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工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu) 版權(quán)信息
- ISBN:9787030102317
- 條形碼:9787030102317 ; 978-7-03-010231-7
- 裝幀:暫無(wú)
- 冊(cè)數(shù):暫無(wú)
- 重量:暫無(wú)
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工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
目前全國(guó)高職高專(zhuān)開(kāi)設(shè)建筑裝飾等專(zhuān)業(yè)的院校有300余所,在校生達(dá)5萬(wàn)人。然而迄今為止,全國(guó)尚無(wú)一套系統(tǒng)、完整的建筑裝飾專(zhuān)業(yè)的系列教材,給很多院校該專(zhuān)業(yè)的教學(xué)工作帶來(lái)不便,同時(shí)也極大地影響和制約了該專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提高。以往高職高專(zhuān)各校的建筑裝飾專(zhuān)業(yè),室內(nèi)裝飾、裝飾裝潢等專(zhuān)業(yè)用的教材多是本科教材或本科老師編寫(xiě)的專(zhuān)科教材,這些教材并不適合專(zhuān)科教育;而且以往的教材要么是偏土木專(zhuān)業(yè),要么是偏藝術(shù)專(zhuān)業(yè),并沒(méi)有把這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)結(jié)合起來(lái)。該套書(shū)目前有9個(gè)學(xué)校參編,涉及4個(gè)省,影響面較廣,特別是參編學(xué)校中包括全國(guó)高職高專(zhuān)建筑裝飾類(lèi)試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)校參加,從而使該套書(shū)具有一定的非常不錯(cuò)性,預(yù)計(jì)該套書(shū)出版后會(huì)在高職高專(zhuān)建筑裝飾專(zhuān)業(yè)引起較大反響。目前,還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)為高職高專(zhuān)建筑裝飾專(zhuān)業(yè)編寫(xiě)的力學(xué)與結(jié)構(gòu)方面的教材,該書(shū)本著夠用、實(shí)用的原則,把工程力學(xué)和建筑結(jié)構(gòu)兩部分內(nèi)容結(jié)合在一起;另外,本書(shū)的結(jié)構(gòu)部分統(tǒng)一采用新規(guī)范編寫(xiě)。本書(shū)具有優(yōu)選性、實(shí)用性的特點(diǎn)。
工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu) 目錄
序
前言
**篇 工程力學(xué)
**章 靜力學(xué)基本知識(shí) 1
1.1 基本概念 1
1.2 靜力學(xué)基本公理 3
1.3 約束與約束反力 7
1.4 物體的受力分析與受力圖 12
第二章 平面力系 20
2.1 平面匯交力系 20
2.2 力的投影、力矩和力偶 23
2.3 平面一般力系 29
第三章 拉壓構(gòu)件 50
3.1 軸向拉伸與壓縮概述 50
3.2 截面法、軸力、軸力圖 51
3.3 拉壓桿橫截面上的應(yīng)力 54
3.4 軸向拉伸與壓縮的變形 58
3.5 材料的力學(xué)性質(zhì)與拉壓桿強(qiáng)度計(jì)算 61
第四章 受彎構(gòu)件 76
4.1 截面的幾何性質(zhì) 76
4.2 受彎構(gòu)件的內(nèi)力 83
4.3 剪力圖和彎矩圖 89
4.4 梁的應(yīng)力與強(qiáng)度計(jì)算 101
4.5 梁的變形與剛度計(jì)算 113
第五章 壓桿穩(wěn)定 127
5.1 壓桿穩(wěn)定的概念 127
5.2 壓桿的臨界力 129
5.3 壓桿的臨界應(yīng)力 134
5.4 壓桿的穩(wěn)定計(jì)算 136
第二篇 建筑結(jié)構(gòu)
第六章 建筑結(jié)構(gòu)材料 141
6.1 鋼材 141
6.2 混凝土 146
6.3 砌體材料 153
第七章 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 163
7.1 結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài) 163
7.2 概率極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法 164
7.3 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì) 171
第八章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件 173
8.1 受彎構(gòu)件的基本概念及構(gòu)造要求 173
8.2 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 177
8.3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 198
第九章 鋼筋混凝土軸向受力構(gòu)件 212
9.1 基本概念及構(gòu)造要求 212
9.2 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算 217
