本部分主要介紹力的基本性質、力矩與力偶、平面一般力系的平衡方程及其應用、變形固體及其假設和幾何圖形的性質。要求掌握幾種常見約束的約束反力、受力圖的畫法、平面力系的平衡方程及其應用；理解力的性質和投影、力矩的計算、力偶的概念；了解變形固體及其假設，強度、剛度、穩定性的概念，平面幾何圖形的性質。
1．力的基本性質
（1）力的基本概念
力是物體之間相互的機械作用，這種作用的效果是使物體的運動狀態發生改變，或者使物體發生變形。力不可能脫離物體而單獨存在。有受力物體，必定有施力物體。
1）力的三要素
力的三個要素是：力的大小、力的方向和力的作用點。
力是乙個既有大小又有方向的物理量，所以力是向量。力用一段帶箭頭的線段來表示。線段的長度表示力的大小；線段與某定直線的夾角表示力的方位，箭頭表示力的指向；線段的起點或終點表示力的作用點。
在國際單位制中，力的單位為牛頓（n）或千牛頓（kn）。 1kn = 1000n。
2）靜力學公理
① 作用力與反作用力公理：兩個物體之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，並分別作用在這兩個物體上。
作用力與反作用力的性質應相同。
② 二力平衡公理：作用在同一物體上的兩個力，使物體平衡的必要和充分條件是，這兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。
③ 加減平衡力系公理：作用於剛體的任意力系中，加上或減去任意平衡力系，並不改變原力系的作用效應。
同時力具有可傳遞性。作用在剛體上的力可沿其作用線移動到剛體內的任意點，並不改變原力對剛體的作用效應。根據力的可傳性原理，力對剛體的作用效應與力的作用點在作用線的位置無關。
加減平衡力系公理和力的可傳性原理都只適用於剛體。
（2）約束與約束反力
1）約束與約束反力的概念
乙個物體的運動受到周圍物體的限制時，這些周圍物體就稱為該物體的約束。約束對物體運動的限制作用是通過約束對物體的作用力實現的，通常將約束對物體的作用力稱為約束反力，簡稱反力，約束反力的方向總是與約束所能限制的運動方向相反。通常主動力是已知的，約束反力是未知的。
2）力的分類
物體受到的力一般可以分為兩類：一類是使物體運動或使物體有運動趨勢，稱為主動力，如重力、水壓力等，主動力在工程上稱為荷載；另一類是對物體的運動或運動趨勢起限制作用的力，稱為被動力。
（3）受力分析
1）物體受力分析及受力圖的概念
在受力分析時，當約束被人為地解除時，必須在接觸點上用乙個相應的約束反力來代替。
在物體的受力分析中，通常把被研究的物體的約束全部解除後單獨畫出，稱為脫離體。把全部主動力和約束反力用力的圖示表示在分離體上，這樣得到的圖形，稱為受力圖。畫受力圖的步驟如下：
① 明確分析物件，畫出分析物件的分離簡圖；
② 在分離體上畫出全部主動力；
③ 在分離體上畫出全部的約束反力，並注意約束反力與約束應一一對應。
2）力的平行四邊形法則
作用於物體上的同一點的兩個力，可以合成為乙個合力，合力的大小和方向由這兩個力為邊所構成的平行四邊形的對角線來表示（圖6-1）。
一剛體受共面不平行的三個力作用而平衡時，這三個力的作用線必匯交於一點，即滿足三力平衡匯交定理。
（4）計算簡圖
在對實際結構進行力學分析和計算之前必須加以簡化。用乙個簡化圖形（結構計算簡圖）來代替實際結構，略其次要細節，重點顯示其基本特點，作為力學計算的基礎。簡化的原則如下：
1）結構整體的簡化
除了具有明顯空間特徵的結構外，在多數情況下，把實際的空間結構（忽略次要的空間約束）分解為平面結構。對於延長方向結構的橫截面保持不變的結構，如隧洞、水管、廠房結構，可做兩相鄰橫截面擷取平面結構（切片）計算。對於多跨多層的空間剛架，根據縱橫向剛度和荷載（風載、**力、重力等），擷取縱向或橫向的平面剛架來分析。
