建筑力学实训指导书.doc

1 建筑力学建筑力学 课程实训课程实训 第一部分第一部分 静力学静力学 一 基本概念一 基本概念 1 建筑力学课程的研究对象是 课程的任务是研究杆件的 稳定性和 合理组成 问题 2 结构构件满足 的能力称 为构件的承载能力 3 强度是指杆件抵抗 的能力 刚度是指杆件抵抗 的 能力 稳定性是指杆件保持原有 的能力 4 静力学的四大公理是 5 作用在同一刚体上的两个力使刚体处于平衡的充分必要条件是这两个力 6 在两个力作用下处于平衡的构件称为 此两力的作用线必过 这两力作用点的 7 在解除物体系统连接处的约束时 该点处的约束反力在两个隔离体上应 遵循 的原则 8 仅两端受力而处于平衡状态的杆件称为二力杆 其两端的约束反力大小 相等 方向相反 且在 连线上 9 力偶的两个重要性质是 力偶在任一坐标轴上的投影等于 力 偶对其平面内任一点之矩等于 与矩心位置 10 平面任意力系只能列 个独立的平衡方程 由此可求出 个未 知力 11 平面一般力系静平衡方程的基本形式为 12 静平衡方程表明 平面任意力系平衡的条件是力系在任一坐标轴上投 影的代数和等于 力系对任一点之矩的代数和等于 2 二 选择题 1 平面汇交力系的力学图形如图所示 则图中 F3表示 A 合力 B 平衡力 C 力偶 2 图示三角形托架 若主动力 P 沿其作用线从 AB 杆移动到 BC 杆上 则 AB BC 两杆所受的力 下列说法正确的是 A AB 杆改变 而 BC 杆不改变 B AB 杆不改变 而 BC 杆改变 C AB BC 两杆都改变 D AB BC 两杆都不改变 3 图示力系对点 O 之矩 mo P A 80 kN m B 80 kN m C 120 kN m D 120 kN m 4 图示力系对 A 点之矩的大小等于 A 10 KN m B 35 KN m C 45 KN m D 55 KN m 5 一段梁上作用有均布荷载 如图示 荷载集度 q 2kN m 则其对 O 点 的矩为 A B kN m4 qmo kN m8 qmo C D kN m16 qmo kN m16 qmo F1 F2 F3 A B C G P P 4m 2m 10kN m 20kN O 10kN 1m 10kN m 3m A B O q 4 m 3 三 支座反力计算三 支座反力计算 1 求外伸梁 A B 的支座反力 2 求组合梁 A B D 处的支座反力 120kN 30kN m 3m3m4m A CBD 20 kN m 4m2m2m2m 20 kN A BC D E 20 kN m 4m2m2m2m 20 kN A BC D E 4 3 3 求图示刚架的支座反力求图示刚架的支座反力 20 kN m 4m 3m A B 2m 3m 20 kN m 2m A B C 5 第二部分第二部分 材料力学材料力学 一 基本概念一 基本概念 1 杆件变形的四种基本形式是 和 2 工程材料可以分为塑性和脆性两类 对于塑性材料其极限应力是 而脆性材料的极限应力是 3 衡量材料强度的两个重要指标是 和 4 衡量材料塑性的两个重要指标是 和 5 低碳钢拉伸试验应力 应变图反映其拉伸过程经历了 和 四个阶段 6 工程中常按伸长率的大小将材料分为两类 5 的材料称为 5 的材料称为 7 根据材料的抗拉 抗压性能不同 工程实际中低碳钢材料适宜做受 杆件 铸铁材料适宜做受 杆件 8 平面弯曲时 梁横截面上有两个内力分量 和 9 杆件在平面弯曲情况下 其横截面上同时存在正应力和剪应力 其中正应 力沿截面高度呈 分布 其最大值发生在截面的 处 而剪应力 沿截面高度呈 分布 其最大值发生在截面的 处 10 依据剪力 弯矩和荷载集度间的微分关系可知 平面弯曲时 在无均布 荷载作用的区段 剪力图形为 弯矩图形为 在向下 的均布荷载作用的区段 剪力图形为 弯矩图形为 11 强度条件可以解决工程实际中有关 等三类问题 6 12 提高平面弯曲梁强度的主要措施是 