9.3 鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算 241
第十章 鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu) 249
10.1 梁板結(jié)構(gòu)的型式和內(nèi)力計(jì)算方法 249
10.2 整體式梁板結(jié)構(gòu) 251
10.3 裝配式混凝土樓蓋 265
10.4 樓梯和雨篷 270
第十一章 砌體結(jié)構(gòu) 280
11.1 混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置及靜力計(jì)算方案 280
11.2 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì) 283
11.3 圈梁、過(guò)梁和挑梁 299
第十二章 鋼筋混凝土多層和高層房屋結(jié)構(gòu) 306
12.1 多層及高層房屋的結(jié)構(gòu)體系 306
12.2 多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 313
第十三章 鋼結(jié)構(gòu) 324
13.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接 324
13.2 鋼梁 328
13.3 鋼柱 333
附錄 340
附錄1 型鋼表 340
附錄2 鋼材及鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)和彈性模量 357
附錄3 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值 358
附錄4 各類(lèi)砌體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值 358
附錄5 各類(lèi)砌體沿砌體灰縫截面破壞時(shí)的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk彎曲抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftmk和抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fvk 361
附錄6 沿塊體截面破壞時(shí)的燒結(jié)普通磚砌體的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk和彎曲抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftmk 362
附錄7 各類(lèi)砌體沿砌體灰縫面破壞時(shí)的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftm和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv 362
附錄8 沿塊體截面破壞時(shí)的燒結(jié)普通磚砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值兒和彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftm 363
附錄9 受彎構(gòu)件的撓度限值 363
附錄10 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)和*大裂縫寬度限值 363
附錄11 耐久性規(guī)定 364
附錄12 混凝土保護(hù)層*小厚度 365
附錄13 鋼筋表 366
附錄14 連續(xù)梁板的計(jì)算跨度l0 368
附錄15 等截面等跨連續(xù)梁在常用荷載作用下按彈性分析的內(nèi)力系數(shù)表 369
附錄16 影響系數(shù) 373
附錄17 構(gòu)件的強(qiáng)度與穩(wěn)定 376
參考文獻(xiàn) 385
工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu) 節(jié)選
**篇 工程力學(xué) **章 靜力學(xué)基本知識(shí) 工程中各種各樣的建筑物、機(jī)械等都是由若干構(gòu)件(或零件)按照一定規(guī)律組成的。工程中稱(chēng)其為結(jié)構(gòu)。對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)建造之前,必須對(duì)其受刀情況分析清楚,以便進(jìn)行相應(yīng)的刀學(xué)計(jì)算。本章主要討論物體之間的相互約束類(lèi)型,對(duì)才知體進(jìn)行受力分析的方法及有關(guān)的基本概念和基本定理。 1.1 基本概念 1.1.1 平衡的概念 在討論物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),一般將地球作為參照系,若物體相對(duì)地球靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng),則稱(chēng)物體處于平衡狀態(tài)。 1.1.2 剛體的概念 任何物體在力的作用下,都將引起大小和形狀的改變,即發(fā)生變形。但是,在正常情況下,工程實(shí)際中許多物體的變形都非常微小,例如,建筑物中的梁,它在中央處*大的下垂一般只有梁長(zhǎng)度的三百分之一。這樣微小的變形,對(duì)于討論物體的平衡問(wèn)題影響甚少,可以忽略不計(jì),因而可將這種物體看成是不變形的。 在任何外力作用下,大小和形狀保持不變的物體,稱(chēng)為剛體。在靜力學(xué)部分,我們把所討論的物體都看成是剛體。 