建筑力學作業(yè)答案

1、第一章第一章靜力學基本知識靜力學基本知識小結小結1) 靜力學的基本概念(a)平衡物體相對于地球保持靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。(b)剛體是在任何外力作用下，大小和形狀保持不變的物體。(c)力是物體間相互的機械作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)改變(外效應)，或使物體變形(內效應)。力對物體的外效應取決于力的三要素：大小、方向和作用點(或作用線)。(d)約束是阻礙物體運動的限制物。約束阻礙物體運動趨向的力，稱為約束反力。約束反力的方向根據(jù)約束的類型來決定，它總是與約束所能阻礙物體的運動方向相反。2) 靜力學基本原理 靜力學基本原理揭示了力的基本性質，是靜力學的理論基礎。(a)作用與反作用原理說明了物

2、體間相互作用的關系。(b)二力平衡原理說明了作用在一個剛體上的兩個力的平衡條件。(c)加減平衡力系原理是力系等效代換的基礎。(d)力的平行四邊形法則反映了兩個力合成的規(guī)律。3) 物體受力分析的基本方法畫受力圖 在脫離體上畫出所受的全部作用力的圖形稱為受力圖。畫受力圖先要取出脫離體，畫約束反力時，要與被解除的約束一一對應。4) 力矩及其計算(a)力矩的概念力矩是力使物體繞矩心轉動效應的度量。它等于力的大小與力臂的乘積，在平面問題中它是代數(shù)量，一般規(guī)定力使物體繞矩心逆時針方向轉動為正，反之為負。(b)合力矩定理平面匯交力系的合力對平面內任一點的力矩，等于力系中各分力對同一點的力矩的代數(shù)和。應用合力

3、矩定理常?？梢院喕氐挠嬎?。5) 力偶的基本理論由等值、反向、作用線平行而不重合的兩個力組成的力系，稱為力偶。力偶不能簡化為一個力，也不能和一個力成平衡，力偶只能與力偶平衡。力偶對物體的轉動效應取決于力偶的作用面、力偶矩的大小和力偶的轉向。在同一平面內的兩個力偶，如果它們力偶矩的代數(shù)值相等，則這兩個力偶是等效的?；蛘哒f，只要保持力偶矩的代數(shù)值不變，力偶可在其作用面內任意移轉，也可以改變組成力偶的力的大小和力偶臂的長短。力偶在任一軸上的投影等于零。力偶中的兩個力對其作用面內任一點的矩都等于力偶矩，而與矩心的位置無關。平面力偶系可合成為一個合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代數(shù)和。即平面力偶系的平

4、衡條件是各力偶矩的代數(shù)和等于零。6) 平面匯交力系的合成與平衡。7) 力的平移定理當一個力平行移動時，必須附加一個力偶才能與原力等效，附加力偶的力偶矩等于原力對新作用點的矩。力的平移定理是平面一般力系簡化的依據(jù)。8) 平面一般力系向平面內任一點簡化(a)簡化方法與結果(b)簡化的最后結果：或者是一個力，或者是一個力偶，或者平衡。9) 平面力系的平衡方程10) 平衡方程的應用應用平面力系的平衡方程，可以求解單個物體及物體系統(tǒng)的平衡問題。求解時要通過受力分析，恰當?shù)剡x取研究對象，畫出其受力圖。選取合適的平衡方程形式；選擇好矩心和投影軸，力求做到一個方程只含有一個未知量，以便簡化計算。11) 滑動摩

5、擦(a)滑動摩擦力當兩個物體相互接觸面之間存在相對滑動趨勢或發(fā)生相對滑動時，彼此之間產生阻礙滑動的力，稱為滑動摩擦力。前者為靜摩擦力，后者為動摩擦力。(b)摩擦角當靜摩擦力達到最大值時，全反力與接觸面的法線間的夾角，稱為摩擦角。當作用于物體上的主動力的合力作用線在摩擦角范圍內時，不論主動力合力的大小如何，物體總能保持平衡。(c)考慮摩擦時物體的平衡問題的解題特點由于靜摩擦力的大小有一定的范圍，所以物體的平衡也有一定的范圍。通?？砂次矬w平衡的臨界狀態(tài)考慮，討論平衡范圍。最大靜摩擦力方向總是與物體相對滑動的趨向相反，不能任意假設，物體的滑動趨向可根據(jù)主動力來觀察。第二章第二章靜定結構基本知識靜定結