降低 值或增大 值 13 由两种或两种以上基本变形组合而成的变形称为 解 决这类变形的强度问题的基本方法是 14 柔度是反映受压杆件稳定性的一个重要几何参数 它综合考虑了杆件 的长度 截面几何形状和尺寸及杆端的 对稳定性的影响 柔度越 大 杆件的稳定性越 15 提高受压杆件稳定性的措施主要有减小压杆的 改善杆 端 和选择合理的 二 选择题二 选择题 1 衡量材料强度的两个重要指标是 A 比例极限和弹性极限 B 弹性极限和屈服极限 C 屈服极限和强度极限 D 强度极限 和比例极限 2 图示等截面 面积不变 受拉直杆 对于 AB 和 BC 段的内力和应力 下 列说法正确的是 A 内力相等 应力也相等 B 内力相等 但应力不相等 C 内力不相等 但应力相等 D 内力不相等 应力也不相等 3 材料不同但长度和横截面面积相同的两根受拉杆 在承受相同的轴向外力 作用下 则两杆 A 应力 应变都相等 B 应力相等 但应变不相等 2P P P AB C 7 C 应力不相等 但应变相等 D 应力 应变都不相等 4 三种材料的 图如下 它们当中塑性最好的是 强度最 大的是 刚度最大的是 5 现有低碳钢和铸铁两种材料 图中 1 2 杆选用合理的材料应是 A 两杆均采用低碳钢 B 两杆均采用铸铁 C 1 杆采用低碳钢 2 杆采用铸铁 D 1 杆采用铸铁 2 杆采用低碳钢 6 现有低碳钢和铸铁两种材料 图中 AC BC 杆选用合理的材料应是 A 两杆均采用低碳钢 B 两杆均采用铸铁 C AC 杆采用低碳钢 BC 杆采用铸铁 D AC 杆采用铸铁 BC 杆采用低碳钢 P P A B C 0 8 7 从提高抗弯强度的角度考虑出发 下列图中最为合理的结构形式为 A B C D 8 图示悬臂梁的最大弯矩发生在 A A截面处 B B截面处 C C截面的左边 D C截面的右边 9 图中梁受正弯矩 M 作用时 正应力分布图正确的是 A B C D A B C q P M MM M 9 三 轴向拉压三 轴向拉压 1 图示等截面直杆 其横截面面积 A 4000cm2 材料的弹性模量 E 2 108Pa 试分别求上 下段的应力和变形量 2 图示轴向受压柱的横截面面积为 A 0 8m2 承受压力 P 2000kN 作用 已知柱长 4m 材料的弹性模量 E 2000MPa 试求该柱底截面所受应力及柱顶 的位移 300kN 400kN A C B 3 m 4 m P 10 3 已知一等直杆如下图所示 横截面面积为 A 400mm2 许用应力 MPa 试 1 绘制轴力图 2 校核此杆强度 60 4 图示三角形托架 B 端作用有一重力 P 120kN 已知 AB 杆长为 5m BC 杆长为 3m 两杆的横截面面积均为 2000 mm2 材料的容许应力 60 MPa 试校核该托架的强度 A B C P D CB A 20kN 10kN20kN 11 平面弯曲平面弯曲 1 作图示梁的剪力图与弯矩图 并确定 Qmax和 Mmax的值 120kN 30kN m 3m3m4m A CBD 20kN m 30kN 6m2m2m A B 12 3 图示简支梁由 No20b 工字钢制成 已知 No20b 工字钢其抗弯系数 W 250cm3 材料的容许应力 150Mpa 试校核该梁的强度 4 简支梁长 4 m 受集度为 q 240kN m 的均布荷载作用 已知其矩形横截 面的高宽比 h b 3 2 材料有许用应力 160 MPa 试确定该截面的 h b 的值 4 m q h b 2m P 40kN B A 2m 13 第三部分第三部分 结构力学结构力学 一 概念填空题一 概念填空题 1 杆件按其力学性能的不同 可以分为 桁架和 组合结构五类 其中梁和刚架的主要内力是 拱的主要内力是 桁架的主要内力是 2 多跨静定梁是由基本部分和附属部分组成 它具有单向传递的力学性能 因此在计算多跨静定梁时应先算 后算 3 多跨静定梁的弯矩图必通过中间铰的中心 