建筑力学作业答案

1、第一章第一章静力学基本知识静力学基本知识小结小结1) 静力学的基本概念(a)平衡物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。(b)刚体是在任何外力作用下，大小和形状保持不变的物体。(c)力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态改变(外效应)，或使物体变形(内效应)。力对物体的外效应取决于力的三要素：大小、方向和作用点(或作用线)。(d)约束是阻碍物体运动的限制物。约束阻碍物体运动趋向的力，称为约束反力。约束反力的方向根据约束的类型来决定，它总是与约束所能阻碍物体的运动方向相反。2) 静力学基本原理 静力学基本原理揭示了力的基本性质，是静力学的理论基础。(a)作用与反作用原理说明了物

2、体间相互作用的关系。(b)二力平衡原理说明了作用在一个刚体上的两个力的平衡条件。(c)加减平衡力系原理是力系等效代换的基础。(d)力的平行四边形法则反映了两个力合成的规律。3) 物体受力分析的基本方法画受力图 在脱离体上画出所受的全部作用力的图形称为受力图。画受力图先要取出脱离体，画约束反力时，要与被解除的约束一一对应。4) 力矩及其计算(a)力矩的概念力矩是力使物体绕矩心转动效应的度量。它等于力的大小与力臂的乘积，在平面问题中它是代数量，一般规定力使物体绕矩心逆时针方向转动为正，反之为负。(b)合力矩定理平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩，等于力系中各分力对同一点的力矩的代数和。应用合力

3、矩定理常常可以简化力矩的计算。5) 力偶的基本理论由等值、反向、作用线平行而不重合的两个力组成的力系，称为力偶。力偶不能简化为一个力，也不能和一个力成平衡，力偶只能与力偶平衡。力偶对物体的转动效应取决于力偶的作用面、力偶矩的大小和力偶的转向。在同一平面内的两个力偶，如果它们力偶矩的代数值相等，则这两个力偶是等效的。或者说，只要保持力偶矩的代数值不变，力偶可在其作用面内任意移转，也可以改变组成力偶的力的大小和力偶臂的长短。力偶在任一轴上的投影等于零。力偶中的两个力对其作用面内任一点的矩都等于力偶矩，而与矩心的位置无关。平面力偶系可合成为一个合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。即平面力偶系的平

4、衡条件是各力偶矩的代数和等于零。6) 平面汇交力系的合成与平衡。7) 力的平移定理当一个力平行移动时，必须附加一个力偶才能与原力等效，附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的矩。力的平移定理是平面一般力系简化的依据。8) 平面一般力系向平面内任一点简化(a)简化方法与结果(b)简化的最后结果：或者是一个力，或者是一个力偶，或者平衡。9) 平面力系的平衡方程10) 平衡方程的应用应用平面力系的平衡方程，可以求解单个物体及物体系统的平衡问题。求解时要通过受力分析，恰当地选取研究对象，画出其受力图。选取合适的平衡方程形式；选择好矩心和投影轴，力求做到一个方程只含有一个未知量，以便简化计算。11) 滑动摩

5、擦(a)滑动摩擦力当两个物体相互接触面之间存在相对滑动趋势或发生相对滑动时，彼此之间产生阻碍滑动的力，称为滑动摩擦力。前者为静摩擦力，后者为动摩擦力。(b)摩擦角当静摩擦力达到最大值时，全反力与接触面的法线间的夹角，称为摩擦角。当作用于物体上的主动力的合力作用线在摩擦角范围内时，不论主动力合力的大小如何，物体总能保持平衡。(c)考虑摩擦时物体的平衡问题的解题特点由于静摩擦力的大小有一定的范围，所以物体的平衡也有一定的范围。通常可按物体平衡的临界状态考虑，讨论平衡范围。最大静摩擦力方向总是与物体相对滑动的趋向相反，不能任意假设，物体的滑动趋向可根据主动力来观察。第二章第二章静定结构基本知识静定结

6、构基本知识小结小结（1）结构的分类1）结构的计算简图2）结构的分类（2）自由度和约束体系几何组成分析的概念，几何不变体系和几何可变体系。只有几何不变体系可用作结构。工程中常见的约束及其性质如下：1)一个链杆相当于一个约束。2)一个简单铰或铰支座相当于两个约束。3)一个刚性连接或固定端相当于三个约束。4)连接两刚片的两根链杆的交点相当于一个铰。（3）几何不变体系的简单组成规则1）基本原理平面杆件体系中的铰接三角形是几何不变体系。2）组成规则凡符合以下各规则所组成的体系，都是几何不变体系，且无多余约束。不在一条直线上的两根链杆固定一个点。两个刚片用不全平行也不全交于一点的三根链杆连接。两个刚片用一

