干力偶或力系由若干力偶组成 02 平面一般力系，即平面力系中各力作用线既不完全交于一点，也不完全相互平行 04 Part2 基本构件受力分析 新知学习 二、基本构件受力分析 1.约束和约束反力的概念 (一)约束与约束反力 凡是在空间能自由运动的物体，都称为自由体。如果物体的运动受到一定的限制，使其在某些方向的运动成为不可能，则这种物体称为非自由体。阻碍非自由体运动的限制条件称为约束。约束对该物体必然作用一定的力，这种力称为约束反力或约束力，简称反力。 新知学习 二、基本构件受力分析 1.约束和约束反力的概念 (一)约束与约束反力 约束反力的方向总是与约束所能限制物体的运动或运动趋势的方向相反，作用点就在约束与被约束物体的接触点。 新知学习 二、基本构件受力分析 1.约束和约束反力的概念 (一)约束与约束反力 凡是能主动引起物体运动或使物体有运动趋势的力，称为主动力。作用在工程结构上的主动力又称为荷载。通常情况下，主动力是已知的，而约束反力是未知的。 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (1)柔索约束。由柔软而不计自重的绳索、胶带、链条等构成的约束统称为柔索约束。柔索约束的约束反力通过接触点沿着柔索的中心线背离物体，用符号Fr表示，如图所示。 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (2)光滑接触面约束。物体间光滑接触面约束只能限制物体沿着接触面在接触点的公法线方向的运动，而不能限制物体的其他运动。光滑接触面约束的反力通过接触点，方向沿着接触面的公法线指向物体，通常用Fn表示 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (3)圆柱铰链约束。两个物体分别被钻上直径相同的圆孔并用销钉连接起来，如果不计销钉与销钉孔壁之间的摩擦，则这种约束称为光滑圆柱铰链约束，简称铰链约束。 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (4)链杆约束。两端各以铰链与其他物体相连接且中间不受力(不计自重)的直杆称为链杆。链杆的约束反力沿着链杆的轴线方向，指向不定，常用符号Fn表示 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (5)固定铰支座。将结构或构件连接在支承物上的装置称为支座。用光滑圆柱铰链把结构或构件与支承底板相连接，并将支承底板固定在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座。 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (6)可动铰支座。如果在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴，就构成可动铰支座。可动铰支座的约束反力垂直于支承面，且通过铰链中心，但指向不定，常用Fn表示 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (一)约束与约束反力 (7)固定端支座。工程上，如果结构或构件的一端牢牢地插人到支承物里面，就构成固定端支座。 新知学习 二、基本构件受力分析 2.几种常见的约束及其约束反力 (二)物体的受力分析与受力图的绘制 被分离出来的研究对象称为分离体(或脱离体)。在分离体上画出周围物体对它的全部作用力(包括主动力和约束反力),这样的图形称为分离体图，又称受力图。 受力图一般画法是：先画出研究物体的简图，再将已知的主动力画在简图上，然后在各相互作用点上画出相应的约束反力。 01 02 Part3 平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 新知学习 三、平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 作用在刚体上A点的力F,可以平移到同一刚体上的任一点O,但必须附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对新作用点O之矩。 (一)力的平移定理 新知学习 三、平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 平面一般力系向作用面内任一点简化的结果，是一个力和一个力偶。这个力作用在简化中心，它的矢量称为原力系的主矢，并等于原力系中各力的矢量和；这个力偶的力偶矩称为原力系对简化中心的主矩，并等于原力系中各力对简化中心之矩的代数和。 (二)平面一般力系的简化 新知学习 三、平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 平面一般力系平衡的必要与充分条件是，力系的主矢和力系对平面内任一点的主矩都等于零。 (三)平面一般力系的平衡条件 Part4 轴向拉伸和压缩 新知学习 四、轴向拉伸和压缩 工程中有很多杆件受轴向力作用而产生拉伸或压缩变形。 (一)轴向拉伸和压缩的概念 新知学习 四、轴向拉伸和压缩 当作用力背离杆端时，作用力是拉力，杆件产生伸长变形，称为轴向拉伸，如图(a)所示；当作用力指向杆端时，作用力是压力，杆件产生压缩变形，称为轴向压缩，如图(b)所示。 (一)轴向拉伸和压缩的概念 新知学习 四、轴向拉伸和压缩 (二)轴向拉压杆的内力——轴力 由外力(或外部因素)引起的杆件内各部分间相互的作用力称为内力。 工程中，为了保证受拉(压)杆不被拉(压)断，必须先计算出杆件的内力。揭示杆件指定截面上内力的方法是截面法。 01 02 1.内力的概念 2.截面法求轴力 新知学习 四、轴向拉伸和压缩 (二)轴向拉压杆的内力——轴力 3.轴力图 当杆件受到两个以上的轴向外力作用时，在杆件的不同区段轴力不等，为表明轴力随截面位置的变化情况，可用平行于杆轴线的坐标表示横截面位置，垂直坐标表示横截面上的轴力，按选定比例把正轴力画在轴的上方，负轴力画在轴的下方，这样画出的图形即为轴力图。 新知学习 四、轴向拉伸和压缩 (三)轴向拉(压)杆横截面上的正应力 应力的分布规律是通过变形试验分析来推测的。根据观察到的轴向拉(压)杆的变形现象，可作出平面假设：变形前为平面的横截面，变形后仍为平面，只是沿轴线发生了平移。 2.轴向拉(压)杆横截面上的正应力 单位面积上的内力称为应力。应力反映了内力在截面上的分布集度。应力的单位是帕斯卡，简称“帕”,符号为“Pa”。 1.应力的概念 Part5 直梁弯曲 新知学习 五、直梁弯曲 (一)平面弯曲和梁的形式 弯曲变形是工程中常见的一种变形形式，以弯曲为主要变形的构件称为受弯构件，梁是最常见的受弯构件之一。工程中常见的梁，其横截面通常采用对称形状，如矩形、T形、工字形等，这些截面都有一根竖向对称轴，这根对称轴与梁轴线所构成的平面叫作纵向对称平面 梁的力偶 新知学习 五、直梁弯曲 (二)梁的内力 简支梁 梁的力偶 梁的力偶 新知学习 五、直梁弯曲 (三)梁的内力图——剪力图和弯矩图 简单荷载下基本梁的内力图 梁的力偶 新知学习 五、直梁弯曲 (三)梁的内力图——剪力图和弯矩图 简单荷载下基本梁的内力图 新知学习 四、轴向拉伸和压缩 (二)轴向拉压杆的内力——轴力 简单荷载下基本梁的剪力图和弯矩图，可以归纳出绘制内力图的规律，简捷地绘制多个荷载共同作用在梁上时的内力图。 课后总结 基本构件受力分析 凡是在空间能自由运动的物体，都称为自由体。 力和力系的概念 刚体是指在运动中和受力作用后，其形状和大小都不发生改变，而且内部各点之间的距离不变的物体。 平面一般力系的平衡条件与平衡方程的应用 在平面力系中，如果各力的作用线不全汇交于一点，也不全相互平行，这样的力系称为平面一般力系。 直梁弯曲 弯曲变形是工程中常见的一种变形形式，以弯曲为主要变形的构件称为受弯构件，梁是最常见的受弯构件之一。 轴向拉伸和压缩 工程中有很多杆件受轴向力作用而产生拉伸或压缩变形。 随堂练习 答案：C 解析：刚体是指在运动和受力作用下，其形状和大小都不发生改变，且内部各点之间距离不变的物体。它是一个理想化模型，不考虑变形。 关于刚体的定义，下列说法正确的是： A.刚体受力后形状可能改变，但大小不变 B.刚体内部各点之间的距离可以随受力变化 C.刚体在运动中其形状和大小均不发生改变 D.刚体是一种理想化的弹性体 随堂练习 答案：B 解析：力是物体间的相互机械作用，其作用效果包括：改变运动状态（如速度、方向）和改变形状（如拉伸、压缩）。颜色变化与力无关。 力对物体的作用效果不包括以下哪一项？ A.改变物体的运动状态 B.改变物体的颜色 C.改变物体的形状 D.使物体产生加速度 随堂练习 答案：D 解析：力的三要素是：大小、方向、作用点。这三者共同决定了力的作用效果。 下列哪一项不是力的三要素之一？ A.力的大小 B.力的方向 C.力的作用点 D.力的颜色 随堂练习 答案：B 解析：平衡是指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动状态，这是牛顿第一定律的体现。 在工程力学中，平衡状态是指物体： A.一定静止不动 B.相对于地球保持静止或做匀速直线运动 C.只受一个力作用 D.只受重力作用 随堂练习 答案：B 解析：平面汇交力系的定义是：各力作用线在同一平面内，且汇交于一点。 下列哪一组力系属于平面汇交力系？ A.所有力作用线相互平行 B.所有力作用线在同一平面内且汇交于一点 C.所有力作用线在同一平面内但不交于一点 D.所有力组成力偶 随堂练习 答案：C 解析：约束反力是约束对物体的反作用力，其作用点在接触点，方向与限制运动方向相反，通常是未知力，需通过平衡条件求解。 关于约束反力，下列说法正确的是： A.约束反力的方向与物体运动方向相同 B.约束反力是主动力的一种 C.约束反力的作用点在约束与物体的接触点 D.约束反力总是已知的 随堂练习 答案：C 解析：主动力是主动引起物体运动或运动趋势的力，如推力、拉力、重力等。A、B、D多为约束反力或被动力。 下列哪种力属于主动力？ A.桌面对书的支持力 B.绳子对物体的拉力 C.人用手推墙的力 D.地面对物体的摩擦力 随堂练习 答案：C 解析：平面一般力系是指：各力作用线在同一平面内，但不完全交于一点，也不完全平行，是最一般的情况。 下列哪种力系属于平面一般力系？ A.所有力作用线汇交于一点 B.所有力作用线相互平行 C.所有力作用线在同一平面内，既不完全交于一点，也不完全平行 D.所有力组成力偶 课后练习 简答题： 1.简述约束和约束反力的概念。 2.简述几种常见的约束及其约束反力。 3.简述固定铰支座。 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $