最新 建设力学教案Word文档格式.docx

最新 建设力学教案Word文档格式.docx

《最新 建设力学教案Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新 建设力学教案Word文档格式.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2017年9月10、12日

教学目标

通过本章学习，了解建筑力学的任务，掌握刚体、变性固体及基本假设，了解杆件变形的基本形式以及荷载形式。

教学

主要内容

1、建筑力学的任务

2、刚体、变性固体的基本假设

3、杆件极其变形的基本形式

教学重点、难点

1、刚体、变性固体的基本假设

2、杆件变形的基本形式

教学手段、方法

多媒体教学讲授讨论法

●新课导入：

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。

●教学过程和教学内容设计：

●建筑力学的任务

建筑物中支承荷载而起骨架作用的部分称为结构，结构中的每一个基本部分称为构件。

工程上把作用于建筑物上的力称为荷载。

全部构件由杆件构成的结构称为杆系结构。

建筑力学研究的对象主要是杆系结构，实际工程中还有薄壁结构、实体结构等，这些结构是弹性力学等课程研究的内容。

结构或构件抵抗破坏的能力通常称为强度；

抵抗变形的能力称为刚度；

保持其原有的平衡形式的能力称为稳定性。

受一定荷载作用的构件，要求其能正常工作，一般须满足以下三方面的要求：

足够的强度、必要的刚度和足够的稳定性。

建筑力学的任务是研究各种建筑结构构件在荷载作用下的平衡条件以及承载能力。

●刚体、变形固体及基本假设

一、刚体与变形固体的概念

刚体是指在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。

这是一个理想化的力学模型。

任何物体在力的作用下，都将发生变形，当这些微小变形对研究物体的平衡问题影响甚小时，可以将物体看成刚体。

工程中的构件都由一些固体材料制成，如钢、铸铁、木材、混凝土等，这些固体材料在力的作用下会产生变形，称为变性固体。

二、变性固体的基本假设

任何学科都是建立在一定的假设基础上的，建筑力学也不例外，它的基本假设有两个：

1、变性固体的连续、均匀、各向同性假设

2、结构及构件的微小变形假设

●杆件及其变形的基本形式

一、杆件

各类结构中构件的形状多种多样，其中大量的构件如梁、柱等，它们的长度比其他两个方向尺寸大得多（5倍以上），这类构件统称为杆件；

当构件两个方向的尺寸远大于另一个方向的尺寸时，称为薄壳或薄板；

当构件三个方向的尺寸均接近时，称为实体构件。

建筑力学主要研究对象是杆件，杆件的形状和尺寸可以由杆件的横截面和轴线两个主要几何因素来描述。

轴线为直线、横截面相同的杆称为等直杆，本课程主要研究这种等直杆。

二、杆件变形的基本形式

杆件在不同形式的荷载作用下，将发生不同形式的变形。

杆件的变形有下列四种基本形式：

1、轴向拉伸或压缩

2、剪切

3、扭转

4、弯曲

四、荷载的形式

工程中常见的荷载分类如下：

1、按作用方式分：

（1）集中荷载——作用在一点处的力

（2）分布荷载

1）在体积中分布的力

2）在面积上分布的力

3）在长度上分布的力

2、按作用性质分：

（1）静荷载

（2）动荷载

●教学小结与拓展：

●布置作业或思考题：

●说明：

教学手段（传统教学法、多媒体教学）教学方法（讲授法）

（2）

6

静力学基本概念

2017年9月17、18、24日

2017年9月17、23、24日

2017年9月1719、24日

通过本章学习，掌握力的平衡，静力学基本公式，了解力在坐标轴上的投影、合理投影定理，了解力矩、力偶，掌握力的等效平移。

2、力与平衡的概念

2、静力学基本公式

3、力在坐标轴上的投影、合理投影定理

4、力矩、力偶和力的等效平移

1、静力学基本公式

2、力在坐标轴上的投影

3、力的等效平移

静力学是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。

在静力学中具体讨论物体的受力分析、力系的简化和各种力系的平衡条件及其应用。

本章将介绍静力学的基本概念及基本公理。

●力与平衡的概念

一、力的概念

1、力的定义

力是物体之间相互的机械作用。

由于力的作用，物体的机械运动状态将发生改变，同时还引起物体产生变形。

前者称为力的运动效应（或外效应）；

后者称为力的变形效应（或内效应）。

2、力的三要素

力的大小、方向（包括方位和指向）和作用点，这三个因素称为力的三要素。

二、平衡的概念

所谓物体的平衡，建筑工程上一般是指物体相对于地面保持静止状态或作匀速直线运动状态。

要使物体处于平衡状态，作用于物体上的力系必需满足一定的条件，这些条件称为力系的平衡条件。

作用于物体上正好使之保持平衡的力系则称为平衡力系。

静力学研究物体的平衡问题，实际上就是研究作用于物体上的力系的平衡条件，并利用这些条件解决具体问题。

●静力学基本公理

1、力的平行四边形公理

作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。

2、二力平衡公理

作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：

这两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上。

