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文檔簡介
1、建筑力學#課程作業(yè)評講(1)責任教師 范潔群建筑力學#是廣播電視大學開放教育本科土木工程專業(yè)的補修課程,具有理論性很強的特點。課程的內容很抽象,而且需要掌握的公式、計算很多,同學們在學習中可能會感到較大的難度。我會在四次作業(yè)評講中,給你講解一下主要的作業(yè)題,幫助你進一步理解各章教學內容,并掌握好回答作業(yè)(考)題的“度”。下面文字,黑色的是問題和答案,其他顏色是說明和解釋。一、作如圖所示多跨梁各段的受力圖。 本題考核的知識點是物體的受力分析方法。 解:作段的受力圖如圖(a),作段的受力圖如圖(b) 取梁為研究對象。受主動力作用。處是可動鉸支座,它的反力是垂直于支承面的,指向假設垂直支承面向上;處
2、為鉸鏈約束,它的約束力可用兩個互相垂直的分力、表示,指向假設如圖。 取梁為研究對象。處是固定鉸支座,它的反力可用、表示,指向假設如圖;處是可動鉸支座,它的反力是垂直于支承面的,指向假設向上;處為鉸鏈約束,它的約束力是、,與作用在梁上的、是作用力與反作用力的關系,其指向不能再任意假定。 二、橋墩所受的力如圖所示,求力系向點簡化的結果,并求合力作用點的位置。已知,。本題考核的知識點是平面一般力系的平衡方程和解題方法。本題是一個平面一般力系向向點簡化的問題。解:坐標系如圖 主矢方向主矩注意:主矢由力系中各力的矢量和確定,所以,主矢與簡化中心的位置無關。對于給定的力系,選取不同的簡化中心,所得主矢相同
3、。主矩由力系中各力對簡化中心的矩的代數(shù)和確定,簡化中心的位置不同,各點對其的矩不同,所以,主矩一般與簡化中心的位置有關。三,求力系向點簡化的結果,結果在圖中標示。本題考核的知識點是平面一般力系的平衡方程和解題方法。本題是一個平面一般力系向向點簡化的問題。解:坐標系如圖 主矢方向力系的主矢可以用解析的方法求得。主矩 一般情況下,平面任意力系等效于一力和力偶。四,求力系向點簡化的結果,結果在圖中標示。本題考核的知識點是平面一般力系的平衡方程和解題方法。本題是一個平面一般力系向向點簡化的問題。解:坐標系如圖注意解題時應把坐標系畫出。主矢方向平面任意力系的主矢等于力系中各力的矢量和,所以方向應求出來。
4、主矩 主矩相對較簡單,平面任意力系對簡化中心的主矩等于力系中各力對簡化中心之矩的代數(shù)和。五、三鉸拱橋如圖所示。已知,。求支座和的反力。本題考核的知識點是物體系統(tǒng)平衡的解法。解:(1)選取研究對象:選取三鉸拱橋整體以及和左右半拱為研究對象。(2)畫受力圖:作出圖(a)、(b)、(c)(3)列平衡方程并求解:1)以整體為研究對象 得: 得: 得:2)以半拱為研究對象 得:校核:以半拱為研究對象 結果正確。所謂物體系統(tǒng)是指由兩個或兩個以上的物體通過約束按一定方式連接而成的系統(tǒng)。本題先以整個系統(tǒng)為研究對象,解得、以及,再以系統(tǒng)中的部分為研究對象,求出、支座的水平反力的值,最后用系統(tǒng)中另一部分部分的平衡
5、進行校核。六、如圖所示,試分析圖示結構體系的幾何組成。本題考核的知識點是結構的幾何組成分析方法。解:鉸結三角形124和鉸結三角形235與基礎這三剛片通過不在同一直線上的三個單鉸1、2、3兩兩相連,組成幾何不變體系,形成一個大剛片12345。剛片12345與剛片96之間通過三根即不完全平行也不相交與一點的的鏈桿相連,然后再依次增加二元體672,785,形成大剛片,此大剛片與剛片810用一個鉸和不通過此鉸的鏈桿相連,幾何不可變,且無多余約束。結構的幾何組成規(guī)則:二元體規(guī)則、兩剛片規(guī)則、三剛片規(guī)則。根據(jù)規(guī)則對體系進行幾何組成分析時,為簡化分析過程,應注意以下兩點:可將體系中的幾何不變部分當作一個剛片
6、來處理。逐步拆去二桿結點,不影響原體系的幾何組成性質。另一幾何組成分析題在此不再講解,請同學們自己做一做。11年秋期開放教育(本科)建筑力學#期末復習指導2011年12月修訂第一部分 課程考核說明1、考核目的通過本次考試,了解學生對本課程基本內容和重、難點的掌握程度,以及運用本課程的基本知識、基本理論和基本方法來分析和解決簡單受力構件和一般桿件結構的力學問題問題的能力。2、考核方式本課程期末考試為開卷筆試,考試時間為90分鐘。3、適用范圍、教材本復習指導適用于重慶電大開放教育本科土木工程專業(yè)的補修課程建筑力學#。本課程考試命題依據(jù)的教材采用吳國平等編,中央廣播電視大學出版社出版的建筑力學(20
7、06年1月第1版)。4、命題依據(jù)本課程的命題依據(jù)是建筑力學#課程的教材、實施意見。5、考試要求考試主要是考核學生對基本理論和基本問題的理解和應用能力。在能力層次上,從了解、掌握、熟練掌握掌握3個角度來要求。主要考核學生對建筑力學的基本理論、基本知識的理解和運用所學理論知識進行分析和計算簡單受力構件和一般桿件結構的力學問題的能力。6、試題類型及結構考題類型及分數(shù)比重大致為:選擇題(30%);作圖題(10%);計算題(60%)。第二部分 期末復習指導緒論一、一般掌握1結構的分類和簡化1 靜力學基本知識一、重點掌握1物體、物體系統(tǒng)的受力分析方法,受力圖。2平面一般力系的平衡方程和解題方法;力系的簡化
8、。二、一般掌握1靜力學的基本概念,靜力學的基本原理 。2物體系統(tǒng)平衡的解法。3摩擦概念。2 靜定結構基本知識一、一般掌握1結構幾何組成的概念,剛片和剛體。2自由度、約束、瞬鉸、必要約束和多余約束的概念。3結構的幾何組成分析方法;4靜定結構和超靜定結構的區(qū)別和聯(lián)系。3 靜定結構內力計算一、重點掌握1軸力的計算方法;平面桁架內力的計算。 2梁平面彎曲時的內力計算方法。3梁平面彎曲時內力圖的畫法。二、一般掌握1變形體及其基本假定,桿件變形的形式和特點;內力、截面法。2剪切的概念;扭轉的概念和計算方法。4 桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性計算一、重點掌握1拉、壓桿的變形計算。2軸向拉(壓)桿的強度計算、梁的正
9、應力強度計算。3壓桿穩(wěn)定計算。二、一般掌握1桿件彎曲變形時橫截面上的應力計算公式;應力、應變、胡克定律。2組合截面慣性矩的求法;形心、靜矩、慣性矩、平行移軸公式、慣性半徑。3材料拉(壓)時的力學性能。4梁的剪應力、組合變形的強度計算;軸向拉伸(壓縮)變形時的剛度計算。5 靜定結構位移計算一、重點掌握1圖乘法求靜定結構的位移。二、一般掌握1單位荷載法的概念。2靜定結構的位移計算一般公式。3積分法求靜定結構的位移。4梁的剛度計算。6 超靜定結構內力計算一、重點掌握1力法典型方程、會一次超靜定結構的求解;2力矩分配法的基本原理、會兩個結點的分配。二、一般掌握1超靜定結構的概念,超靜定次數(shù)的確定。2位
10、移法的基本原理。第三部分 綜合練習題一、選擇題1約束反力中含有力偶的約束為( b )。a固定鉸支座 b固定端支座c可動鉸支座 d光滑接觸面2圖示一重物重,置于光滑的地面上。若以表示地面對重物的約束反力,表示重物對地面的壓力。以下結論正確的是( )。a力與是一對作用力與反作用力b力與是一對作用力與反作用力c力與是一對作用力與反作用力d重物在、三個力作用下平衡3力偶可以在它的作用平面內( c ),而不改變它對物體的作用。a任意移動 b任意轉動c任意移動和轉動 d既不能移動也不能轉動4平面一般力系可以分解為( c )。a 一個平面匯交力系 b一個平面力偶系c一個平面匯交力系和一個平面力偶系 d無法分