然而,當(dāng)討論物體受到力的作用后會(huì)不會(huì)破壞時(shí),變形就是一個(gè)主要的因素,這時(shí)就不能再把物體看成剛體,而應(yīng)該看成變形體。但必須指出,以剛體為對(duì)象得出的力系的平衡條件,一般也可以推廣應(yīng)用于變形很小的變形體的平衡情況。 1.1.3 力、力系 1.力的概念 (1)力的涵義 人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中逐漸形成并建立了力的概念。例如,人推小車(chē)時(shí),由于肌肉緊張,感到人對(duì)小車(chē)施加了力,使小車(chē)由靜到動(dòng),或使小車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化,同時(shí)感到小車(chē)也在推人;手用力拉彈簧,使彈簧發(fā)生伸長(zhǎng)變形,同時(shí)感到彈簧也在拉手。這種力的作用,在物體與物體之間也會(huì)發(fā)生,例如,自空中落下的物體由于受到地球的引力作用而使運(yùn)動(dòng)速度加快,橋梁受到車(chē)輛的作用而產(chǎn)生彎曲變形等。綜合無(wú)數(shù)事例,可以概括出力的涵義是:力是物體之間的相互機(jī)械作用,這種作用的效果會(huì)使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化(外效應(yīng)),或者使物體發(fā)生變形(內(nèi)效應(yīng))。 既然力是物體與物體之間的相互作用,因此,力不可能脫離物體而單獨(dú)存在。有受力體時(shí)必定有施力體。 在建筑力學(xué)中,力的作用方式一般有兩種情況,一種是兩物體相互接觸時(shí),它們之間相互產(chǎn)生的拉力或壓力;一種是物體與地球之間相互產(chǎn)生的吸引力,對(duì)物體來(lái)說(shuō),這個(gè)吸引力就是重力。 (2)力的三要素 實(shí)踐證明,力對(duì)物體的作用效果,取決于3個(gè)要素:①力的大小;②力的方向;③力的作用點(diǎn)。這3個(gè)要素通常稱(chēng)為力的三要素。 力的大小表明物體間相互作用的強(qiáng)烈程度。為了量度力的大小,我們必須規(guī)定力的單位,在國(guó)際單位制中,力的單位為N或kN。 力的方向通常包含方位和指向兩個(gè)涵義。例如說(shuō)重力的方向是"鉛垂向下"。 力的作用點(diǎn)就是力對(duì)物體作用的位置。力的作用位置實(shí)際上有一定的范圍,不過(guò)當(dāng)作用范圍與物體相比很小時(shí),可近似地看成是一個(gè)點(diǎn)。作用于一點(diǎn)的力,稱(chēng)為集中力。 在力的三要素中,有任一要素改變時(shí),都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生不同的作用效果。例如,沿水平地面推動(dòng)一個(gè)木箱,如圖1.1所示,作用在木箱上的力,或大小不同,或方向不同(如力F與F'),或作用點(diǎn)位置不同(如力F或F),產(chǎn)生的效果就會(huì)不一樣。因此,在描述一個(gè)力時(shí),必須全面表明力的三要素。 圖1.1 (3)力的圖示法 力是一個(gè)有大小和方向的量,所以力是矢量。 通常可以用一段帶箭頭的線段來(lái)表示力的三要素。線段的長(zhǎng)度(按選定的比例)表示力的大小;線段與某定直線的夾角表示力的方位,箭頭表示力的指向;帶箭頭線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。如圖1.2所示,按比例量出力F的大小是20kN,力的方向與水平線呈45。角,指向右上方,作用在物體的A點(diǎn)上。 用字母符號(hào)表示力矢量時(shí),常用黑體字如F、Fp等。而F、Fp等只表示力矢量的大小。 圖1.2 2.力系與平衡力系 在一般情況下,一個(gè)物體總是同時(shí)受到若干個(gè)力的作用。我們把作用于同一物體上的一群力,稱(chēng)為力系。使物體保持平衡的力系,稱(chēng)為平衡力系。 1.2 靜力學(xué)基本公理 靜力學(xué)公理是人類(lèi)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活實(shí)踐中,經(jīng)過(guò)反復(fù)觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的普遍規(guī)律。它闡述了力的一些基本性質(zhì),是靜力學(xué)部分的基礎(chǔ)。 1.2.1 作用與反作用公理 兩個(gè)物體間的作用力和反作用力,總是大小相等,方向相反,沿同一直線,并分別作用在這兩個(gè)物體上。 這個(gè)公理概括了兩個(gè)物體間相互作用力的關(guān)系。如物體A對(duì)物體B施作用力F,同時(shí)物體A也受到物體B對(duì)它的反作用力F',且這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用,如圖1.3所示。 圖1.3 【例1.1】小球受重力W作用,用繩索懸掛于天花板如圖1.4(a)所示,繩重不計(jì)。試分析各物體間相互的作用力和反作用力。 【解】小球與地球之間有一對(duì)作用力W和反作用力W',它們分別作用于小球中心和地球中心,如圖1.4(b)、(c)所示,且W'=W,其方向相反,并沿同一直線。 小球與繩索之間有一對(duì)作用力FTB和反作用力,分別作用于繩索的B點(diǎn)和小球的B點(diǎn),如圖1.4(b)、(d)所示,且,其方向相反,并沿著繩的中心線。 圖1.4 同樣,繩索對(duì)天花板施作用力FTA,作用在板的A點(diǎn),其反作用力,作用在繩的端點(diǎn)A,如圖1.4(d)、(e)所示。 