結構平衡的條件與防止結構傾覆的技術要求
來源：育路教育網發布時間：2012-08-02
查看匯總：2012年一級建造師《建筑工程》教材解讀與命題考點
1A410000建筑工程技術
1A411000建筑結構與構造
命題考點二 結構平衡的條件與防止結構傾覆的技術要求
「教材解讀」
一、力的基本性質
1.力的三要素
力的大小、力的方向和力的作用點的位置稱為力的三要素。
2.約束與約束反力
工程結構是由很多桿件組成的一個整體，其中每一個桿件的運動都要受到相連桿件、節點或支座的限制，即稱為約束。約束桿件對被約束桿件的反作用力，稱約束反力。
二、平面力系的平衡條件及其應用
1.物體的平衡狀態
物體相對于地球處于靜止狀態和等速直線運動狀態，力學上把這兩種狀態都稱為平衡狀態。
2.平衡條件
（1）二力的平衡條件：作用于同一物體上的兩個力大小相等、方向相反、作用線相重合，這就是二力的平衡條件。
（2）平面匯交力系的平衡條件：一個物體上的作用力系，作用線都在同一平面內，且匯交于一點，這種力系稱為平面匯交力系。平面匯交力系的平衡條件是∑X=0和∑Y=0.
（3）一般平面力系的平衡條件還要加上力矩的平衡，所以平面力系的平衡條件是∑X=0、∑Y=0和∑M=0.
3.利用平衡條件求未知力
一個物體，重量為W，通過兩條繩索AC和BC吊著，計算AC、BC拉力的步驟為：首先取隔離體，作出隔離體受力圖；然后再列平衡方程，∑X=0、∑Y=0，求未知力T1、
T2，如圖1—2、圖1—3所示。
4.靜定桁架的內力計算
（1）桁架的計算簡圖如圖1-4所示。
首先對桁架的受力圖進行如下假設：
1）桁架的節點是鉸接；
2）每個桿件的軸線是直線，并通過鉸的中心；
3）荷載及支座反力都作用在節點上。
（2）用節點法計算桁架軸力：先用靜力平衡方程式求支座反力XA、YA、YB，再截取節點A為隔離體作為平衡對象，利用∑X=0和∑Y=0求桿1和桿2的未知力。
（3）用截面法計算桁架軸力：截面法是求桁架桿件內力的另一種方法，如圖1-5所示。
首先，求支座反力YA、YB、XA；然后在桁架中作一截面，截斷三個桿件，出現三個未知力：N1、N2、N3.可利用∑X=0、∑Y=0和∑MG=0，求出N1、N2、N3.
5.用截面法計算單跨靜定梁的內力
（1）梁在荷載作用下的內力：圖1-6為一簡支梁。梁受彎后，上部受壓，產生壓縮變形；下部受拉，產生拉伸變形。V為1—1截面的剪力，∑Y=0，V=YA.1—1截面上有一拉力N和一壓力N，形成一力偶M，此力偶稱1—1截面的彎矩。根據∑M0=0，可求得M=YA.a.梁的截面上有兩種內力，即彎矩M和剪力V.
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（2）剪力圖和彎矩圖如圖1—7所示，找出懸臂梁上各截面的內力變化規律，可取距A點為χ的任意截面進行分析。首先取隔離體，根據∑Y=0，剪力V（χ）=P；∑M=0，彎矩M（χ）=-P.χ。不同荷載下，不同支座梁的剪力圖和彎矩圖，如圖1—8和圖1-9所示。
三、力偶、力矩的特性
（1）力矩的概念：力使物體繞某點轉動的效果要用力矩來度量。力矩一力×力臂，M=P.a.轉動中心稱力矩中心，力臂是力矩中心。點至力P的作用線的垂直距離a.力矩的單位是N.m或kN.m.
（2）力矩的平衡：物體繞某點沒有轉動的條件是，該點的順時針力矩之和等于逆時針力矩之和，即∑M=0，稱為力矩平衡方程。
（3）力矩平衡方程的應用：利用力矩平衡方程求桿件的未知力。
（4）力偶的特性：兩個大小相等、方向相反、作用線平行的特殊力系稱為力偶。力偶矩等于力偶的一個力乘以力偶臂，即M=±P×d.力偶矩的單位是N.m或kN.m.
（5）力的平移法則：作用在物體某一點的力可以平移到另一點，但必須同時附加一個力偶，使其作用效果相同。
四、防止構件（或機械）傾覆的技術要求
防止懸挑構件（如陽臺、雨篷、探頭板等）、擋土墻、起重機械防止傾覆的基本要求是：引起傾覆的力矩M（傾）應小于抵抗傾覆的力矩M（抗），為了安全，可取M（抗）≥（1.2，～1.5）M（傾）。
「命題考點」
力的大小、力的方向和力的作用；靜止狀態和等速直線運動狀態；大小相等，方向相反；各種力的計算；力矩的平衡條件；M（抗）≥（1.2～1.5）M（傾）。
「分析預測」
（1）根據所提供的物件受力圖材料，分析判斷其受力情況。
（2）根據場景中所提供的材料，分析物件的受力情況，判斷其是否處于平衡狀態，并計算其所受力的大小。
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