11、解5平面一般力系有( b )個獨立的平衡方程,可用來求解未知量。a4 b3 c2 d1 6關于力偶與力偶矩的論述,其中( )是正確的。a方向相反,作用線平行的兩個力稱為力偶b力偶對剛體既產生轉動效應又產生移動效應c力偶可以簡化為一個力,因此能與一個力等效d力偶對任意點之矩都等于力偶矩7關于力和力偶對物體的作用效應,下列說法正確的是( )。a 力只能使物體產生移動效應 b力可以使物體產生移動和轉動效應c力偶只能使物體產生移動效應 d力和力偶都可以使物體產生移動和轉動效應8平面任意力系向其平面內一點簡化得一個主矢和主矩,它們與簡化中心位置的選擇,下面哪種說法是正確的( )。a主矢和主矩均與簡化中心
12、的位置有關b主矢和主矩均與簡化中心的位置無關c主矢與簡化中心的位置有關,主矩無關d主矩與簡化中心的位置有關,主矢無關9如圖所示平板,其上作用有兩對力和 及和,這兩對力各組成一個力偶,現(xiàn)已知,那么該平板將( )。a左右平移 b上下平移c保持平衡 d順時針旋轉10由兩個物體組成的物體系統(tǒng),共具有( )獨立的平衡方程。a3 b4 c5 d6 11最大靜摩擦力( b )。a方向與相對滑動趨勢相同,大小與正壓力成正比b方向與相對滑動趨勢相反,大小與正壓力成正比c方向與相對滑動趨勢相同,大小與正壓力成反比d方向與相對滑動趨勢相反,大小與正壓力成反比12關于力對點之矩的說法,( )是錯誤的。a力對點之矩與力
13、的大小和方向有關,而與矩心位置無關b力對點之矩不會因為力矢沿其作用線移動而改變c力的數(shù)值為零、或力的作用線通過矩心時,力矩均為零d互相平衡的兩個力,對同一點之矩的代數(shù)和等于零13一個點和一個剛片用( d )的鏈桿相連,組成幾何不變體系。a兩根共線的鏈桿 b兩根不共線的鏈桿c三根共線的鏈桿 d三根不共線的鏈桿14三個剛片用( a )兩兩相連,組成幾何不變體系。a不在同一直線的三個單鉸 b不在同一直線的三個鉸c三個單鉸 d三個鉸15靜定結構的幾何組成特征是( d )。a體系幾何不變 b體系幾何可變c體系幾何不變且有多余約束 d體系幾何不變且無多余約束16受軸向拉伸的桿件,在比例極限內受力,若要減小
14、其軸向變形,則需改變桿件的抗拉剛度,即( )。a.增大值 b.減小值 c.增大值 d.減小值17正方形結構如圖所示,已知各桿的ea都相同,則斜桿1-3的伸長為( c )。a. l=2faea b. l=0 c. l=fa2ea d. a、b、c均錯18有一根直徑為的圓截面鋼桿,受軸向拉力作用,已知其軸向應變?yōu)?,彈性模量為,則桿內的軸力應為( )。a b c d 19桁架中的二桿結點,如無外力作用,如果二桿(),則此二桿都是零桿。i不共線 ii共線 iii互相垂直ai biici、iii dii、iii20拉壓桿的軸力大小只與( )有關。a外力 b桿長c.材料 d截面形狀和大小21在剛架內力圖規(guī)
15、定,彎矩圖畫在桿件的 ( )。a上邊一側 b右邊一側c受拉一側 d受壓一側22有一截面積為a的圓截面桿件受軸向拉力作用,若將其改為截面積仍為a的空心圓截面桿件,那么它的( )。a內力增大,應力增大,軸向變形增大 b內力減小,應力減小,軸向變形減小 c內力增大,應力增大,軸向變形減小d內力,應力、軸向變形均不變23截面法求桿件截面內力的三個主要步驟順序為( d )。 a列平衡方程、畫受力圖、取分離體 b畫受力圖、列平衡方程、取分離體 c畫受力圖、取分離體、列平衡方程 d取分離體、畫受力圖、列平衡方程24確定桿件內力的一般方法為( )。 a.疊加法 b.截面法 c.靜力分析法 d.動能法25截面法
