土木工程结构力学知识重点与习题

土木工程结构力学知识重点与习题姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.下列哪个选项不属于结构力学的基本假设？

A.结构材料为线弹性

B.结构几何形状为理想状态

C.结构材料具有粘弹性

D.结构几何形状为实际状态

2.结构力学中，下列哪个概念表示结构内力的大小？

A.应力

B.力矩

C.反力

D.支座反力

3.关于结构静定梁的荷载传递，下列哪个说法正确？

A.跨中荷载全部传递给支座

B.跨中荷载只传递给一侧支座

C.跨中荷载由两侧支座平均分担

D.跨中荷载不传递给支座

4.下列哪个选项属于结构的位移？

A.结构的变形

B.结构的位移

C.结构的转动

D.结构的伸缩

5.在结构力学中，下列哪个概念表示结构受到的约束？

A.支座反力

B.荷载

C.约束力

D.结构内力

6.关于结构超静定梁的荷载传递，下列哪个说法正确？

A.跨中荷载全部传递给支座

B.跨中荷载只传递给一侧支座

C.跨中荷载由两侧支座平均分担

D.跨中荷载不传递给支座

7.在结构力学中，下列哪个概念表示结构的稳定性？

A.刚度

B.稳定性

C.刚度系数

D.刚度矩

8.下列哪个选项不属于结构力学的研究内容？

A.结构内力

B.结构变形

C.结构材料

D.结构设计

答案及解题思路：

1.答案：C

解题思路：结构力学的基本假设通常包括结构材料为线弹性、几何形状为理想状态等，粘弹性不属于基本假设，而是材料的实际特性。

2.答案：A

解题思路：应力是指单位面积上的内力，是表示结构内力大小的基本概念。

3.答案：C

解题思路：静定梁的荷载传递由两侧支座平均分担，这是因为静定梁没有多余约束，所以荷载会均匀分配到支座上。

4.答案：B

解题思路：结构的位移是指结构在荷载作用下的相对位置的改变，包括线性位移和转动位移。

5.答案：C

解题思路：约束力是指结构受到的限制其运动的力，支座反力是约束力的一个具体表现。

6.答案：A

解题思路：超静定梁有多余约束，但荷载传递给支座的方式与静定梁类似，跨中荷载会全部传递给支座。

7.答案：A

解题思路：刚度是指结构抵抗变形的能力，与结构的稳定性直接相关。

8.答案：D

解题思路：结构力学的研究内容主要包括结构内力、结构变形和结构材料等方面，结构设计则是应用结构力学知识的最终目的。二、填空题1.结构力学是研究结构承载能力和结构受力功能的科学。

2.结构力学的基本假设包括小变形假设、材料线性变形假设、截面几何形状不变假设等。

3.结构的变形可以分为线变形和角变形。

4.结构的内力包括轴力、剪力、弯矩等。

5.结构的位移包括线位移、角位移、扭转角等。

答案及解题思路：

1.答案：结构承载能力；受力功能

解题思路：此题考查结构力学的研究对象，即结构在受力情况下的承载能力和其力学功能，这两个方面是结构力学研究的主要目标。

2.答案：小变形假设；材料线性变形假设；截面几何形状不变假设

解题思路：此题要求列举结构力学的基本假设，小变形假设假定结构变形很小，材料线性变形假设假定材料在受力后的变形与其应变成正比，截面几何形状不变假设假定截面形状在受力后不发生变化。

3.答案：线变形；角变形

解题思路：结构的变形根据其形式分为线变形和角变形，线变形指结构整体或局部沿受力方向的直线变形，角变形指结构局部或整体绕轴的转动。

4.答案：轴力；剪力；弯矩

解题思路：此题考察对结构内力的认识，轴力是结构沿轴线方向的受力，剪力是结构截面两侧的相对位移所引起的受力，弯矩是结构弯曲时的受力。

5.答案：线位移；角位移；扭转角

解题思路：结构位移描述了结构在受力后的位置变化，线位移指结构的某一方向上的直线移动，角位移指结构的旋转，扭转角指结构发生扭转时的角度变化。三、判断题1.结构力学的研究对象是结构的几何形状和物理性质。（×）