即中间铰处的弯矩一定为 4 拱是一种在竖向荷载作用下产生水平推力的曲杆结构 其水平反力大小 与 有关 与拱轴线形状无关 在跨度和荷载不变下 拱高越小 则水 平反力越 5 在已知荷载作用下拱截面上只有 的拱轴线称为合理拱轴 线 6 三铰拱在竖向均布荷载作用下的合理拱轴线为 在径向 均布荷载作用下的合理拱轴线为 在填料荷载作用下的合理拱 轴线为 7 静定平面桁架杆件轴力的计算方法有 和联合法 三种 轴力为零的杆件我们称为 8 引起结构产生位移的原因除荷载外 还有 制造误差和材料收缩 9 影响线的定义是 当竖向单位集中荷载 P 1 沿结构 时 表示 14 结构某一量值 的图线 称为该量值的影响线 11 产生量值最大 或最小 值的荷载位置称为 12 连接最大 或最小 内力值的图线称为 13 影响线的横坐标 X 轴 是表示 的位置 而内力图 的横坐标 X 轴 是表示 的位置 14 力法的计算原理是 以 作为基本未知量 选取 作为基本结构 比较基本结构和原结构在解除多余约束处的 建立力法典型方程 从而求解出基本未知量的方法 15 用于支承 的骨架称为结构 结构力学的研究对象是 它按几何性质不同可分为几何不变体系 几何可变体系和几 何瞬变体系 凡结构须是 体系 16 杆件体系几何不变的必要条件是 17 体系中每根杆件或已被确定为几何不变的部分称为刚片 确定体系运动 时可以独立改变的 称为自由度 而减少自由度的装置或措施称为 18 平面内 一个点有 个自由度 一根杆件有 个自由度 19 一个铰结三角形的几何性质为 体系 15 二 选择题 二 选择题 1 如下图所示平面桁架结构中零杆数图 1 为 图 2 为 A 2 B 3 C 4 D 5 图 1 图 2 2 在径向荷载作用下 三铰拱的合理拱轴线为 A 圆弧线 B 抛物线 C 双曲线 D 悬链线 3 在均布荷载作用下 三铰拱的合理拱轴线为 A 圆弧线 B 抛物线 C 双曲线 D 悬链线 4 下图所示结构中 C 截面的弯矩 MC值为 A 5kN m B 10kN m C 0 D 20kN m 5 图示结构的超静定次数是 A 2 P P C 16 B 3 C 4 D 5 三 体系的几何性质三 体系的几何性质 1 1 判别下列体系的几何性质 指出是几何常变 几何瞬变 静定结构还是超 判别下列体系的几何性质 指出是几何常变 几何瞬变 静定结构还是超 静定结构 静定结构 a a 为 为 体系 体系 b b 为为 体系 体系 c c d d c c 为 为 体系 体系 d d 为为 体系 体系 2 2 计算图示杆件体系的自由度 计算图示杆件体系的自由度 17 四 内力图绘制四 内力图绘制 1 1 试绘制图示梁的剪力图和弯矩图 试绘制图示梁的剪力图和弯矩图 20kN m 4m2m2m2m 20 kN A BC D E 20 kN m 4m2m2m2m 20 kN A BC D E 18 2 2 作刚架的弯矩图 作刚架的弯矩图 20 kN m 4m 3m A B 2m 3m 20 kN m 2m A B C 19 五 桁架内力计算 五 桁架内力计算 试求图示衍架中 a b 杆的内力 4 2m 2m b a 20kN20kN20kN A B 20 六 位移计算六 位移计算 试求图示刚架 C 端的水平位移 已知 AB BC 4m EI 常数 4 4m 4m b a 10kN10kN10kN A B C 20 kN m A B C P 30kN 21 七 力法计算七 力法计算 试用力法计算图示超静定梁试用力法计算图示超静定梁 EI EI 常数常数 并作其弯矩图 并作其弯矩图 4m 4m 30kN m A B C A B EI 20kN m 12m 22 八 影响线八 影响线 1 1 作图示简支梁截面作图示简支梁截面 C C 处处 QC MC的影响线 的影响线 2 利用影响线求图示梁在固定荷载作用下的 RA QC MC值 2m2m2m 20kN