16、計算靜定平面桁架,其所取脫離體上的未知軸力數(shù)一般不超過( c )個。 a.1 b.2 c.3 d.426如圖所示構件為t形截面,其形心軸最有可能是( c )。a. b. c. d. 27圖示圓截面,當其圓心o沿z軸向右移動時,則截面慣性矩( )。 aiy不變,iz變大 biy不變,iz變小 ciy變大,iz不變diy變小,iz不變28如圖所示為四根材料相同、直徑相等的桿件。承載能力大的是( d )桿。a. 圖a b. 圖b c. 圖c d. 圖d29圖示斜梁,點受向下的力作用,則段梁產生何種變形( )。a壓彎組合a 壓縮變形 c斜彎曲 d彎曲變形30一端固定另一端鉸支的壓桿,其長度系數(shù)等于(
17、)。a0.7 b2 c0.5 d 131如圖所示結構,問ab段梁產生何種變形( )。a彎曲變形b拉伸變形c.拉彎組合d壓彎組合32如圖所示的矩形截面柱,受和力作用,將產生( d )的組合變形。a.斜彎曲 b.彎曲和扭轉 c.壓縮和扭轉 d.壓縮和彎曲33一鑄鐵簡支梁,如圖所示,當其橫截面分別按圖示兩種情況放置時,梁的( )。 a強度不同,剛度相同 b強度、剛度都不相同 c強度、剛度相同 d強度相同,剛度不同34有一構件,受力變形后,其橫截面上中性軸不通過截面形心,那么構件的受力形式可能為( )。a平面彎曲 b斜彎曲 c偏心拉伸 d純彎曲35工程設計中,規(guī)定了容許應力作為設計依據(jù):。其值為極限應
18、力除以安全系數(shù),其中為( )。a b c d36低碳鋼的拉伸過程中,胡克定律在( )范圍內成立。a彈性階段 b屈服階段 c強化階段 d頸縮階段 37低碳鋼的拉伸過程中,( )階段的特點是應力幾乎不變。a彈性 b屈服 c強化 d頸縮 38在工程實際中,要保證桿件安全可靠地工作,就必須使桿件內的最大應力滿足條件( )。a b c d 39在位移法的基本方程中,( )隨外荷載的變化而變化。a主系數(shù) b副系數(shù)c自由項 d主系數(shù)和副系數(shù)40圖示結構的超靜定次數(shù)是( )。a1次 b2次c3次 d4次41圖示單跨梁的傳遞系數(shù)是( )。a b c d 42圖示單跨梁的傳遞系數(shù)是( c )。a0.5 b1c0
19、d243圖示單跨梁的傳動剛度是( a )。a. b. c. d. 44圖示單跨梁的傳動剛度是( b )。a. b. c. d. 二、作圖題1作如圖所示多跨梁各段的受力圖2試畫出圖示梁的剪力圖和彎矩圖。3試畫出圖示梁的剪力圖和彎矩圖。三、計算題1計算下圖所示桁架支座反力及1、2桿軸力。2計算下圖所示桁架的支座反力及1、2、3桿的軸力。3圖示三角形吊架,其桿ab和bc均為圓截面鋼桿。已知荷載,容許應力,試確定鋼桿直徑d。4一直桿的受力情況如圖所示,已知桿的截面面積,材料的彈性模量。試求桿的總變形量。5圖示跨度為的簡支梁,在跨中c作用集中力,如果選用32c號的工字鋼梁,已知, 試求(1)梁能承受的最
20、大荷載(2)若改用等截面積的矩形截面梁即a = 7995mm2且h = 2b,則梁能承受的最大荷載應為多少? 6試計算圖示剛架截面的水平位移和轉角,為常數(shù)。7用力法計算下圖所示剛架,畫m圖,ei=常數(shù)。8用力法計算圖示超靜定梁,并繪出m、q圖9用力矩分配法計算圖示連續(xù)梁、并作彎矩圖。(注:要求分傳兩個循環(huán),固端彎矩見附圖)建筑力學#重難點分析(1)建筑力學#是廣播電視大學開放教育本科土木工程專業(yè)的補修課程,具有理論性很強的特點。同學們學習起來有較大的難度。我會在四個重難點分析中,給同學們講解一下??嫉挠嬎泐}型,幫助同學們進行學習。同時這里做例題講解的題目都是考試的原題,希望同學們通過學習有一定