解题思路：结构力学的研究对象不仅包括结构的几何形状和物理性质，还包括结构的受力状态、内力分布、位移响应等方面。因此，这个说法是不全面的。

2.结构的稳定性只与结构的材料有关。（×）

解题思路：结构的稳定性不仅与材料有关，还与结构的几何形状、尺寸、荷载情况以及支承条件等因素有关。因此，这个说法是错误的。

3.结构的内力只与结构的几何形状有关。（×）

解题思路：结构内力的产生不仅与结构的几何形状有关，还与结构的材料性质、荷载大小和分布、支承条件等因素有关。因此，这个说法是不准确的。

4.结构的位移只与结构的荷载有关。（×）

解题思路：结构的位移不仅与荷载有关，还与结构的材料性质、几何形状、尺寸、支承条件等因素有关。因此，这个说法是不正确的。

5.结构的稳定性只与结构的尺寸有关。（×）

解题思路：结构的稳定性不仅与尺寸有关，还与结构的材料性质、几何形状、荷载大小和分布、支承条件等因素有关。因此，这个说法是错误的。

答案及解题思路：

答案：

1.×

2.×

3.×

4.×

5.×

解题思路：

1.结构力学的研究对象是结构的几何形状、物理性质、受力状态、内力分布、位移响应等。

2.结构的稳定性与材料、几何形状、尺寸、荷载、支承条件等因素有关。

3.结构的内力与材料性质、几何形状、荷载大小和分布、支承条件等因素有关。

4.结构的位移与材料性质、几何形状、尺寸、荷载、支承条件等因素有关。

5.结构的稳定性与材料、几何形状、尺寸、荷载、支承条件等因素有关。四、简答题1.简述结构力学的研究内容。

结构力学主要研究结构在外力作用下的内力、变形和稳定性的规律。具体内容包括：

1.1结构的受力分析，包括静力平衡方程的建立和解算。

1.2结构的变形分析，研究结构在受力后的几何变化。

1.3结构的内力分析，确定结构各部分的受力情况。

1.4结构的稳定性分析，研究结构在受力后的稳定性问题。

2.简述结构力学的基本假设。

结构力学的基本假设包括：

2.1材料均匀连续假设，即材料在宏观尺度上均匀分布，连续不断。

2.2小变形假设，即结构的变形相对于其原始尺寸非常小，可以忽略不计。

2.3材料线性假设，即材料的应力与应变之间存在线性关系。

2.4单轴受力假设，即结构只在一个方向上受到力的作用。

3.简述结构的变形分类。

结构的变形分类包括：

3.1弯曲变形，指结构在受力后产生的弯曲形变。

3.2压曲变形，指结构在受力后产生的轴向压缩形变。

3.3扭转变形，指结构在受力后产生的扭转变形。

3.4拉伸变形，指结构在受力后产生的轴向拉伸形变。

4.简述结构内力的分类。

结构内力的分类包括：

4.1轴力，指结构在轴向受力时产生的内力。

4.2弯矩，指结构在弯曲受力时产生的内力。

4.3拉力，指结构在拉伸受力时产生的内力。

4.4压力，指结构在压缩受力时产生的内力。

5.简述结构的位移分类。

结构的位移分类包括：

5.1线性位移，指结构在受力后沿某一方向的直线位移。

5.2角位移，指结构在受力后绕某一轴的旋转位移。

5.3转角位移，指结构在受力后绕某一轴的转角变化。

5.4滑移位移，指结构在受力后沿某一方向的滑移。

答案及解题思路：

答案：

1.结构力学的研究内容涉及结构的受力分析、变形分析、内力分析和稳定性分析。

2.结构力学的基本假设包括材料均匀连续、小变形、材料线性及单轴受力。

3.结构的变形分类包括弯曲变形、压曲变形、扭转变形和拉伸变形。

4.结构内力的分类包括轴力、弯矩、拉力和压力。

5.结构的位移分类包括线性位移、角位移、转角位移和滑移位移。

解题思路：

对于结构力学的研究内容，需要理解结构力学的研究目的和方法，以及其涉及的基本概念。

在描述基本假设时，要清楚每种假设的具体含义和作用。

对于结构的变形分类，要了解不同变形类型的特点和产生的原因。

结构内力的分类需要掌握不同内力的定义和作用。

结构位移分类则要理解不同位移类型在结构受力后的表现。五、计算题1.计算结构A的内力。

结构A示意图：[在此处插入结构A的示意图]

题目描述：结构A为简支梁，受集中载荷作用，已知梁的跨度L=6m，截面惯性矩I=1.2×10^6mm^4，材料的弹性模量E=200GPa。求结构A在载荷作用点处的弯矩M和剪力V。

2.计算结构B的位移。

结构B示意图：[在此处插入结构B的示意图]

题目描述：结构B为连续梁，中间有一个集中载荷作用，已知梁的跨度L=8m，截面惯性矩I=0.8×10^6mm^4，材料的弹性模量E=210GPa。求结构B在载荷作用点处的最大竖向位移Δ。

3.计算结构C的内力。

结构C示意图：[在此处插入结构C的示意图]

题目描述：结构C为桁架结构，受到两个方向的载荷作用，已知桁架的节点刚度为kN/m，载荷大小为F=10kN。求桁架节点A和节点B的轴向力。

4.计算结构D的位移。

结构D示意图：[在此处插入结构D的示意图]

题目描述：结构D为框架结构，受到均匀分布载荷的作用，已知框架的柱子高度H=4m，截面惯性矩I=1.5×10^6mm^4，材料的弹性模量E=205GPa。求框架顶点的水平位移Δx。

5.计算结构E的内力。

结构E示意图：[在此处插入结构E的示意图]

题目描述：结构E为刚架结构，受到集中载荷和均布载荷的共同作用，已知结构长度L=5m，截面惯性矩I=1.1×10^6mm^4，材料的弹性模量E=220GPa。求刚架在载荷作用点处的弯矩M和剪力V。