7、个铰和不通过该铰的链杆连接。三个刚片用不在一条直线上的三个铰两两相连。应用上述组成规则时，应特别注意必须满足各规则的限制条件。（3）分析几何组成的目的及应用1）保证结构的几何不变性，确保其承载能力；2）确定结构是静定的还是超静定的，从而选择确定反力和内力的相应计算方法；3）通过几何组成分析，明确结构的构成特点，从而选择受力分析的顺序。第三章第三章静定结构内力计算静定结构内力计算小结小结1) 变形体的基本假设。2) 杆件的基本变形形式有四种：轴向拉伸(或压缩)、剪切、扭转和弯曲。3) 本章讨论了内力的概念。内力是外荷载作用下杆件中相连两部分的相互作用力。4) 轴向拉伸(压缩)的轴力计算，轴力图画

8、法。桁架的计算方法。5）剪切和扭转的概念。6）平面弯曲变形(a) 平面弯曲时，梁横截面上有两个内力分量剪力 FQ 和弯矩 M，它们的正负号规定是：剪力：截面上的剪力使所考虑的梁段有顺时针方向转动的趋势时为正；反之，为负。弯矩：截面上的弯矩使所考虑的梁段产生向下凸的变形时为正；反之，为负。(b) 计算截面内力的方法截面法计算截面内力：假想将梁在指定截面处截开后，画出脱离体的受力图，列出静力平衡方程求解内力。这是求内力的基本方法，是计算内力的各种方法的基础，必需足够重视。不能因有许多简捷方法而忽视这种基本方法。7) 画梁的剪力图和弯矩图有三种方法：(a) 建立剪力和弯矩方程，根据所列的方程画剪力图

9、和弯矩图。(b) 运用 M、FQ、q 之间的关系画剪力图和弯矩图。(c) 用叠加法画弯矩图(含区段叠加法)。根据内力方程画内力图是基本的方法，应注意掌握好。运用 M、FQ、q 之间的关系来绘制内力图，是简捷实用的方法。在熟悉几种简单荷载作用下梁的 M 图后，应用叠加法画弯矩图是一种简便而有效的方法。区段叠加法在今后绘超静定结构内力图时十分有用。应用前两种方法画内力图时，应注意如下几点：(1) 重视校核支座反力的正确性。(2) 注意分段。集中力作用处，集中力偶作用处，分布荷载集度突变处等都是控制点。(3) 计算截面内力或建立内力方程时都要正确判断正、负号。8) 刚架的内力图画法。第四章第四章强、

10、刚度和稳定性计算强、刚度和稳定性计算小结小结(1) 平面图形的几何性质：是与图形的大小形状有关的几何量，在强度和刚度计算中有着重要的意义，其基本内容有：1)形心坐标2)静矩3)惯性矩4)平行移轴公式5)惯性半径(2)本章在分析杆件的强度、刚度和稳定性计算问题时，还介绍了力学中一些重要的基本概念、基本方法和基本定律。1)基本概念：应力、变形、应变、材料的力学性质、强度条件、稳定性的概念。2)基本方法：截面法和强度、稳定性计算的方法。3)基本定律：虎克定律。(3)材料的力学性能是建立强度条件的重要依据，材料的力学性能是通过实验测定的。材料的主要力学性能有；比例极限P、屈服极限S、强度极限b、弹性模

11、量 E、泊松比、延伸率和截面的收缩率。(4)轴向拉伸(压缩)主要公式：1)计算拉、压杆的应力2)计算拉、压杆的变形3)应力与应变的关系(5)轴向拉伸(压缩)强度条件可解决三方面的问题1)强度校核2)截面设计3)确定允许荷载(6)梁弯曲时正应力、剪应力计算及其强度条件1)梁弯曲时，横截面上有正应力和剪应力存在。2)正应力沿截面高度成直线规律变化，截面上、下边缘处的正应力最大，中性轴处为零。任一点正应力计算公式：正应力强度条件：3)剪应力强度条件(7)梁弯曲时正应力时的正应力强度计算包括三类问题1)强度校核2)选择截面尺寸3)计算许可荷载：(8)梁弯曲的正应力强度计算应注意下列问题1)观察最大弯矩

12、和最大剪力是否在同一截面，如不在，应对两个截面分别进行校核。2)在材料的抗拉和抗压强度不同时，对最大正弯矩和最大负弯矩截面分别进行校核。如梁截面对中性轴不对称时，则对危险截面上的最大拉应力和最大压应力也应分别进行校核。(9)组合变形的计算：主要应用叠加原理。(10)压杆的稳定计算1)压杆的稳定性对整个结构的安全正常工作具有重要的意义。解决压杆稳定问题的关键，在于计算压杆的临界力和临界应力。2)运用欧拉公式计算压杆的临界力和临界应力：临界力临界应力3)运用经验公式计算压杆的临界应力：Q235 钢(MPa)16Mn 钢(MPa)4)压杆的计算长度l 与截面最小惯性半径 i 之比，称为压杆的长细比。