21、的收獲。平面桁架的計算是考試必考的題目,同學們一定要熟練掌握。例:計算下圖所示桁架的支座反力及1、2、3桿的軸力。 本題考核的知識點是桁架內力的計算,結點法和截面法。 解:(1)求支座反力 (2)用截面法求軸力,取截面右邊為 對象,見圖:桁架的基本計算方法主要有結點法和截面法及其聯(lián)合運用。結點法和截面法都是進行桁架內力計算的基本方法。結點法是以桁架的結點為分離體,根據(jù)結點的平衡條件來計算各桿的內力。在選取結點的過程中,由于平面匯交力系只有2個平衡方程,所以,每次選取的結點,其未知的桿件軸力不得多于兩個。截面法是用一適當?shù)慕孛鎸㈣旒芙貫閮刹糠?,選取其中一部分為分離體,其上作用的力系一般為平面任意
22、力系,用平面任意力系平衡方程求解被截斷桿件的內力。在選取截面截取桁架的過程中,由于平面一般力系只有三個平衡方程,所以,每次截取后切斷各桿的未知軸力個數(shù)應不超過3個。而且這三個力彼此既不平行也不匯交于一點。在計算少數(shù)指定桿件軸力時,用截面法特別方便。要注意結點法和截面法各自的特點,使用最靈活的手段,最快速的求出桿件軸力。: : : 本題求、桿的軸力,使用截面法非常方便。解題時先求桁架的支座反力;再用截面法求解。截面法核心在于針對具體情況,選取最合適的截面。總的原則是希望通過一個方程獨立求出一個未知的桿件軸力。因此,用取矩方程時,取矩中心應選在除計算軸力的桿件外其余被截桿件的匯交點處;注意未知軸力
23、應假設成正的(拉力),計算出來的結果,就是真實的軸力情況(正為拉力,負為壓力)。建筑力學#重難點分析(2)一、梁的內力圖畫靜定梁的內力圖是學習了建筑力學應該熟練掌握的最基本的能力,下面,通過幾個例題,講解一下梁內力圖的畫法。例1:試畫出圖示梁的剪力圖和彎矩圖。本題考核的知識點是梁平面彎曲時內力圖的畫法。作梁的內力圖,先寫出梁的剪力方程和彎矩方程,然后按選定的比例尺,用垂直于基線的縱坐標表示相應橫截面上的剪力或彎矩。當梁上有幾項荷載作用時,可用疊加法作內力圖。注意:畫圖時將正值的剪力畫在軸的上側,負值的剪力畫在軸的下側;將正值的彎矩畫在梁的受拉側,也就是畫在軸的下側。各圖形要比例適當、上下對正、
24、影條線與橫軸垂直。同時一定要注意標注上各控制點數(shù)值、單位、圖形的正負號、圖名等。要注意在畫剪力圖和彎矩圖時,一般都是從梁的左端開始。梁左端的零截面作為整個內力圖的起點,畫到最右端截面時應回到零。圖線不閉合就說明計算或繪圖有誤,應當檢查核算,這是作內力圖時的一種檢查方法。例2:試畫出圖示梁的剪力圖和彎矩圖。本題考核的知識點是梁平面彎曲時內力圖的畫法。注意bd段只有一個力偶作用,則圖為直線,圖為零,即沒有剪力作用。梁上作用有三種不同的荷載:集中力、均布荷載、力偶。則繪圖時,分別作出不同的荷載作用下的剪力、彎矩圖,然后進行疊加即可。二、物體受力圖例1:作如圖所示多跨梁各段的受力圖。 本題考核的知識點
25、是物體的受力分析方法。建筑力學#重難點分析(3)下面文字,黑色的是問題和答案,其他顏色是說明和解釋。(一)拉壓桿的變形拉壓桿的變形計算用胡克定律:當桿件應力不超過某一限度時,其縱向變形與桿件的軸力及桿件長度成正比。例1:一直桿的受力情況如圖所示,已知桿的截面面積,材料的彈性模量。試求桿的總變形量。 本題考核的知識點是拉、壓桿的變形計算。解:(1)求桿的各段軸力 (2)求各段軸向變形 (3)總變形為 此題是一道比較簡單的題目,直接用胡克定律計算拉、壓桿的變形,公式,總變形量則是各段變形量的總和。 (二)梁的正應力強度計算梁的正應力強度計算有四種類型:利用正應力公式計算截面上任意一點的正應力。由強
26、度條件校核梁的正應力強度。由強度條件設計梁的截面。由強度條件計算梁上的最大容許荷載。例1:圖示跨度為的簡支梁,在跨中c作用集中力,如果選用32c號的工字鋼梁,已知, 試求(1)梁能承受的最大荷載(2)若改用等截面積的矩形截面梁即a = 7995mm2且h = 2b,則梁能承受的最大荷載應為多少? 本題考核的知識點是梁的正應力強度計算。本題是確定允許荷載。由強度條件:,可得,再由與荷載間的關系,求出梁所能承受的最大荷載。解:(1)內力分析 畫內力圖,最大彎矩為 (2)工字梁的p 由強度條件 得 (3)矩形截面梁的p a = h b = 2 取 b = 63mm h = 126mm 得 本題的第2