6、構基本知識小結小結（1）結構的分類1）結構的計算簡圖2）結構的分類（2）自由度和約束體系幾何組成分析的概念，幾何不變體系和幾何可變體系。只有幾何不變體系可用作結構。工程中常見的約束及其性質如下：1)一個鏈桿相當于一個約束。2)一個簡單鉸或鉸支座相當于兩個約束。3)一個剛性連接或固定端相當于三個約束。4)連接兩剛片的兩根鏈桿的交點相當于一個鉸。（3）幾何不變體系的簡單組成規(guī)則1）基本原理平面桿件體系中的鉸接三角形是幾何不變體系。2）組成規(guī)則凡符合以下各規(guī)則所組成的體系，都是幾何不變體系，且無多余約束。不在一條直線上的兩根鏈桿固定一個點。兩個剛片用不全平行也不全交于一點的三根鏈桿連接。兩個剛片用一

7、個鉸和不通過該鉸的鏈桿連接。三個剛片用不在一條直線上的三個鉸兩兩相連。應用上述組成規(guī)則時，應特別注意必須滿足各規(guī)則的限制條件。（3）分析幾何組成的目的及應用1）保證結構的幾何不變性，確保其承載能力；2）確定結構是靜定的還是超靜定的，從而選擇確定反力和內力的相應計算方法；3）通過幾何組成分析，明確結構的構成特點，從而選擇受力分析的順序。第三章第三章靜定結構內力計算靜定結構內力計算小結小結1) 變形體的基本假設。2) 桿件的基本變形形式有四種：軸向拉伸(或壓縮)、剪切、扭轉和彎曲。3) 本章討論了內力的概念。內力是外荷載作用下桿件中相連兩部分的相互作用力。4) 軸向拉伸(壓縮)的軸力計算，軸力圖畫

8、法。桁架的計算方法。5）剪切和扭轉的概念。6）平面彎曲變形(a) 平面彎曲時，梁橫截面上有兩個內力分量剪力 FQ 和彎矩 M，它們的正負號規(guī)定是：剪力：截面上的剪力使所考慮的梁段有順時針方向轉動的趨勢時為正；反之，為負。彎矩：截面上的彎矩使所考慮的梁段產生向下凸的變形時為正；反之，為負。(b) 計算截面內力的方法截面法計算截面內力：假想將梁在指定截面處截開后，畫出脫離體的受力圖，列出靜力平衡方程求解內力。這是求內力的基本方法，是計算內力的各種方法的基礎，必需足夠重視。不能因有許多簡捷方法而忽視這種基本方法。7) 畫梁的剪力圖和彎矩圖有三種方法：(a) 建立剪力和彎矩方程，根據(jù)所列的方程畫剪力圖

9、和彎矩圖。(b) 運用 M、FQ、q 之間的關系畫剪力圖和彎矩圖。(c) 用疊加法畫彎矩圖(含區(qū)段疊加法)。根據(jù)內力方程畫內力圖是基本的方法，應注意掌握好。運用 M、FQ、q 之間的關系來繪制內力圖，是簡捷實用的方法。在熟悉幾種簡單荷載作用下梁的 M 圖后，應用疊加法畫彎矩圖是一種簡便而有效的方法。區(qū)段疊加法在今后繪超靜定結構內力圖時十分有用。應用前兩種方法畫內力圖時，應注意如下幾點：(1) 重視校核支座反力的正確性。(2) 注意分段。集中力作用處，集中力偶作用處，分布荷載集度突變處等都是控制點。(3) 計算截面內力或建立內力方程時都要正確判斷正、負號。8) 剛架的內力圖畫法。第四章第四章強、