13、5)压杆稳定计算分为三类问题；稳定校核选择截面确定许可荷载为压杆的许用应力折减系数，根据不同的材料及压杆的长细比，由表 4-4 查出。压杆截面如有局部削弱，对压杆的稳定性影响很小，但应对局部削弱处的净截面进行强度校核。第五章第五章静定结构位移计算静定结构位移计算小结小结1）由虚功原理，得出在荷载作用下结构位移计算的一般公式:2）针对不同结构，位移的计算公式不同，对梁和刚架3）积分法求静定结构的位移。4）图乘法图乘法的计算中几个值得注意的问题：正负号的取法；和 yC 的取法；图乘法的分段和叠加。5）梁的刚度计算。6）提高梁弯曲刚度的措施。第六章第六章超静定结构内力计算超静定结构内力计算小结小结（

14、1）力法以多余约束作为基本未知量，解超静定结构的方法叫力法。它的主要优点是通过基本结构，使超静定结构的计算问题，自始至终都在静定的基本结构上进行。由此可见，力法就是利用我们已经熟悉的静定结构的计算方法，达到计算超静定结构的目的。利用力法，可以计算各种类型的超静定结构，适用性较强。力法求解超静定结构的计算步骤是：1） 选定基本结构；2） 建立力法典型方程；3） 计算系数和自由项；4） 求解多余约束力；5） 作结构的内力图。（2）位移法位移法是以刚结点的转角和独立结点线位移作为基本未知量。其未知量的数目和结构的超静定次数无关。因此，对于超静定次数多而结点位移数目少的结构，用位移法更简便。在位移法的

15、基本计算中，结构可以分解为单个杆件，利用力法的计算结果，确定杆件的形常数和载常数，借助于结构的基本体系，有效地建立结点平衡方程，计算出杆端弯矩。从而可以画出结构的弯矩图及其它内力图。（3）力矩分配法力矩分配法的理论基础是位移法，它是不需要求解方程或联立方程而直接求出杆端弯矩的一种逐步逼近的方法。其概念单一而清晰，且计算时总是重复某一基本的运算程序，很容易掌握。用力矩分配法解题时，要牢记下列三个要素：转动刚度、分配系数和传递系数。要抓住下面三个主要环节：1） 根据荷载求固端弯矩，由固端弯矩求出约束力矩。2） 根据转动刚度计算分配系数，将分配系数乘以反号的约束力矩得到分配弯矩。3） 将传递系数乘以

16、分配弯矩得到杆件另一端的传递弯矩。一一课程考核的有关说明课程考核的有关说明1、考核对象中央广播电视大学开放教育试点建筑施工与管理专业学生。2、考核方式本课程采用形成性考核与期末考试相结合的方式。总成绩为 100 分，及格为 60 分。形成性考核占总成绩的 20%；期末考试占总成绩的 80%。中央电大统一组织编写形成性考核册。形成性考核册由 4 次形成性考核组成。形成性考核以完成形成性考核册为主，由辅导老师按完成的质量评分，每次形成性考核以百分计。学员形成性考核完成情况由中央电大和省电大分阶段检查。期末考试由中央电大统一命题，统一组织考试。3、命题依据本考核说明是依据是 2005 年 5 月审定

17、的中央广播电视大学建筑施工与管理专业建筑力学课程教学大纲编写。本课程所采用的文字教材为吴国平主编、中央广播电视大学出版社出版的建筑力学教材。本考核说明及本课程所采用的文字教材是课程命题的依据。4、考试要求本课程考试重点是考核学员对建筑力学的基本概念，基本理论和基本分析方法的掌握情况。本考核说明对各章都规定了考核要求，按了解，理解和掌握三个层次说明学员应达到的考核标准。了解是最低层次的要求，凡是属于了解的内容，要求对它们的概念，理论及计算方法有基本的认识。理解是较高层次的要求，凡是属于理解的内容，要求对它们的内涵、原理及应用条件有一定的认识，能运用这一部分内容进行正确的判断和说明。掌握是最高层次

