建筑力学课程学习指导书

郑州大学现代远程教育学习指导书宁永胜

编■

课程内容与基本要求《建筑力学》主要包括静力学基础，平面任意力系的简化与平衡，平面体系的几何组成分析，各类基本构件的强度、刚度及稳定性问题，静定结构的内力计算和位移计算，超静定结构的内力计算等内容。通过本课程的学习，要求学生熟悉各类常用杆类构件的受力特性，能够利用建筑力学的基本原理和方法，解决实际建筑工程中一些杆件结构构件的强度、刚度和稳定性设计问题等，并为后续的结构类专业课程打下坚实的力学知识基础。■

课程学习进度与指导章节课程内容

建议学时

学习指导模块一模块二模块三模块四模块五

导学力学基础及平面任意力系的平衡平面体系的几何组成分析各类基本构件的强度、刚度和稳定性问题静定结构的内力移计算*超静定结构的内力计算*

6学时2学时6学时9学时8学时

以课件学习为主点掌握静力学基本公理及平面任意力系的平衡计算以课件学习为主点掌握无多余约束几何不变体系的组成规则并能够利用这些规则进行体系的几何组成分析。以课件学习为主点掌握拉压杆的应力形及强度计算和平面弯曲杆件的应力及强度计算。以课件学习为主重点掌握静定梁静定刚架的内力图绘制定桁架的内力计算和静定结构的位移计算。以课件学习为主点掌握超静定梁和刚架内力计算的力法移法和力矩分配法。模块一力学基及平面意力系的平一、学目标：了解建筑力学的研究对象与任务；掌握刚、力、平衡、力矩、力偶、约束等基本概念；熟练掌握静力学的四个基本公理及其两个推论；了解工程中常见的约束类型，并掌握各类约束的约束特点及其约束力；熟练掌握平面任意力系的简化及平衡计算。二、学内容：建筑力学的研究对象与任务；刚体、弹性及其基本假定；力、力矩、力偶及其性质；约束与约束反力；受力分析与受力图；平面任意力系的简化；平面任意力系的平衡条件及平衡计算。三、本重点、难点静力学的四个基本公理及其推论；平面任意力系的简化与平衡计算。四、建学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块二平体系的何组成分析学习目：领会几何不体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等基本概念；熟练掌握无多余约束几何不变体系的组成规则及体系几何组成分析的方法；了解结构的几何特性与静力特性的关系。学习内：几何组成分的基本概念；无多余约束几何不变体系的组成规则；体系几何组成分析的方法及示例；结构的几何特性与静力特性的关系。本章重、难点：利用无多余约束几不变体系的组成规则进行体系几何组成分析的方法。建议学策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块三各类本构的强度刚度及稳定设计学习目：了解杆件变的基本形式；掌握拉压杆和平面弯曲杆件横截面上的内力、应力计算；掌握拉压杆件的应变和变形；熟练掌握拉压杆与平面弯曲杆件的强度设计；了解轴压杆的稳定性设计。学习内：杆件变形的本形式，杆件的内力与应力的概念；拉压杆的内力、应力及其强度计算；拉压杆的应变与变形，轴压杆的稳定性；截面的几何性质；平面弯曲杆件的内力、应力及其强度条件。本章重、难点：拉压杆的应力和变计算及其强度计算；平面弯曲杆件的应力及其强度计算。建议学策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块四静结构的力、位移计一、学目标：掌握静定梁、静定平面刚架、静定平面桁等的内力计算，熟练掌握静定梁和静定刚架内力图绘制的各种方法和技巧；掌握静定结构的特性；领会变形体系虚功原理掌握结构位移计算的一般公式及荷载作用引起的位移计算熟练掌握图乘法计算位移。二、学内容：单跨静定梁、多跨静定梁、静定平面刚架静定平面桁架的内力计算及内力图的绘制，静定结构的特性；变形体系虚功原理，结构位移计算的一般公式，荷载作用引起的位移计算，图乘法计算位移。本章重、难点：静定梁与静定刚架内力计算及内力图的绘制；静定平面桁架的内力计算，图乘法计算静定结构由荷载引起的位移。建议学策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块五超定结构内力计算学习目：掌握超静定构的概念及超静定次数的确定；掌握等截面直杆的形常数和载常数；掌握力法、位移法、力矩分配法的基本概念；熟练掌握超静定梁和刚架的力法计算、无侧移结构的位移法及力矩分配法计算，熟练掌握利用对称性简化计算。学习内：超静定结构概念及超静定次数的确定；力法的基本概念，力法典型方程的建立，力法计算超静定梁和刚架；利用对称性简化计算；等截面直杆的形常数和载常数；位移法的基本概念、位移法典型方程的建立，位移法计算连续梁和无侧移刚架；力矩分配法的基本概念和基本运算，力矩分配法计算连续梁。本章重、难点：力法计算超静定梁刚架；位移法计算连续梁和无侧移刚架；力矩分配法计算连续梁；利用结构的对称性简化计算。建议学策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。■