27、小問,計算方法與前面分析的一樣,但需計算。建筑力學#重難點分析(4)下面文字,黑色的是問題和答案,其他顏色是說明和解釋。(一)力矩分配法例:用力矩分配法計算圖示連續(xù)梁、并作彎矩圖。(注:要求分傳兩個循環(huán),固端彎矩見附圖)本題的考核知識點是用力矩分配法計算超靜靜定結構。 注意畫彎矩圖時,需有單位、標注的數(shù)字、比例正確等。用力矩分配法解題時,要抓住下面三個主要環(huán)節(jié):1)根據(jù)荷載求固端彎矩,由固端彎矩求出約束力矩。2)根據(jù)轉動剛度計算分配系數(shù),將分配系數(shù)乘以反號的約束力矩得到分配彎矩。3)將傳遞系數(shù)乘以分配彎矩得到桿件另一端的傳遞彎矩。 分配彎矩下面畫一橫線,表示該結點已經平衡。箭頭表示彎矩的傳遞方
28、向。桿端彎矩的最后結果下面畫雙橫線表示。解:1. 求轉動剛度和分配系數(shù)(令ei1) 點: 點: 2.固端彎矩: 3.分配計算及作圖(如下)(二)圖乘法例:試計算圖示剛架截面的水平位移和轉角,為常數(shù)。 本題考核的知識點是圖乘法求靜定結構的位移。解: 結構位移的計算方法主要有積分法和圖乘法兩種。利用圖乘法求結構的位移這是一個最重要也是最常用的方法。最后公式為,從而,需要分別畫出荷載作用下的mp圖和虛設單位荷載作用下的圖,就可以利用圖乘公式求位移。建筑施工與管理專業(yè)建筑力學基本計算之六力矩分配法計算三跨連續(xù)梁1、基本概念和計算要求在學習力矩分配法時,要注意下列問題:1) 力矩分配法是一種漸近的計算方
29、法,不須解方程即可直接求出桿端彎矩,可以分析連續(xù)梁和結點無側移剛架的內力。2) 力矩分配法是在位移法基礎上派生出來的,其桿端彎矩、結點力矩的正負號規(guī)定和位移法完全一致。3) 力矩分配法的三大要素:轉動剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)。其中轉動剛度在位移法中已經涉及,只是概念稍為變化,傳遞系數(shù)較易理解和記憶。主要是分配系數(shù),要求熟練掌握其計算方法和特征。2、基本計算方法在應用力矩分配法計算具有多個分配結點的連續(xù)梁時,其基本原理是在加剛臂和放松剛臂的過程中,完成桿端彎矩的計算。其基本思路為:1) 用剛臂約束所有的剛性結點,控制其轉角。計算固端彎矩和約束力矩。2) 每次輪流放松一個結點,其它所有結點仍需加剛
30、臂約束。在所放松的結點處進行力矩的分配和傳遞。3) 將各桿端的固端彎矩分別與各次的分配力矩和傳遞力矩相疊加(求代數(shù)和)即得該桿端的最后彎矩。最后桿端彎矩在每個結點處都應該平衡。4) 根據(jù)桿端彎矩和荷載利用疊加法畫彎矩圖。3、計算步驟和常用方法考試要求為應用力矩分配法計算具有兩個結點的三跨連續(xù)梁,并畫出其彎矩圖。計算時要注意:1) 計算匯交于同一結點各桿桿端的分配系數(shù)后,先利用分配系數(shù)之和應等于1的條件進行校核,然后再進行下一步的計算。2) 特別應注意列表進行力矩分配、傳遞及最后桿端彎矩的計算方法。3) 分配時,要從約束力矩大的結點開始分配,可達到收斂快的效果。4) 應特別注意一定要將約束力矩先
31、變號再進行分配。5) 求約束力矩時,應注意將其他結點傳遞過來的力矩計算在內。6) 當分配力矩達到所需精度時,即可停止計算(通常可以把精度控制在0.3范圍內)。應注意停止計算時只分配不再傳遞,以免引起鄰近結點出現(xiàn)不平衡力矩。7) 畫內力圖時,宜利用最后桿端彎矩在每個結點處都應該平衡的條件進行校核。4、舉例試用力矩分配法作圖(a)所示連續(xù)梁的彎矩圖。 解(1)計算固端彎矩 將兩個剛結點b、c均固定起來,則連續(xù)梁被分隔成三個單跨超靜定梁。因此,可由表查得各桿的固端彎矩其余各固端彎矩均為零。將各固端彎矩填入圖(b)所示的相應位置。由圖可清楚看出,結點b、c的約束力矩分別為(2)計算分配系數(shù)分別計算相交