10、剛度和穩(wěn)定性計算強、剛度和穩(wěn)定性計算小結小結(1) 平面圖形的幾何性質：是與圖形的大小形狀有關的幾何量，在強度和剛度計算中有著重要的意義，其基本內容有：1)形心坐標2)靜矩3)慣性矩4)平行移軸公式5)慣性半徑(2)本章在分析桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性計算問題時，還介紹了力學中一些重要的基本概念、基本方法和基本定律。1)基本概念：應力、變形、應變、材料的力學性質、強度條件、穩(wěn)定性的概念。2)基本方法：截面法和強度、穩(wěn)定性計算的方法。3)基本定律：虎克定律。(3)材料的力學性能是建立強度條件的重要依據(jù)，材料的力學性能是通過實驗測定的。材料的主要力學性能有；比例極限P、屈服極限S、強度極限b、彈性模

11、量 E、泊松比、延伸率和截面的收縮率。(4)軸向拉伸(壓縮)主要公式：1)計算拉、壓桿的應力2)計算拉、壓桿的變形3)應力與應變的關系(5)軸向拉伸(壓縮)強度條件可解決三方面的問題1)強度校核2)截面設計3)確定允許荷載(6)梁彎曲時正應力、剪應力計算及其強度條件1)梁彎曲時，橫截面上有正應力和剪應力存在。2)正應力沿截面高度成直線規(guī)律變化，截面上、下邊緣處的正應力最大，中性軸處為零。任一點正應力計算公式：正應力強度條件：3)剪應力強度條件(7)梁彎曲時正應力時的正應力強度計算包括三類問題1)強度校核2)選擇截面尺寸3)計算許可荷載：(8)梁彎曲的正應力強度計算應注意下列問題1)觀察最大彎矩

12、和最大剪力是否在同一截面，如不在，應對兩個截面分別進行校核。2)在材料的抗拉和抗壓強度不同時，對最大正彎矩和最大負彎矩截面分別進行校核。如梁截面對中性軸不對稱時，則對危險截面上的最大拉應力和最大壓應力也應分別進行校核。(9)組合變形的計算：主要應用疊加原理。(10)壓桿的穩(wěn)定計算1)壓桿的穩(wěn)定性對整個結構的安全正常工作具有重要的意義。解決壓桿穩(wěn)定問題的關鍵，在于計算壓桿的臨界力和臨界應力。2)運用歐拉公式計算壓桿的臨界力和臨界應力：臨界力臨界應力3)運用經驗公式計算壓桿的臨界應力：Q235 鋼(MPa)16Mn 鋼(MPa)4)壓桿的計算長度l 與截面最小慣性半徑 i 之比，稱為壓桿的長細比。

13、5)壓桿穩(wěn)定計算分為三類問題；穩(wěn)定校核選擇截面確定許可荷載為壓桿的許用應力折減系數(shù)，根據(jù)不同的材料及壓桿的長細比，由表 4-4 查出。壓桿截面如有局部削弱，對壓桿的穩(wěn)定性影響很小，但應對局部削弱處的凈截面進行強度校核。第五章第五章靜定結構位移計算靜定結構位移計算小結小結1）由虛功原理，得出在荷載作用下結構位移計算的一般公式:2）針對不同結構，位移的計算公式不同，對梁和剛架3）積分法求靜定結構的位移。4）圖乘法圖乘法的計算中幾個值得注意的問題：正負號的取法；和 yC 的取法；圖乘法的分段和疊加。5）梁的剛度計算。6）提高梁彎曲剛度的措施。第六章第六章超靜定結構內力計算超靜定結構內力計算小結小結（

14、1）力法以多余約束作為基本未知量，解超靜定結構的方法叫力法。它的主要優(yōu)點是通過基本結構，使超靜定結構的計算問題，自始至終都在靜定的基本結構上進行。由此可見，力法就是利用我們已經熟悉的靜定結構的計算方法，達到計算超靜定結構的目的。利用力法，可以計算各種類型的超靜定結構，適用性較強。力法求解超靜定結構的計算步驟是：1） 選定基本結構；2） 建立力法典型方程；3） 計算系數(shù)和自由項；4） 求解多余約束力；5） 作結構的內力圖。（2）位移法位移法是以剛結點的轉角和獨立結點線位移作為基本未知量。其未知量的數(shù)目和結構的超靜定次數(shù)無關。因此，對于超靜定次數(shù)多而結點位移數(shù)目少的結構，用位移法更簡便。在位移法的