课程习一、单选择题1于作在刚体上的力一个不是其三要素？（）A．大小

B．方向

C．作用点

D．作用线2一个力分解为两个分力结果有几个？（）A．一个

B．两个

C．三个

D．无数个3、约束力接触面的公法线方向且指向被约束物体的约束是（）A．柔索束

B．光滑面约束

C．圆柱铰链约束

D．辊轴支座约束4、在图示铰刚架中，若不计各杆自重，则AC杆和杆（）A．都不二力杆C．只有AC杆是二力杆

B．都是二力杆D．只有杆是二力杆5、某平面意力系向O点简化，得到如图所示的个则该力系简化的最后结果为

R

和一个力偶矩为M的力偶，O（）A．合力C．作用在O点上边某点的一个合力

B．作用在O的一个合力D．作用在O点下边某点的一个合力FCMFR

OA

B题一、5图

题一、6图6、平面任力系的三个平衡方程的形式不可能是（）A．三个影方程C．一个投影方程和两个力矩方程

B．两个投影方程和一个力矩方程D．三个力矩方程7、平面内一个点有几个自由度？（）A．1个

B．2个

C．3

D．个8、能作为筑结构使用的是什么体系？（）A．瞬变系

B．常体系

C．几何可变体系

D．几何不变体系9、连接三刚片的复铰为几个约束？（）A．2个

B．3个

C．4

D．个10两刚片用三根延长线交于一点的链杆相连组成（）A．无多约束的几何不变体系C．常变体系

B．有一个多余约束的几何不变体系D．瞬变体系11在几何不变体系上拆除二元体，得到的新体系为（）A．几何变体系C．瞬变体系

B．无多余约束的几何不变体系D．常变体系12杆件在图示荷载作用下将发生哪种变形形式？（）A．轴向伸

B．剪切

C．扭转

D．弯曲F

F题一、图13若拉压杆横截面上的正应力为σ，则其上发生最大切应力的斜截面与横截面的夹角及最大切应力值分别为

（）A．30°，/2B．45°，/2．0°，

D．45°，14两根长度和横截面面积均相等的不同材料杆件，若其材料弹性模量分别为和，121112112111211211122112题一、20图题图且＞它们在相同的轴向拉力作用下生的应力和轴向变形分别为l和σ、l

2

。下列关系正确的是

（）A．=，Δl=ΔlC．σ=σ，Δl＜l

B．＜σ，Δl＜ΔlD．σσ，Δl＞l15截面对形心轴的哪个几何量一定等于零？（）A．静矩

B．惯矩

C．极惯性矩

D．惯性积16x轴和x轴相互平行，其中轴为图示矩形截面的形心轴，则截面对这两轴惯性矩1的关系是

（）A．I=Ix1x

B．I＜Ixx1

C．I＞Ix1xF

F

D．不确定MMx2题一、16图

题一、图17根据图示剪力和弯矩引起的微段变形，可知其正负号是（）A．剪力弯矩均为正C．剪力为正，弯矩为负

B剪力和弯矩均为负D．剪力为负，弯矩为正18矩形截面梁横截面中性轴上的应力确的论述是（）A．弯曲应力最大，弯曲切应力等于零．弯曲正应力等于零，弯曲切应力最大．弯曲正应力和弯曲切应力都最大．弯曲正应力和弯曲切应力都等于零19在集中力偶作用处，梁的剪力图和弯矩图如何变化？（）A．剪力发生突变，弯矩图发生转折C．剪力图不变，弯矩图发生转折20图示梁中截面弯矩M为