答案及解题思路：

1.结构A的内力计算：

答案：M=(FL^2)/(8I)，V=F

解题思路：利用简支梁的内力计算公式，首先计算弯矩和剪力，然后根据结构尺寸和材料属性进行计算。

2.结构B的位移计算：

答案：Δ=(FL^3)/(48I)

解题思路：使用连续梁的位移计算公式，结合载荷大小和结构参数，计算最大竖向位移。

3.结构C的内力计算：

答案：节点A轴向力FA=F，节点B轴向力FB=0

解题思路：根据桁架结构的受力特性，分析载荷在节点处的分配，计算节点的轴向力。

4.结构D的位移计算：

答案：Δx=(FL^3)/(48I)

解题思路：使用框架结构的位移计算公式，结合载荷大小和结构参数，计算顶点的水平位移。

5.结构E的内力计算：

答案：M=(FL)/2，V=F

解题思路：对于刚架结构，先计算集中载荷产生的内力，再考虑均布载荷的影响，最终得到弯矩和剪力。六、分析题1.分析结构A的受力情况。

结构A描述：结构A为一单跨梁，跨度为8米，两端简支，梁上作用有均布荷载q=10kN/m。

受力分析：

支座反力：计算结构A在均布荷载作用下的支座反力，包括竖向反力和水平反力。

内力分析：绘制剪力图和弯矩图，计算关键截面处的剪力和弯矩。

应力分析：根据弯矩图，计算梁的最大正应力和最大剪应力。

2.分析结构B的变形情况。

结构B描述：结构B为悬臂梁，悬臂长度为6米，自由端作用有集中荷载F=20kN。

变形分析：

计算悬臂梁自由端的竖向位移和转角。

分析梁的挠曲线形状，考虑弯曲和剪切变形的影响。

3.分析结构C的受力情况。

结构C描述：结构C为一连续梁，中间支座处有一集中荷载P=30kN。

受力分析：

计算中间支座处的反力。

绘制剪力图和弯矩图，分析梁在荷载作用下的内力分布。

计算最大弯矩和最大剪力。

4.分析结构D的变形情况。

结构D描述：结构D为一框架结构，层高3米，每层楼面荷载为15kN/m²。

变形分析：

计算楼面在荷载作用下的竖向位移和框架柱的轴向变形。

分析框架结构的整体变形和层间位移角。

5.分析结构E的受力情况。

结构E描述：结构E为一平面刚架，由两根等截面直杆组成，两端铰接，中间有一集中荷载Q=25kN。

受力分析：

计算直杆的内力，包括轴向力和弯矩。

绘制内力图，分析结构在荷载作用下的受力状态。

答案及解题思路：

答案：

1.结构A：计算支座反力，绘制剪力图和弯矩图，计算最大正应力和最大剪应力。

2.结构B：计算自由端竖向位移和转角，分析挠曲线形状。

3.结构C：计算中间支座反力，绘制剪力图和弯矩图，计算最大弯矩和最大剪力。

4.结构D：计算楼面竖向位移和框架柱轴向变形，分析整体变形和层间位移角。

5.结构E：计算直杆内力，绘制内力图，分析受力状态。

解题思路：

使用结构力学的基本原理，如静力平衡方程、弯矩和剪力方程、挠曲线方程等。

应用材料力学知识，如应力应变关系、弹性模量等，计算应力。

使用数值方法或图表法，如力法、位移法等，解决复杂的结构问题。

结合实际案例，保证解题过程的准确性和实用性。七、论述题1.论述结构力学在土木工程中的应用。

1.1在桥梁工程中的应用

桥梁结构设计中对桥梁的受力分析和内力分布的计算。

跨越不同宽度河流或山谷时的结构选型和结构稳定性的分析。

1.2在高层建筑中的应用

高层建筑的垂直和水平荷载的传递与分配。

高层建筑的结构刚度和稳定性的设计计算。

2.论述结构力学在工程安全中的重要性。

2.1保证结构在正常使用和意外情况下的安全功能。

结构在荷载作用下的稳定性和安全性评估。

对结构可能出现的薄弱环节进行识别和加固。

2.2减少结构灾害风险

通过结构力学分析预测和防范潜在的结构失效。

应对自然灾害（如地震、台风等）对结构的影响。

3.论述结构力学在结构设计中的指导作用。

3.1结构设计优化

基于力学原理，对结构形式和材料选择进行优化。

通过结构分析确定合理的截面尺寸和配筋。

3.2结构功能实现

保证结构在功能上满足使用要求，如承载能力、耐久性等。

考虑结构的抗震功能、抗风功能等特殊要求。

4.论述结构力学在工程分析中的作用。

4.1原因分析

通过力学模型分析现场的结构状态，确定原因。

分析结构设计、施工、维护过程中的缺陷。

4.2防范措施制定

根据分析结果，提出针对性的结构加固和改进措施。

预防类似的再次发生。

5.论述结构力学在工程可持续发展中的贡献。

5.1提高资源利用效率

通过