建筑力学课件_静定结构内力分析与弯曲应力

静定结构内力分析与弯曲应力静定结构内力分析是结构力学的基础内容之一本课程将深入讲解静定结构内力的计算方法和弯曲应力的分析方法

一、课程概述课程目标课程内容本课程旨在帮助学生理解静定结课程内容涵盖了静定结构的定义构内力分析和弯曲应力分析的基、分类、内力分析、弯曲应力分本原理和方法析以及相关设计原则学习目标通过学习，学生将能够掌握静定结构分析方法，并能够运用这些方法进行简单的结构设计课程目标

1.理解结构受力掌握弯曲应力分析进行结构设计掌握静定结构的受力分析原理和方法，能够理解弯曲应力的概念，掌握弯曲应力计算方结合所学知识，进行静定结构的设计，能够准确判断结构的受力状态和内力分布法，能够分析截面类型对弯曲应力的影响选择合适的材料和截面尺寸，满足结构的强度和稳定性要求主要内容静定结构定义与基本静定结构内力分析

1.

2.12概念内力分析方法、平衡方程、支包含基本概念、静定结构的基座反力、杆件内力求解步骤、本定义、特征、静定结构的受典型结构分析实例等力特点等内容弯曲应力分析静定结构设计

3.

4.34弯曲应力的概念、弯曲应力的设计原则、设计步骤、截面尺计算公式、截面类型对弯曲应寸确定、构件受力验算、常见力的影响、弯曲应力分析实例结构设计实例等等学习重点及难点

3.重点难点理解静定结构的概念，掌握其特点和分类静定结构内力分析方法的灵活运用，特别是复杂结构的内力计算熟练掌握静定结构内力分析方法，并能应用其进行计算弯曲应力分析与材料力学知识的结合，如截面形状对弯曲应力的影响理解弯曲应力的概念，并能分析其分布规律

二、静定结构概述静定结构是一种结构体系，其内部力和外力关系可以通过静力平衡方程直接求解，不需要考虑结构的变形和材料的力学性质静定结构的设计和分析相对简单，应用广泛，如房屋建筑、桥梁工程等静定结构的定义

1.稳定性结构体可以维持自身形状，并且在荷载作用下不会发生破坏可解性结构体的内力可以通过静力平衡方程直接求解确定性结构体的内力只与荷载大小和位置有关静定结构是指在不考虑材料弹性变形的情况下，其内力可以完全由静力平衡方程求解的结构静定结构的特点

2.结构稳定性计算简便结构清晰安全可靠静定结构具有明确的几何形状静定结构的内力可以直接通过静定结构的受力路径明确，易由于静定结构的内力可以直接，不受温度变化或材料收缩的平衡方程求解，无需考虑变形于理解和分析计算，可以更准确地确定结构影响的承载能力静定结构的分类

3.按结构形式分类按材料分类包括桁架、梁、刚架、拱和悬索常见的静定结构材料包括钢材、等每种结构形式都有其独特的混凝土、木材和钢筋混凝土等受力特点和应用范围不同的材料具有不同的强度、刚度和耐久性按荷载分类静定结构可以承受集中荷载、分布荷载、移动荷载和温度荷载等荷载类型会影响结构的内力和变形

三、静定结构内力分析静定结构内力分析是建筑力学的重要内容，是进行结构设计的基础通过内力分析，可以了解结构在荷载作用下的受力状态，为结构设计提供依据内力及其分类轴力剪力12轴力是杆件截面上垂直于截面的内力，是杆剪力是杆件截面上平行于截面的内力，是杆件抵抗拉伸或压缩变形的能力当杆件受到件抵抗剪切变形的能力当杆件受到剪切力拉伸或压缩时，在杆件的截面上产生轴力时，在杆件的截面上产生剪力剪力通常作轴力可以是拉力，也可以是压力拉力会使用在杆件的横截面上，导致杆件发生剪切变杆件伸长，压力会使杆件缩短形例如，螺钉或钉子在连接两个构件时，会受到剪切力的作用弯矩扭矩34弯矩是杆件截面上绕截面形心旋转的内力，扭矩是杆件截面上绕截面轴线的内力，是杆是杆件抵抗弯曲变形的能力当杆件受到弯件抵抗扭转变形的能力当杆件受到扭转力曲力时，在杆件的截面上产生弯矩弯矩通时，在杆件的截面上产生扭矩扭矩通常作常作用在杆件的横截面上，导致杆件发生弯用在杆件的横截面上，导致杆件发生扭转变曲变形例如，梁承受房屋重量时，会受到形例如，轴承受到旋转力的作用时，会受弯矩的作用，导致梁发生弯曲变形到扭矩的作用，导致轴承发生扭转变形静定结构内力分析方法

2.力平衡法

1.1力平衡法是最基本的方法通过对结构进行受力分析，列出平衡方程，从而求解结构的内力截面法

2.2截面法是针对杆件进行分析的方法通过对杆件进行截面切割，并考虑截面上的内力，利用平衡方程求解内力虚拟功法

3.3虚拟功法基于能量原理，通过引入虚拟位移，利用功和能之间的关系，求解结构的内力静定结构支分析

3.reactions支分析方法支类型支影响reactions reactionsreactions利用平衡方程求解未知支reactions包括支reactions类型取决于支座的约束方式支reactions大小影响着结构的内部力和变力矩平衡方程、水平力平衡方程、垂直力平常见支座类型包括固定支座、铰支座、滚动形支reactions分布不合理会导致结构的衡方程支座局部应力集中静定结构杆件内力分析

4.力法分析位移法分析基于静力平衡方程，分析杆件内力，求解支座反力根据位移协调方程和材料力学原理，分析杆件内力，求解支座反力适用于简单结构，计算简单，易于掌握适用于复杂结构，可以考虑杆件变形和材料性质