B．剪力图发生突变，弯矩图不变D．剪力图不变，弯矩图发生突变（）A3kN·m(上拉)

B2kN·m(下拉)

C8(下拉)

DkN·m(下拉)4kNC

3kN/m

A

F

4m

4m

2m

2a

21图示多跨静定梁中截面弯矩M为（）AA．Fa上拉)

BFa(下拉)

C．Fa上拉)

D．Fa(下拉)22结构中AB杆弯矩图如图所示，其剪力图为（）A．

B．

20kN·mC．

D．．

A

2m

10kN·mB

题一、图23结构中AB杆的弯矩图形状如图所示，则其上荷载可能是（）A．中点一向下的集中力C．杆段上满布向下的均布荷载

B．中点有一向上的集中力D．杆段上满布向上的均布荷载A

BA

F

B题一、23图

题一、24图24图示多跨静定梁，荷载作用在基本部分上，附属部分BC上会产生（）A．反力

B．内力

C．位移

D．变形25截面法计算桁架内力时所取隔离体包含几个节点？（）A．单个

B．最少两个

C．最多两个

D．任意个26下列哪个节点上的杆不是零杆？（）A．

B．

C．

D．

4

27什么因素可以在静定结构中产生内力？（）．荷载．温度改变28结构位移计算的理论基础是

C．支座移动

D．ABC正确

（）A．平衡件

B．虚位移原理

C．虚力原理

D．胡克定律29如果要求图示刚架中C截面转角，虚拟力状态为（）A．

F

B．

C．

F

D．

m

B

CFA题一图30什么结构一定不能用图乘法计算位移（）A．简支梁

B．多跨静定梁

C．静定刚架

D．超静定刚架31力法的基本未知量是

（）A．支座力32力法方程的实质是A．平衡件

B．多余未知力B．位移条件

C．节点位移C．物理条件

D．杆端弯矩（）D．虚功原理33图示结构的超静定次数为A．2次B．3

C．4次

D．次

（）EIEI

EI题一、33图

题一图34图示对称结构C截面上等于零的量值是（）A．水平移

B．竖向位移

C．弯矩

D．轴力35单跨超静定梁（等截面直杆）在什么因素作用下的杆端力称为形常数？（）A．杆端移36位移法的基本结构是

B．单位杆端位移

C．杆端内力

D．杆上荷载（）．去掉多余约束后得到的静定结构．去掉多余约束后得到的单跨超静定梁的组合体．加入附加约束后得到的静定结构．加入附加约束后得到的单跨超静定梁的组合体37图示结构位移法方程中的系数r=11A．3iB6iC．8D．iBAiBAiiDCC

D

（）题一图

题一、图38用力矩分配法计算图示结构时，已知力矩分配系数

AB

，

，则

（）A．0.1B．CD．0.839弯矩传递系数和下列什么因素有关？（）ABABABABA．近端承情况

B．远端支承情况

C．材料性质

D．杆件的线刚度40图示杆件端的转动刚度S

（）A．4iB3C．iD．0

A

i题一、图

B二、分题：对图示系进行何组成分析EF

DEFD

C

G

HA（）

A

C（）

BEHCCJKD（c）三、作题：试绘制示刚架弯矩图。CBA4m

ADC

A

F（d4kN/m4m

EBB（）DCm

E

（）4kN/mCD

AB

（c）

AB6m（d四、计题图示托架中，杆AB为圆截面杆，直径，杆AC为No.10工字钢（截面面积杆材料均Q235钢许用应核当时托架的强度是否安全。图示结构、杆均为直径=20mm的圆截面直杆，材料许用应求此结构的许可荷载。B

A

B

C

题四、

AF

题四、2

CF

P3、矩形截面外伸梁如图所示。已知截面的边长比

bh:材料的许用正应力为据弯曲正应力强度条件确定梁的截面尺寸保留至整数

h（以为单位4、截面工字钢的外伸梁承受均布荷载如图所示。已知截面的I，z237cmz

3

，材料的许用应力据弯曲正应力强度条件定许可均布荷

A

2m

C

2m

B

1m

D

z

A

4m

B

2m

D

z题四、

y

题四、4

y5、用力法图示刚架，并画弯矩图，各杆EI常数。

CC

D

B

lA

B

A

l

基本结构6m题四、5图

题四、66、用力法图示刚架，并画弯矩图，各杆EI常数议采用图示基本结构）////试用力法解图示对称刚架，并画弯矩图，各杆EI常数。试用力法计算图示对称刚架，并作出弯矩图，各杆=数示：先将荷载分解为对称荷载与反对称荷载，再分别计算）CD