15、基本計算中，結構可以分解為單個桿件，利用力法的計算結果，確定桿件的形常數(shù)和載常數(shù)，借助于結構的基本體系，有效地建立結點平衡方程，計算出桿端彎矩。從而可以畫出結構的彎矩圖及其它內力圖。（3）力矩分配法力矩分配法的理論基礎是位移法，它是不需要求解方程或聯(lián)立方程而直接求出桿端彎矩的一種逐步逼近的方法。其概念單一而清晰，且計算時總是重復某一基本的運算程序，很容易掌握。用力矩分配法解題時，要牢記下列三個要素：轉動剛度、分配系數(shù)和傳遞系數(shù)。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

16、分配彎矩得到桿件另一端的傳遞彎矩。一一課程考核的有關說明課程考核的有關說明1、考核對象中央廣播電視大學開放教育試點建筑施工與管理專業(yè)學生。2、考核方式本課程采用形成性考核與期末考試相結合的方式。總成績?yōu)?100 分，及格為 60 分。形成性考核占總成績的 20%；期末考試占總成績的 80%。中央電大統(tǒng)一組織編寫形成性考核冊。形成性考核冊由 4 次形成性考核組成。形成性考核以完成形成性考核冊為主，由輔導老師按完成的質量評分，每次形成性考核以百分計。學員形成性考核完成情況由中央電大和省電大分階段檢查。期末考試由中央電大統(tǒng)一命題，統(tǒng)一組織考試。3、命題依據(jù)本考核說明是依據(jù)是 2005 年 5 月審定

17、的中央廣播電視大學建筑施工與管理專業(yè)建筑力學課程教學大綱編寫。本課程所采用的文字教材為吳國平主編、中央廣播電視大學出版社出版的建筑力學教材。本考核說明及本課程所采用的文字教材是課程命題的依據(jù)。4、考試要求本課程考試重點是考核學員對建筑力學的基本概念，基本理論和基本分析方法的掌握情況。本考核說明對各章都規(guī)定了考核要求，按了解，理解和掌握三個層次說明學員應達到的考核標準。了解是最低層次的要求，凡是屬于了解的內容，要求對它們的概念，理論及計算方法有基本的認識。理解是較高層次的要求，凡是屬于理解的內容，要求對它們的內涵、原理及應用條件有一定的認識，能運用這一部分內容進行正確的判斷和說明。掌握是最高層次

18、的要求。凡是需要掌握的內容，要求對它們重點學習，熟練應用，能夠用所學的知識進行分析和計算。5、命題原則（1）命題范圍：在本課程的教學大綱和本考核說明所規(guī)定的內容和要求范圍內命題，不得任意擴大或縮小考試范圍。（2）試題的組成與覆蓋面：命題應注意知識的覆蓋面，同時要突出重點。試題的題量和難度適中。試題的難度分容易，中等和較難三個層次，比例為 25%60%15%。（3）試題中各種層次要求的比例為：了解：10%，理解：30%，掌握 60%。（4）形成性考核與終結性考核：結合課程特點與成人的認知規(guī)律，選擇形成性考核與終結性考核的內容、題型；使形成性考核與終結性考核成相輔相成的關系。6、試題類型和結構（1

19、）形成性考核：試題類型為名詞解釋、填空題、選擇題、簡答題和計算題。（2）終結性考核：試題類型分為兩類：第一類判斷題與選擇題，占 30%；第二類計算題，占70%。7、終結性考核的要求：（1）終結性考核為開卷考試：允許帶教材。（2）答題時間：期末考試時間為 120 分鐘。（3）其它：學員考試時可帶鋼筆，鉛筆，尺子，橡皮和計算器。二二課程考核的內容和要求課程考核的內容和要求1 靜力學基本知識考核目的：通過本章的考核，旨在檢驗學生對靜力學基本概念的掌握程度，以及對簡單結構進行受力分析的熟練程度；檢驗學生對平面匯交力系掌握程度，了解其平衡問題；檢驗學生對平面一般力系的簡化與平衡的掌握程度，了解有關摩擦的