3、加减平衡力系公理

在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。

也就是说，如果两个力系只相差一个或几个平衡力系，则它们对刚体的作用是相同的，可以等效代换。

4、四、作用与反作用公理

两物体间的作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反，沿同一直线并分别作用于两个物体上。

●力在坐标轴上的投影、合理投影定理

一、力在坐标轴上的投影

1、力在坐标轴上的投影

投影符号正、负的规定：

当从力始端投影到终端投影的方向与坐标轴的正向一致时，该投影取正值；

反之，取负值。

两种特殊情形：

⑴当力与轴垂直时，投影为零。

⑵当力与轴平行时，投影的绝对值等于力的大小。

2、合力投影定理

合力投影定理：

合力在任一坐标轴上的投影等于各分力在同一坐标轴上投影的代数和。

用解析法求平面汇交力系的合力

式中α为合力FR与x轴所夹的锐角。

合力的作用线通过力系的汇交点O，合力FR的指向，由FRX和FRY（即ΣFX、ΣFY）的正负号来确定。

●力矩、力偶的概念和力的等效平移

1、力矩

力F与距离d两者的乘积

来量度力F对物体的转动效应。

转动中心O称为力矩中心，简称矩心。

矩心到力作用线的垂直距离d，称为力臂。

改变力F绕O点转动的方向，作用效果也不同。

力F对物体绕O点转动的效应，由下列因素决定：

（1）力的大小与力臂的乘积

。

（2）力使物体绕O点的转动方向。

MO（F）=±

通常规定：

逆为正，反之为负。

在平面问题中，力矩为代数量。

力矩的单位：

（

）或

）

平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩，等于力系中各分力对同一点的力矩的代数和。

这就是平面力系的合力矩定理。

用公式表示为

2、力偶

平面内一对等值反向且不共线的平行力称为力偶，它是一个不能再简化的基本力系

作用于刚体上的力可平行移动到刚体内任意一点，但必须同时附加一个力偶，这个附加力偶的矩等于原来的力对新作用点之矩。

这样，平移前的一个力与平移后的一个力和一个力偶对刚体的作用效果等效。

●

习题2-2,2-4

（3）

物体的受力分析及结构计算简图

2017年9月25日；

10月8、9日

2017年9月25、30日；

10月8日

10月8、10日

通过本章学习，掌握物体受力分析的方法与受力图的绘制以及结构计算简图。

3、约束和约束反力

2、结构计算简图

3、物体的受力分析与受力图

4、物体受力分析

5、绘制受力图

了解力学的基本公理之后，物体的受力状况究竟是怎么样的，我们在实际工程中如何将物体受力情况表示出来？

这些问题显得尤为重要，也是我们必须掌握的一项基本技能，能帮助我们更好地进行分析。

●约束和约束反力

对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束体，简称约束。

阻碍物体运动的力称为约束反力，简称反力。

所以，约束反力的方向必与该约束所能阻碍物体运动的方向相反。

由此可以确定约束反力的方向或作用线的位置。

物体受到的力一般可以分为主动力、约束反力。

一般主动力是已知的，而约束反力是未知的

工程上常见的几种约束类型如下：

一、柔体约束

柔体约束只能限制物体沿着柔体约束中心线离开柔体约束的运动，而不能限制物体沿着其它方向运动，所以柔体约束反力通过接触点，其方向沿着柔体约束的中心线背离物体，这种约束反力通常用FT表示。

二、光滑接触面约束

若两物体接触处的摩擦很小，与其他力相比可以省去不计时，则可认为接触面是光滑的。

由光滑面所形成的约束，称为光滑接触面约束。

其约束反力通过接触点，方向沿着光滑面的公法线而指向物体，通常用FN表示。

三、光滑圆柱铰链约束

两个构件被钻上同样大小的孔，并用圆柱形销钉连接起来，略去摩擦，称这种约束为光滑圆柱铰链约束，这类约束有以下几种类型：

1、圆柱形铰链

2、铰链支座

3、滚轴支座

四、固定支座

既限制物体沿任何方向移动，又限制物体的转动，这种约束称为固定支座。

●结构计算简图

4、结构计算简图的简化原则

画出结构计算简图是对实际结构进行力学分析的重要步骤，选取结构计算简图应遵循下列两条原则：

1、反映结构的实际情况，使计算结果精确可靠

2、分清主次，略去次要因素，以便于分析和计算

5、结构计算简图的简化方法

1、结构体系的简化

（1）平面简化

（2）杆件简化

（3）结点简化

2、支座的简化

支座是指结构与基础（或别的支承构件）之间的连接构造，它的作用是使基础（或别的支承构件）与结构连起来，达到对结构的支承。

在平面杆件结构的计算简图中，支座通常可简化为铰支座、滚轴支座和固定支座这三种基本类型。

3、荷载的简化

●物体的受力分析与受力图

解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，然后根据已知条件、约束类型并结合基本概念和公理分析研究对象的受力情况，这个过程称为受力分析。

受力图的画法可以概括为以下几个步骤：

1、根据题意恰当地选取研究对象，再取分离体

2、画出分离体所受的全部主动力

3、在分离体上原来存在的约束的地方，按照约束类型逐一画出全部的约束反力

画受力图应注意以下几点：

1、明确研究对象

2、不要漏画和多画力

3、正确地画出约束反力

4、注意作用与反作用关系

5、注意识别二力构件