18、的要求。凡是需要掌握的内容，要求对它们重点学习，熟练应用，能够用所学的知识进行分析和计算。5、命题原则（1）命题范围：在本课程的教学大纲和本考核说明所规定的内容和要求范围内命题，不得任意扩大或缩小考试范围。（2）试题的组成与覆盖面：命题应注意知识的覆盖面，同时要突出重点。试题的题量和难度适中。试题的难度分容易，中等和较难三个层次，比例为 25%60%15%。（3）试题中各种层次要求的比例为：了解：10%，理解：30%，掌握 60%。（4）形成性考核与终结性考核：结合课程特点与成人的认知规律，选择形成性考核与终结性考核的内容、题型；使形成性考核与终结性考核成相辅相成的关系。6、试题类型和结构（1

19、）形成性考核：试题类型为名词解释、填空题、选择题、简答题和计算题。（2）终结性考核：试题类型分为两类：第一类判断题与选择题，占 30%；第二类计算题，占70%。7、终结性考核的要求：（1）终结性考核为开卷考试：允许带教材。（2）答题时间：期末考试时间为 120 分钟。（3）其它：学员考试时可带钢笔，铅笔，尺子，橡皮和计算器。二二课程考核的内容和要求课程考核的内容和要求1 静力学基本知识考核目的：通过本章的考核，旨在检验学生对静力学基本概念的掌握程度，以及对简单结构进行受力分析的熟练程度；检验学生对平面汇交力系掌握程度，了解其平衡问题；检验学生对平面一般力系的简化与平衡的掌握程度，了解有关摩擦的

20、平衡问题。考核知识点：（1）力、刚体和平衡的概念；约束、约束反力；隔离体与受力图。（2）力矩，合力矩定理；力偶，力偶的性质；平面力偶系的合成与平衡。（3）力在直角坐标上的投影；合力投影定理；平面汇交力系的合成与平衡。（4）力的平移定理；平面一般力系的简化，主矢和主矩；（固定端约束与相应的约束反力）。（5）平面一般力系的平衡；简单物体系统的平衡问题。（6）滑动摩擦的概念；摩擦角；摩擦的平衡问题。考核要求：（1）了解力、刚体和平衡的概念；掌握常见典型约束的性质及约束反力的确定；掌握物体和简单物体系统受力图的画法。（2）理解力矩和力偶的基本概念及其性质；掌握平面问题中力对点之矩的计算；了解平面力偶系

21、的合成与平衡；（3）掌握力在直角坐标轴上的投影；了解平面汇交力系的合成与平衡。（4）理解平面一般力系的简化原理；了解平面一般力系向一点简化的方法；了解计算平面一般力系的主矢和主矩；（5）掌握求解单个物体的平衡问题；掌握求解简单物体系统的平衡问题。（6）了解滑动摩擦的概念；了解摩擦角的概念；了解有摩擦的平衡问题。2 静定结构基本知识考核目的：通过本章的考核，旨在检验学生掌握几何不变体系的基本组成规则及其应用的能力。考核知识点：（1）几何不变体系和几何可变体系；（2）自由度和约束的概念、瞬变体系的概念；（3）几何不变体系的基本组成规则；（4）静定和超静定结构的几何特征。考核要求：（1）掌握几何不变

22、体系的基本组成规则及其应用；（2）了解静定结构和超静定结构在几何组成方面的区别。3 静定结构内力计算考核目的：通过本章的考核，旨在检验学生掌握轴向拉伸(压缩)的轴力计算及轴力图画法；检验学生计算平面桁架的能力。检验学生掌握梁弯曲内力计算和内力图绘制方法的能力；检验学生掌握静定平面刚架的内力计算及内力图的绘制方法的能力。考核知识点：（1）变形体及其基本假设；杆件变形的基本形式；内力和截面法。（2）轴力、轴力图；平面桁架内力计算。（3）剪切、扭转的概念；扭矩和扭矩图。（4）平面弯曲；梁的类型；剪力和弯矩的计算。（5）利用函数关系、微分关系、叠加原理作梁的内力图。（6）静定平面刚架的内力图。考核要求

23、：（1）掌握运用截面法分析杆件轴力，正确绘制轴力图；掌握平面桁架内力计算。（2）掌握函数方程法、微分关系作梁的内力图；掌握叠加法作梁的弯矩图。（3）掌握静定平面刚架的计算及内力图绘制。4 杆件的强度、刚度和稳定性计算考核目的：通过本章的考核，旨在检验学生掌握应力、应变、胡克定律的概念；检验学生掌握轴向拉伸(压缩)的应力计算及强度计算；检验学生了解材料的力学性能；检验学生掌握梁的正应力强度条件及强度计算；检验学生了解梁的剪应力强度计算；检验学生掌握简单图形惯性矩的计算、惯性矩的平行移轴公式、组合截面惯性矩的计算。检验学生理解组合变形的强度计算；检验学生理解压杆稳定的计算。考核知识点：（1）应力、应变、胡克定律。（2）截面的形心、静矩、惯性矩及组合截面惯性矩计算。（3）材料