四、静定结构弯曲应力分析静定结构弯曲应力分析是结构力学的重要组成部分，通过计算弯曲应力，可以评估结构在载荷作用下的安全性材料的应力应变关系-弹性阶段屈服阶段强化阶段断裂阶段材料在受力后，应力与应变成材料的应力达到屈服强度后，应变继续增加，应力也随之增应力达到抗拉强度后，应力开正比，卸载后可恢复原状应应变迅速增加，应力不再增加加，材料的强度得到提高，直始下降，材料最终断裂应力-力-应变曲线呈直线，卸载后无法恢复原状至达到抗拉强度应变曲线达到峰值弯曲应力及其分布

2.弯曲应力的定义弯曲应力的分布规律弯曲应力是指由于弯矩作用在梁弯曲应力在截面上呈线性分布，或板等构件上产生的正应力它最大值出现在远离中性轴的位置与材料的弹性模量、弯矩大小和，最小值出现在中性轴上截面几何形状有关弯曲应力公式弯曲应力的计算公式为σ=My/I，其中M为弯矩，y为距中性轴的距离，I为截面的惯性矩截面类型对弯曲应力的影响

3.工字形截面矩形截面工字形截面在建筑结构中应用圆形截面空心截面广泛，其弯曲应力集中在翼缘矩形截面是常见的截面形式，圆形截面具有良好的抗弯性能空心截面可以有效地减轻重量部分，并可以有效地抵抗弯曲其弯曲应力分布呈线性变化，，弯曲应力均匀分布在整个截，同时保持足够的强度，适用变形最大应力出现在截面中性轴上面上，适用于承受较大的弯矩于承受较大的弯矩，同时减轻结构自重截面受弯承载力分析

4.弯曲强度弯曲刚度

1.

2.12弯曲强度是指材料在弯曲状态下所能承受的最大应力，是衡弯曲刚度是指材料在弯曲变形时的抵抗能力，反映了材料在量材料抗弯能力的重要指标弯曲状态下的刚度大小弯曲承载力影响因素

3.

4.34弯曲承载力是指构件在弯曲状态下所能承受的最大弯矩，是截面形状、尺寸、材料的力学性能以及加载方式等因素都会衡量构件抗弯能力的重要指标影响构件的弯曲承载力

五、静定结构设计静定结构设计是将理论知识应用于实际工程中的关键步骤设计过程需要综合考虑结构的安全性、经济性和美观性静定结构设计原则与过程安全可靠经济合理设计流程结构满足强度、刚度和稳定性要求，确保结构选材、施工方便，成本低，效益高•确定荷载安全，满足使用要求•选择材料•进行内力分析•计算应力•验算强度和刚度•绘制结构图截面尺寸确定

2.强度计算稳定性计算根据材料的强度和结构承受的载荷，计算出所考虑结构的稳定性，例如防止失稳或弯曲，确需的截面面积和形状保截面的尺寸满足要求刚度计算经济性确保结构足够坚固，能够承受载荷并保持必要选择最经济的截面尺寸，尽可能减少材料浪费的变形，避免过大的挠度或振动，降低成本构件受力验算

3.强度验算稳定性验算刚度验算确保构件在最大荷载作用下，不会发生断裂确保构件在荷载作用下，不会发生整体失稳确保构件在荷载作用下，变形满足使用要求或屈服，例如弯曲或扭转，不影响结构整体功能工程实例分析

4.工程实例分析可以帮助学生更好地理解静定结构内力分析与弯曲应力分析的概念和应用例如，可以分析一栋建筑的梁或柱在承受荷载时的内力分布和弯曲应力情况，并结合工程实际情况，讨论结构的安全性与可靠性

六、课程总结本课程系统地介绍了静定结构内力分析与弯曲应力的基本理论和应用学生们掌握了静定结构内力的计算方法，以及弯曲应力的分析和计算，为后续课程的学习奠定了基础重点内容回顾静定结构的定义和特点内力分析方法静定结构是结构体系中所有未知静定结构内力分析主要依靠静力力可以由静力平衡方程唯一确定平衡方程，包括截面法和节点法的结构，其特点是不存在多余约，可以求得各杆件的轴力和弯矩束，受力稳定可靠弯曲应力分析静定结构设计弯曲应力是由于弯矩作用在杆件静定结构的设计需要遵循相应的上产生的应力，其分布规律取决规范和标准，进行截面尺寸确定于截面形状和材料性质，影响结和受力验算，确保结构安全可靠构的受力状态思考与讨论本课程深入讲解了静定结构内力分析和弯曲应力分析，以及设计方法通过学习，掌握静定结构的力学特性和结构设计的基本原则，为进一步学习复杂结构力学奠定基础课堂上，积极思考并与同学讨论相关问题例如静定结构的适用范围有哪些？如何选择合适的材料和截面尺寸？结构设计的安全性和经济性如何权衡？这些问题有助于深化理解，激发学习兴趣，并培养独立思考和解决问题的能力课堂以外，可以阅读相关书籍或文献，进行实际案例分析，进一步拓展知识面，积累工程经验通过不断学习和实践，逐步提升专业技能，成为优秀的建筑设计师课后作业

3.课后作业参考答案本节课结束后，请同学们认真回顾课堂内容，尝试独立完成以下为了帮助同学们更好地理解课程内容，课后作业参考答案将会在练习

1.静定结构内力分析步骤练习

2.弯曲应力计算练习

3.截下次课前发布请同学们提前预习参考答案，并将作业问题记录面尺寸确定练习下来，以便在课堂上提出并讨论。