20、平衡問題?？己酥R點：（1）力、剛體和平衡的概念；約束、約束反力；隔離體與受力圖。（2）力矩，合力矩定理；力偶，力偶的性質；平面力偶系的合成與平衡。（3）力在直角坐標上的投影；合力投影定理；平面匯交力系的合成與平衡。（4）力的平移定理；平面一般力系的簡化，主矢和主矩；（固定端約束與相應的約束反力）。（5）平面一般力系的平衡；簡單物體系統(tǒng)的平衡問題。（6）滑動摩擦的概念；摩擦角；摩擦的平衡問題?？己艘螅海?）了解力、剛體和平衡的概念；掌握常見典型約束的性質及約束反力的確定；掌握物體和簡單物體系統(tǒng)受力圖的畫法。（2）理解力矩和力偶的基本概念及其性質；掌握平面問題中力對點之矩的計算；了解平面力偶系

21、的合成與平衡；（3）掌握力在直角坐標軸上的投影；了解平面匯交力系的合成與平衡。（4）理解平面一般力系的簡化原理；了解平面一般力系向一點簡化的方法；了解計算平面一般力系的主矢和主矩；（5）掌握求解單個物體的平衡問題；掌握求解簡單物體系統(tǒng)的平衡問題。（6）了解滑動摩擦的概念；了解摩擦角的概念；了解有摩擦的平衡問題。2 靜定結構基本知識考核目的：通過本章的考核，旨在檢驗學生掌握幾何不變體系的基本組成規(guī)則及其應用的能力?？己酥R點：（1）幾何不變體系和幾何可變體系；（2）自由度和約束的概念、瞬變體系的概念；（3）幾何不變體系的基本組成規(guī)則；（4）靜定和超靜定結構的幾何特征。考核要求：（1）掌握幾何不變

22、體系的基本組成規(guī)則及其應用；（2）了解靜定結構和超靜定結構在幾何組成方面的區(qū)別。3 靜定結構內力計算考核目的：通過本章的考核，旨在檢驗學生掌握軸向拉伸(壓縮)的軸力計算及軸力圖畫法；檢驗學生計算平面桁架的能力。檢驗學生掌握梁彎曲內力計算和內力圖繪制方法的能力；檢驗學生掌握靜定平面剛架的內力計算及內力圖的繪制方法的能力。考核知識點：（1）變形體及其基本假設；桿件變形的基本形式；內力和截面法。（2）軸力、軸力圖；平面桁架內力計算。（3）剪切、扭轉的概念；扭矩和扭矩圖。（4）平面彎曲；梁的類型；剪力和彎矩的計算。（5）利用函數(shù)關系、微分關系、疊加原理作梁的內力圖。（6）靜定平面剛架的內力圖。考核要求

23、：（1）掌握運用截面法分析桿件軸力，正確繪制軸力圖；掌握平面桁架內力計算。（2）掌握函數(shù)方程法、微分關系作梁的內力圖；掌握疊加法作梁的彎矩圖。（3）掌握靜定平面剛架的計算及內力圖繪制。4 桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性計算考核目的：通過本章的考核，旨在檢驗學生掌握應力、應變、胡克定律的概念；檢驗學生掌握軸向拉伸(壓縮)的應力計算及強度計算；檢驗學生了解材料的力學性能；檢驗學生掌握梁的正應力強度條件及強度計算；檢驗學生了解梁的剪應力強度計算；檢驗學生掌握簡單圖形慣性矩的計算、慣性矩的平行移軸公式、組合截面慣性矩的計算。檢驗學生理解組合變形的強度計算；檢驗學生理解壓桿穩(wěn)定的計算?？己酥R點：（1）應力、應變、胡克定律。（2）截面的形心、靜矩、慣性矩及組合截面慣性矩計算。（3）材料