32、于結點b和相交于結點c各桿桿端的分配系數(shù)。由表查得各轉動剛度s結點b:結點c:計算分配系數(shù)結點b:校核:,說明結點b計算無誤。結點c:校核:,說明結點c計算無誤。 將各分配系數(shù)填入圖(b)的相應位置。 (3)傳遞系數(shù) 查表得各桿的傳遞系數(shù)為 有了固端彎矩、分配系數(shù)和傳遞系數(shù),便可依次進行力矩的分配與傳遞。為了使計算收斂得快,用力矩分配法計算多結點的結構時,通常從約束力矩大的結點開始。 (4)首先放松結點c,結點b仍固定 這相當于只有一個結點c的情況,因而可按單結點力矩的分配和傳遞的方法進行。 計算分配彎矩 將它們填入圖(b)中,并在分配彎矩下面劃一條橫線,表示c結點力矩暫時平衡。這時結點c將有
33、轉角,但由于結點b仍固定,所以這個轉角不是最后位置。計算傳遞彎矩 在圖(b)中用箭頭表示傳遞力矩。(5)放松結點b,重新固定結點c 約束力矩應當注意的是結點b不僅有固端彎矩產生的約束力矩,還包括結點c傳來的傳遞彎矩,故約束力矩計算分配彎矩計算傳遞彎矩 以上均填入圖(b)相應位置。結點b分配彎矩下的橫線說明結點b又暫時平衡,同時也轉動了一個轉角,同樣因為結點c又被固定,所以這個轉角也不是最后位置。 (6)由于結點c又有了約束力矩o.25 knm,因此應再放松結點c,固定結點b進行分配和傳遞。這樣輪流放松,固定各結點,進行力矩分配與傳遞。因為分配系數(shù)和傳遞系數(shù)都小于1,所以結點力矩數(shù)值越來越小,直
34、到傳遞彎矩的數(shù)值按計算精度要求可以略去不計時,就可以停止運算。 (7)最后將各桿端的固端彎矩,各次分配彎矩和傳遞彎矩相疊加,就可以得到原結構各桿端的最后彎矩。見圖(b)所示,最后各桿的桿端彎矩下劃雙線。 (8)根據(jù)各桿最后桿端彎矩和荷載用疊加法畫彎矩圖如圖(c)所示。建筑施工與管理專業(yè)建筑力學基本計算之六力矩分配法計算三跨連續(xù)梁1、基本概念和計算要求在學習力矩分配法時,要注意下列問題:4) 力矩分配法是一種漸近的計算方法,不須解方程即可直接求出桿端彎矩,可以分析連續(xù)梁和結點無側移剛架的內力。5) 力矩分配法是在位移法基礎上派生出來的,其桿端彎矩、結點力矩的正負號規(guī)定和位移法完全一致。6) 力矩
35、分配法的三大要素:轉動剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)。其中轉動剛度在位移法中已經涉及,只是概念稍為變化,傳遞系數(shù)較易理解和記憶。主要是分配系數(shù),要求熟練掌握其計算方法和特征。2、基本計算方法在應用力矩分配法計算具有多個分配結點的連續(xù)梁時,其基本原理是在加剛臂和放松剛臂的過程中,完成桿端彎矩的計算。其基本思路為:5) 用剛臂約束所有的剛性結點,控制其轉角。計算固端彎矩和約束力矩。6) 每次輪流放松一個結點,其它所有結點仍需加剛臂約束。在所放松的結點處進行力矩的分配和傳遞。7) 將各桿端的固端彎矩分別與各次的分配力矩和傳遞力矩相疊加(求代數(shù)和)即得該桿端的最后彎矩。最后桿端彎矩在每個結點處都應該平衡。8
36、) 根據(jù)桿端彎矩和荷載利用疊加法畫彎矩圖。3、計算步驟和常用方法考試要求為應用力矩分配法計算具有兩個結點的三跨連續(xù)梁,并畫出其彎矩圖。計算時要注意:8) 計算匯交于同一結點各桿桿端的分配系數(shù)后,先利用分配系數(shù)之和應等于1的條件進行校核,然后再進行下一步的計算。9) 特別應注意列表進行力矩分配、傳遞及最后桿端彎矩的計算方法。10) 分配時,要從約束力矩大的結點開始分配,可達到收斂快的效果。11) 應特別注意一定要將約束力矩先變號再進行分配。12) 求約束力矩時,應注意將其他結點傳遞過來的力矩計算在內。13) 當分配力矩達到所需精度時,即可停止計算(通??梢园丫瓤刂圃?.3范圍內)。應注意停止計