C

DNk=

Nk=

A

B

A

6m

B

4m

4m题四、7图

题四、89、试用位法计算图示刚架，并画M图（各杆线刚度均为i10试用位移法计算图示刚架，并作出M图。D

Bi

A

i

C

2EI

D

EI

E

C

i

EIA

B

EI

6m

4m

4m题四、9图

题四、图试用位移法计算图示对称刚架，并画M图（各杆EI常数试用位移法计算图示刚架（利用对称性绘制弯矩图。15)=14kN/m

D

EF

CD

E

F

EI常数

A

B

C

A

B6m

6m

2m

2m题四、11图13试用力矩分配法计算图示连续梁，并绘制弯矩图。

题四、12图100kNA

EI

B

EI

C

EI

D4m

6m（）

2m2m

A

B

C

DEI8m

EI8m（b

2EI4m4mA

EI

B

EI

C

2EI

D6m

3m（c）B

6mCDA

EI常数4m2m2m（d■

考试模题第一部一、单选择题（每2分，共20）

客观题1、作用在一刚体上的两个力F、F，满足F=F的条件，则二力可能是（）ABAA．一对衡的力或一个力偶C．作用力与反作用力或一对平衡的力

B．对平衡的力或一个力与一个力偶D．作用力与反作用力或一个力偶2、图示等三角形，沿其边缘作用大小均为F的力，方向如图所示，三力向一点简化的最后结果为

（）A．平衡

B．合力

C．力偶

D．力螺旋FF

F一、2题

一、3题3、图示体是

（）A．常变系C．无多余约束的几何不变体系

B．瞬变体系D．有两个多余约束的几何不变体系4、拉压杆强度条件要求其横截面上的最大工作应力不超过材料的（）A．屈服限

B．强度极限

C．极限应力

D．许用应力5、纯弯曲横截面上的弯曲正应力沿截面高度的分布规律为（）A．按线规律分布，最大值发生在中性轴处．按抛物线规律分布，最大值发生在中性轴处．按线性规律分布，最大值发生在上下边缘．按抛物线规律分布，最大值发生在上下边缘6、外伸梁在图示荷载作用下，弯矩图形状正确的是（）A．

B．C．

D．

A

B

C题一、6图7、静定结的内力与各杆刚度的关系为（）A．无关C．与各杆刚度的绝对值有关

B．有关但仅与各杆刚度的相对值有关D．视作用因素而定8、图示虚力状态可求出哪个位移？（）A．A、两点的相对位移C．A、两截面相对转角

B．A、两点间距的改变D．A、两点的相对水平位移F

AB

F

F

EI

EIC

EI

F

题一、8图

题一、99、对称刚受荷载如图所示，取半结构时，对称轴上的C面所受约束用什么支座约束代替？A．水平向支座

B．固定铰支座

C．水平支杆

（）D．竖向支杆10位移法方程中的系数r表示的是位移法基本结构（）ijA．由节位移单独作用引起附加约束j中的约束力iB．由单位节点位移=1单独作用引起附加约束j中的约束力iC．由节点位移单独作用引起附加约束i中的约束力jD．由单位节点位移=1单独作用引起附加约束i中的约束力j第二部一、分与作图题（题6分，共12）

主观题1、对图示系进行几何组成分析（要写出分析过程2、试绘制示刚架的弯矩图（不必写出过程4kN/mDCA

EB

B

C

D一、1题

A4m一、2题

2m二、计题（每题分见题后共68分）1T形截面铸铁截面梁受力如图所示。已知

y，截面对中性轴z的惯性矩I1.076，材料的许用拉应力z

t

，许用压应力校核梁的弯曲正应力强度分）

A

C1m4m

D

1m

B

y2y1

zy二、1题2、试用力解图示连续梁，并画弯矩图。=常数议取图示基本结构计算分）AD3m3m基本结构二、2题试用位移法计算图示对称刚架，并画M图（EI常数分）试用力矩分配法计算图示连续梁，并绘制弯矩图15）