1.2.2二力平衡公理 作用在同一剛體上的兩個(gè)力,使剛體平衡的必要和充分條件是:這兩個(gè)力大小相等,方向相反,且作用在同一直線上,如圖1.5(a)、(b)所示。 這個(gè)公理說(shuō)明了作用在物體上兩個(gè)力的平衡條件,在一個(gè)物體上只受到兩個(gè)力的作用而平衡時(shí),這兩個(gè)力一定要滿(mǎn)足二力平衡公理。如把雨傘掛在桌邊,如圖1.6所示,雨傘擺動(dòng)到其重心和掛點(diǎn)在同一鉛垂線上時(shí),雨傘才能平衡。因?yàn)檫@時(shí)雨傘的向下重力和桌面的向上支撐力在同一直線上。 圖1.5 圖1.6 必須注意,不能把二力平衡問(wèn)題和作用與反作用關(guān)系混淆起來(lái)。二力平衡公理中的兩個(gè)力是作用在同一物體上的。作用與反作用公理中的兩個(gè)力是分別作用在不同物體上,雖然是大小相等、方向相反、作用在一直線上,但不能平衡。若一根直桿只在兩點(diǎn)受力作用而處于平衡,則作用在此兩點(diǎn)的二力的方向必在這兩點(diǎn)的連線上。此直桿稱(chēng)為二力桿,如圖1.7(a)、(b)所示。對(duì)于只在兩點(diǎn)受力作用而處于平衡的一般物體,稱(chēng)為二力構(gòu)件。 圖1.7 1.2.3 加減平衡力系公理 在作用于剛體的任意力系中,加上或減去任何一個(gè)平衡力系,并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。 因?yàn)槠胶饬ο挡粫?huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即平衡力系對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)效果為零,所以在物體的原力系上加上或去掉一個(gè)平衡力系,是不會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)效果的。 【推論】力的可傳性原理 作用在剛體上的力可沿其作用線移動(dòng)到剛體內(nèi)任意一點(diǎn),而不改變?cè)?duì)剛體的作用效應(yīng)。 【證明】 1)設(shè)力F作用在物體A點(diǎn),如圖1.8(a)所示。 2)根據(jù)加減平衡力系公理,可在力的作用線上任取一點(diǎn)B,加上一個(gè)平衡力系F1和F2,并使F1=-F2=F,如圖1.8(b)所示。 3)由于力F和凡是一個(gè)平衡力系,可以去掉,所以只剩下作用在B點(diǎn)的力磯,如圖1.8(c)所示。 4)力F1和原力F等效,就相當(dāng)于把作用在A點(diǎn)的力F沿其作用線移到B點(diǎn)。 圖1.8 力的可傳性原理,是我們?nèi)粘I钪兴R?jiàn)的,例如,用繩拉車(chē),或者沿同一直線、以同樣大小的力用手推車(chē),對(duì)車(chē)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)相同。 根據(jù)力的可傳性原理可知,力對(duì)剛體的作用效應(yīng)與力的作用點(diǎn)在作用線上的位置無(wú)關(guān)。因此,力的三要素可改為:力的大小、方向和作用線。 應(yīng)當(dāng)指出,加減平衡力系公理和力的可傳性原理都只適用于研究物體的運(yùn)動(dòng)效果(外效應(yīng)),而不適用于研究物體的變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。例如,直桿AB的兩端受到等值、反向、共線的兩個(gè)力F1、F2作用而處于平衡狀態(tài),如圖1.9(a)所示;如果將這兩個(gè)力各沿其作用線移到桿的另一端,如圖1.9(b)所示,顯然,直桿AB仍然處于平衡狀態(tài)。但是直桿的變形不同了。圖1.9(a)直桿的變形是縮短,而圖1.9(b)直桿的變形卻是伸長(zhǎng),這就說(shuō)明當(dāng)研究物體的變形效應(yīng)時(shí),力的可傳性原理就不適用了。 圖1.9 1.2.4 力的平行四邊形公理 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力,可以合成為一個(gè)合力,合力也作用于該點(diǎn),合力的大小和方向由這兩個(gè)力為邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示,如圖1.10所示。 這個(gè)公理說(shuō)明力的合成是遵循矢量加法的,只有當(dāng)兩個(gè)力共線時(shí),才能用代數(shù)加法。 兩個(gè)共點(diǎn)力可以合成為一個(gè)力,反之,一個(gè)己知力也可以分解為兩個(gè)力。但是,將一個(gè)已知力分解為兩個(gè)分力可得無(wú)數(shù)組解答。因?yàn)橐砸粋(gè)力的矢量為對(duì)角線的平行四邊形,可作無(wú)數(shù)個(gè)。如圖1.11(a)所示,力F既可以分解為力Fl和F2,也可以分解為力磯和F4等。要得出惟一的解答,必須給以限制條件。如給定兩分力的方向求其大小,或給定一分力的大小和方向求另一分力等。 圖1.10 圖1.11 在工程實(shí)際問(wèn)題中,常把一個(gè)力F沿直角坐標(biāo)軸方向分解,可得出兩個(gè)互相垂直的分力Fx和磯,如圖1.11(b)所示。Fx和Fy的大小可由三角公式求得,式中α為力F與工軸間的夾角。 【推論】三力平衡匯交定理 一剛體受共面不平行的3個(gè)力作用而平衡時(shí),這3個(gè)力的作用線必匯交于一點(diǎn)。 【證明】 1)設(shè)有共面不平行的3個(gè)力F1、F2、F3分別作用在一剛體上的A1、A2、A3三點(diǎn)而成平衡,如圖1.12所示。 (1.1) 圖1.12
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