若空間結構是由幾種不同型別的平面結構組成（如框剪結構），在一定條件下可以把各類平面結構合成乙個總的平面結構，並算出每類平面結構所分配的荷載，再分別計算。
2）桿件的簡化
除了短桿深樑外，桿件用其軸線表示，桿件之間的連線區域用結點表示，並由此組成桿件系統（杆系內部結構）。桿長用結點間的距離表示，並將荷載作用點轉移到桿件的軸線上
3）桿件間連線的簡化
桿件間的連線區簡化為杆軸線的匯交點（稱結點），桿件連線理想化為鉸結點、剛結點和組合結點。各桿在鉸結點處互不分離，但可以相互轉動（如木屋架的結點）；各桿在剛結點處既不能相對移動，也不能相對轉動，因此相互間的作用除了力以外還有力偶（如現澆鋼筋混凝土結點）。組合結點即部分桿件之間屬鉸結點，另外部分桿件之間屬剛結點（有時也稱半鉸結點或半剛結點）。
4）約束形式的簡化圖
① 柔體約束：由柔軟的繩子、鏈條或膠帶所構成的約束稱為柔體約束。由於柔體約束只能限制物體沿柔體約束的中心線離開約束的運動，所以柔體約束的約束反力必然沿柔體的中心線而背離物體，即拉力，通常用ft表示。
如圖6-2（a）所示的起重裝置中，桅杆和重物一起所受繩子的拉力分別是 ft1、ft2和ft3（圖6-2b），而重物單獨受繩子的拉力則為ft4（圖6-2c）。
② 光滑接觸面約束：當兩個物體直接接觸，而接觸面處的摩擦力可以忽略不計時，兩物體彼此的約束稱為光滑接觸面約束。光滑接觸面對物體的約束反力一定通過接觸點，沿該點的公法線方向指向被約束物體，即為壓力或支援力，通常用fn表示（圖6-3）。
③ 圓柱鉸鏈約束：圓柱鉸鏈約束是由圓柱形銷釘插入兩個物體的圓孔構成，如圖6-4（a）、（b）所示，且認為銷釘與圓孔的表面是完全光滑的，這種約束通常如圖6-4（c）所示。圓柱鉸鏈約束只能限制物體在垂直於銷釘軸線平面內的任何移動，而不能限制物體繞銷釘軸線的轉動，如圖6-5所示。
④ 鏈杆約束：兩端用鉸鏈與不同的兩個物體分別相連且中間不受力的直杆稱為鏈杆，圖6-6（a）、圖6-6（b）中ab、bc杆都屬於鏈杆約束。這種約束只能限制物體沿鏈杆中心線趨向或離開鏈杆的運動。
鏈杆約束的約束反力沿鏈杆中心線，指向未定。鏈杆約束的簡圖及其反力如圖6-6（c）、（d）所示。鏈杆都是二力杆，只能受拉或者受壓。
⑤ 固定鉸支座：用光滑圓柱鉸鏈將物體與支承面或固定機架連線起來，稱為固定鉸支座，如圖6-7（a）所示，計算簡圖如圖6-7（b）所示。其約束反力在垂直於鉸鏈軸線的平面內，過銷釘中心，方向不定，如圖6-7（a）所示。
一般情況下可用圖6-7（c）所示的兩個正交分力表示。
⑥ 可動鉸支座：在固定鉸支座的座體與支承面之間加輥軸就成為可動鉸支座，其簡圖可用圖6-8（a）、圖6-8（b）表示，其約束反力必垂直於支承面，如圖6-8（c）所示。在房屋建築中，梁通過混凝土墊塊支承在磚柱上，如圖6-8（d）所示，不計摩擦時可視為可動鉸支座。
⑦ 固定端支座：構件一端嵌入牆裡（圖6-9a），牆對梁的約束既限制它沿任何方向移動，同時又限制它的轉動，這種約束稱為固定端支座。其簡圖可用圖6-9（b）表示，它除了產生水平和豎直方向的約束反力外，還有乙個阻止轉動的約束反力偶，如圖6-9（c）所示。
物體的受力圖舉例：
【例6-1】 重量為fw的小球放置在光滑的斜面上，並用繩子拉住，如圖6-10（a）所示。畫出此球的受力圖。
【解】以小球為研究物件，解除小球的約束，畫出分離體，小球受重力（主動力）fw、繩子的約束反力（拉力）fta和斜面的約束反力（支援力）fnb（圖6-10b）的共同作用。
【例6-2】 水平梁ab受已知力f作用，a端為固定鉸支座，b端為移動鉸支座，如圖6-11（a）所示。梁的自重不計，畫出梁ab的受力圖。