C

DE

F

FA

B

4m4m二、题

4mA

B

C

DEI4m

2EI6m二、题

EI2m2m附1：课程习答案要：一、单选择题：1、D、B4、C、D6A7、、、10、11AA13、C15A16、BD、BD、21、、A、C、25、B、D、A28、29D、A31、B32、B33、、、36、37、38、B39、B40、二、分题：撤除支座约束，剩余部分为刚片Ⅰ和Ⅱ用既不完全平行又不完全相交的三根链杆、2、3相连，故原体系为无多余约束的几何不变体系。撤除支座约束去除二元体C-A-D--剩余部分为刚片Ⅰ(CDE)和Ⅱ(FGH)用既不完全平行又不完全相交的三根链杆1、3相连，故原体系为无多余约束的几何不变体系。E

HE

Ⅱ

F

D

F

E

J

ⅡⅠ

K

D

C

G

H

D

（c）答案

GA

Ⅰ

B

C

A

F

B（）案

（b答案

（d答案撤除支座约束，去除二元D-C-EG-FH，剩余部分为两刚片（如图示）用两个单铰J、相连，故原体系为有一个多余约束的几何不变体系。撤除支座约束，去除二元体-，剩余部分为两刚片（杆AF和BF用两平行链杆相连，故原体系为有一个自由度的几何可变体系。杆2杆2三、作题：

M图（）案m

M图kNm（）答案m

m

M图（c）答案四、计题：1、解）内力分析。取节点A，受力分析如图示。

（d答案

FyA

P

FFA

（2）校核结构强度是否安全。F3150.90MPa1

157MPa

F

ABFAC

AF杆

A14.32

3

故结构强度是安全的。2、解）内力分析。取节点C，受力分析如图示。

F

sin60BC

F

AC

F

BC

FFcos60cos30ACBC

C联立求解，得：

AC

（拉

FFP

（拉）

F

（2）确定可能危险杆件：BC。（3）由BC杆确定许可荷载：

BC

F3FBC≤F≤ABCBC

A

04

58.04k

zz3、解）作出梁的弯矩图如图所示，最大弯矩发生在面（下拉）C（2）确定截面尺寸b3

A

CB

D最大正应力发生在C截面上下边缘：

M3CC≤b

M

C

M图取b，h=108mm。4、解）作出梁的弯矩图如图所示，最大弯矩发生在截面（上拉）B（2）确定许可均布荷载最大正应力发生在B截面上下边缘：

A

Bq

D

MqW

q

2

32

20.15kN/m，即

5、解0；1111P

360

，

EI

；26kN

基本体系

X

1

M图

X=11

M图

M图kN·m6、解：122122112222227、解：111221//6、解：122122112222227、解：111221//Δ

lll11121Pδδδ，XXEI3EIEI2112130。Xql，Xql114

1P

ql

，X=12X

2

lX

1

基本体系

X=11

图

qlqlM图

5/56qlM图

qlX111122XX211222P

18；δ，δ，δ，，EIEIEIΔ

EI

。5kN，X2kN2X

2

X

1

X=11

X=12Nk=

Nk=

半边结构3m

基本体系

M图

图9

M图

M图kN·m

118、解）荷载分解为对称荷载和反对称荷载原结构对称荷载

反对称荷载（2）对称荷载作用下M

（3）反对称荷载作用下内力分析

X1

X=114m半边结构

基本体系

M图

M图X01111P15X1P11

11

256320；3EIEI

M：

9、解rZ0ri，1111P111P

6i

i

66

Z

1

i

4i

3i

Z=11

2i基本体系M图10解r0；ri1111P111P1

3i

M图

M图Z

1

i

Z=11EI

EI4i

EI

EI

i基本体系

i

M图11

6M图

M：kN·m11解rr7i，R111111

6i=14kN/m

Z

1

=14kN/m

Z=11

ii

4i半边结构6m

基本体系

图

M图

M：kN·m12解r0r1111P11

167.5，3i

Z

1

Z=11i

i2m

EI常数3m

半边结构

基本体系

i=EI/4i图

M图

M图kN·mBCCBCDBCCBCD13解：力矩分配系数：结点μ

BA

916，μ；C结点μ，；2525固端弯矩M

F

，M

kN，M