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第 3 章 建筑力学基本知识及结构计算简图;教学目标;能力目标;引例;案例二：某两层现浇钢筋混凝土框架结构教学楼，由现浇的梁、板、柱和基础等构件组成，这些构件整体浇筑在一起。楼面是现浇的钢筋混凝土板，由现浇的钢筋混凝土框架梁支承着，现浇钢筋混凝土柱支承着梁，柱固结于现浇钢筋混凝土基础内。如图3.1(b)所示构件布置示意图。;分析说明;3.1 静力学的基本知识;2）力的三要素 实践证明，力对物体的作用效果取决于三个要素：力的大小、力的方向和力的作用点。如图3.2所示。 描述一个力时，要全面表明力的三要素，因为任一要素发生改变时，都会对物体产生不同的效果。;（1）力的大小 力的大小表示物体间相互作用的强烈程度。为了度量力的大小，必须确定力的单位。在国际单位制里，力的常用单位为牛顿（N）或千牛顿（kN），1kN=1000N。 （2）力的方向 力的方向包含方位和指向两个涵义。例如，重力的方向是铅垂向下的，“铅垂”是力的方位，“向下”是力的指向。 （3）力的作用点 力的作用点是指力在物体上的作用位置。力的作用位置，一般并不是一个点，而往往有一定的范围，但是，当力的作用范围与物体相比很小时，就可以近似看成一个点，而认为力集中作用在这个点上。作用在这一点上的力，称为集中力，工程中也称集中荷载。;3）矢量 力是一个有大小和方向的物理量，所以力是矢量。力用一段带箭头的线段来表示。线段的长度表示力的大小；线段与某定直线的夹角表示力的方位，箭头表示力的指向；线段的起点或终点表示力的作用点。 用字母表示力时，用粗黑体字或 。而普通字母F只表示力的大小。;2. 刚体 任何物体在力的作用下，都会发生大小和形状的改变，即发生变形。但在正常情况下，实际工程中许多物体的变形都是非常微小的，对研究物体的平衡问题影响很小，可以忽略不计，这样就可以将物体看成是不变形的。 在外力的作用下，大小和形状保持不变的物体，叫做刚体。例如，我们对办公楼中的梁进行受力分析时，我们就把该梁看成刚体，梁本身的变形可以忽略。;3.力系 通常，一个物体所受的力不止一个而是若干个。我们把作用于物体上的一群力，称为力系。力系是工程力学研究的对象，因为所有的工程构件都是处于平衡状态，且由于一个力不可能使物体处于平衡状态，因此可以知道，工程构件都是受到力系作用的。 汇交力系——力系中各力作用线汇交于一点； 平行力系——力系中各力的作用线相互平行； 一般力系——力系中各力的作用线既不完全交于 一点，也不完全相互平行。 按照各力作用线是否位于同一平面内，上述力系又可分为平面力系和空间力系两类。;特别提示 案例一中办公楼的楼面梁，梁本身有重力，梁还承受其上空心板传来的竖向力；梁两端支承在墙上，墙对梁还有支承力，所以对于梁来讲，梁所受的力不只一个，而是多个，这些力就构成了力系。其他的房屋结构构件也都在力系的作用之下处于平衡状态。 案例一中的楼面梁L1所承受的各个力组成了力系，如图3.3所示。这些力都作用在梁的的纵向对称平面内，所以该力系为平面力系。经过分析，我们发现这个平面力系中的各个力的作用线又是相互平行的，所以该力系又可以称为平面平行力系。 ;3.1.3 静力学公理 静力学公理是人们在长期的生产和生活实践中，逐步认识和总结出来的力的普遍规律。它阐述了力的基本性质，是静力学的基础。 1. 二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用线在同一直线上。 此公理说明了作用在同一个物体上的两个力的平衡条件。;【知识链接】; 应当注意，只有当力作用在刚体上时二力平衡公理才能成立，对于变形体，二力平衡条件只是必要条件，并不是充分条件，例如，满足上述条件的两个力作用在一根绳子上，当这两个力使绳子受拉时，绳子才能平衡，如图3.7a所示。如受等值、反向、共线的压力就不能平衡了，如图3.7b所示。;2. 作用力与反作用力 作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。 若物体对物体有一个作用力，则同时物体对物体必有一个作用力。这两个力大小相等、方向相反、沿着同一直线，分别作用在这两个物体上。如图3.8所示， 和 为作用力和反作用力，它们