【解】取梁為研究物件，解除約束，畫出分離體，畫主動力f；a端為固定鉸支座，它的反力可用方向、大小都未知的力fa，或者用水平和豎直的兩個未知力fax和fay表示；b端為移動鉸支座，它的約束反力用fb表示，但指向可任意假設，受力圖如圖6-11（b）、圖6-11（c）所示。
【例6-3】如圖6-12（a）所示，梁ac與cd在c處鉸接，並支承在三個支座上，畫出梁ac、cd及全梁ad的受力圖。
【解】取梁cd為研究物件並畫出分離體，如圖6-12（b）所示。
取梁ac為研究物件並畫出分離體，如圖6-12（c）所示。
以整個梁為研究物件，畫出分離體，如圖6-12（d）所示。
2．平面匯交力系
凡各力的作用線都在同一平面內的力系稱為平面力系。
（1）平面匯交力系的合成
在平面力系中，各力的作用線都匯交於一點的力系，稱為平面匯交力系；各力作用線互相平行的力系，稱為平面平行力系；各力的作用線既不完全平行又不完全匯交的力系，稱為平面一般力系。
1）力在座標軸上的投影
如圖6-13（a）所示，設力f作用在物體上的a點，在力f作用的平面內取直角座標系 xoy，從力f的兩端a和b分別向x軸作垂線，垂足分別為a和b，線段ab稱為力f在座標軸x上的投影，用fx表示。同理，從a和b分別向y軸作垂線，垂足分別為a』，和b』，線段a』b』稱為力f在座標軸y上的投影，用fy表示。
力的正負號規定如下：力的投影從開始端到末端的指向，與座標軸正向相同為正；反之，為負。
若已知力的大小為f，它與x軸的夾角為α，則力在座標軸的投影的絕對值為：
fx = fcos6-1）
fy = fsin6-2）
投影的正負號由力的指向確定。
反過來，當已知力的投影fx和fy，則力的大小f和它與x軸的夾角α分別為：
f = fx2+fy2 α=arctan｜fy/fx6-3）
【例6-4】圖6-14中各力的大小均為100n，求各力在x、y 軸上的投影。
【解】 利用投影的定義分別求出各力的投影：
2）平面匯交力系合成的解析法
合力投影定理：合力在任意軸上的投影等於各分力在同一軸上投影的代數和。
數學式子表示為：
如果 f = f1 ＋f2＋ … ＋fn6-4）
則 fx = flx ＋f2x＋ … ＋fnx = ∑fx6-5）
fy = fly ＋f2y＋ … ＋fny = ∑fy6-6）
平面匯交力系的合成結果為一合力。
當平面匯交力系已知時，首先選定直角座標系，求出各力在x、y軸上的投影，然後利用合力投影定理計算出合力的投影，最後根據投影的關係求出合力的大小和方向。
標準員通用與基礎知識試卷B
一 判斷題 共20題，每題1分 1.在建設法規體系內部，不僅縱向不同層次的法規之間應當相互銜接，不能有牴觸 橫向同層次的法規之間也應協調配套，不能互相矛盾 重複或者留有 空白 答案 正確 2.施工總承包企業可以對所承接的施工總承包工程內各專業工程全部自行施工，也可以將專業工程或勞務作業依法分包給其他...
質量員專業基礎知識試卷與答案
一 單選題 0.5 80 40分，每小題的四個備選答案中選出乙個正確答案。並將正確答案的 填在題後的括號內，不選多選或錯選，該題無分。1.建築工程圖中的中心線 對稱線 定位軸線是用 來表示的。點劃線 細實線 細虛線折斷線 外牆面裝飾的做法可在 中找到。建築平面圖 建築立面圖 建築剖面圖 結構圖 表述...
質量員 土建方向 基礎知識
第六章建築力學 第一節平面力系 z6.1.1 力的基本性質 基本概念 p155 判斷題1.易 力是物體之間相互的機械作用，這種作用的效果是使物體的運動狀態發生改變，而無法改變其形態。答案 錯誤 解析 力是物體之間相互的機械作用，這種作用的效果是使物體的運動狀態發生改變，或使物體發生變形。見教材第六章...