37、算時只分配不再傳遞,以免引起鄰近結點出現(xiàn)不平衡力矩。14) 畫內力圖時,宜利用最后桿端彎矩在每個結點處都應該平衡的條件進行校核。4、舉例試用力矩分配法作圖(a)所示連續(xù)梁的彎矩圖。 解(1)計算固端彎矩 將兩個剛結點b、c均固定起來,則連續(xù)梁被分隔成三個單跨超靜定梁。因此,可由表查得各桿的固端彎矩其余各固端彎矩均為零。將各固端彎矩填入圖(b)所示的相應位置。由圖可清楚看出,結點b、c的約束力矩分別為(2)計算分配系數(shù)分別計算相交于結點b和相交于結點c各桿桿端的分配系數(shù)。由表查得各轉動剛度s結點b:結點c:計算分配系數(shù)結點b:校核:,說明結點b計算無誤。結點c:校核:,說明結點c計算無誤。 將各
38、分配系數(shù)填入圖(b)的相應位置。 (3)傳遞系數(shù) 查表得各桿的傳遞系數(shù)為 有了固端彎矩、分配系數(shù)和傳遞系數(shù),便可依次進行力矩的分配與傳遞。為了使計算收斂得快,用力矩分配法計算多結點的結構時,通常從約束力矩大的結點開始。 (4)首先放松結點c,結點b仍固定 這相當于只有一個結點c的情況,因而可按單結點力矩的分配和傳遞的方法進行。 計算分配彎矩 將它們填入圖(b)中,并在分配彎矩下面劃一條橫線,表示c結點力矩暫時平衡。這時結點c將有轉角,但由于結點b仍固定,所以這個轉角不是最后位置。計算傳遞彎矩 在圖(b)中用箭頭表示傳遞力矩。(5)放松結點b,重新固定結點c 約束力矩應當注意的是結點b不僅有固端
39、彎矩產生的約束力矩,還包括結點c傳來的傳遞彎矩,故約束力矩計算分配彎矩計算傳遞彎矩 以上均填入圖(b)相應位置。結點b分配彎矩下的橫線說明結點b又暫時平衡,同時也轉動了一個轉角,同樣因為結點c又被固定,所以這個轉角也不是最后位置。 (6)由于結點c又有了約束力矩o.25 knm,因此應再放松結點c,固定結點b進行分配和傳遞。這樣輪流放松,固定各結點,進行力矩分配與傳遞。因為分配系數(shù)和傳遞系數(shù)都小于1,所以結點力矩數(shù)值越來越小,直到傳遞彎矩的數(shù)值按計算精度要求可以略去不計時,就可以停止運算。 (7)最后將各桿端的固端彎矩,各次分配彎矩和傳遞彎矩相疊加,就可以得到原結構各桿端的最后彎矩。見圖(b)
40、所示,最后各桿的桿端彎矩下劃雙線。 (8)根據(jù)各桿最后桿端彎矩和荷載用疊加法畫彎矩圖如圖(c)所示。五、終結性考核試題類型舉例(一) 選擇題(65=30分)1、能夠限制物體角位移的約束是( b )。a固定鉸支座 b固定端支座c簡單鉸 d滾動鉸支座本題程度:容易。主要考核學生對約束和約束反力等靜力學基礎知識的掌握程度。評分標準:5分。答案:b2、桁架中的二桿結點,如無外力作用,如果二桿(a),則此二桿都是零桿。i不共線ii共線iii互相垂直aibiici、iiidii、iii本題程度:中等。主要考核學生對桁架構成形式的理解和受力特征的掌握程度。評分標準:5分。答案:a3、如圖所示各桿的受載情況中,使桿件產生純扭轉變形的是圖( b )。本題程度:中等。主要考核學生對扭轉變形概念的理解和扭變形形成特征的掌握程度。評分標準:5分。答案:b4、正方形結構如圖所示,已知各桿的ea都相同,則斜桿1-3的伸長為( c )。a. l=2faea b. l=0。 c. l=fa2ea。 d. a、b、
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