建筑力學復習題答案

一、力學基礎(chǔ)1、力的三要素是哪些？答：大小、作用點、方向。2、二力平衡的條件？答：大小相等、方向相反、作用在同一直線上。3、作用力與反作用力的特點？答：大小相等、方向相反、作用在同一直線上。4、作用力與反作用力是一對平衡力嗎？請簡述二者的聯(lián)系與區(qū)別。答：作用力與反作用力不是一對平衡力。聯(lián)系：二者都是一對大小相等、方向相反、作用在同一直線上的力。區(qū)別：平衡力作用在同一物體上，作用力與反作用力分別作用在兩個物體上。5、取隔離體是一種常用的受力分析方法，即假想原結(jié)構(gòu)沿某一截面截開。將兩部分隔離體在截面上的內(nèi)力分別記為F和G，它們是一對（作用力與反作用力，不是平衡力）6、靜力分析中，一般將物體簡化為剛體。剛體的特點是什么？答：剛體內(nèi)部任意兩點之間的距離始終保持不變，即不變形。7、對平面內(nèi)的某根桿件進行靜力分析，能列幾個獨立的平衡方程？答：3個。8、取平面結(jié)構(gòu)的一個結(jié)點為隔離體進行靜力分析，能列幾個獨立的平衡方程？答：2個。9、在對實際結(jié)構(gòu)的力學問題進行合理地簡化后，作計算簡圖描述其力學模型。桿件間的連接區(qū)是如何簡化的？答：桿件的連接區(qū)通常簡化為以下3種結(jié)點。①鉸結(jié)點。被連接的桿件在連接處不能相對移動，可以相對轉(zhuǎn)動。因此鉸結(jié)點可以傳遞力，但不能傳遞力矩。木結(jié)構(gòu)的連接近似鉸結(jié)點。②剛結(jié)點。被連接的桿件在連接處既不能相對移動，又不能相對轉(zhuǎn)動。因此剛結(jié)點可以傳遞力，也可以傳遞力矩?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土的連接近似剛結(jié)點。③組合結(jié)點。多桿在同一處連接，既有剛結(jié)又有鉸接。10、在對實際結(jié)構(gòu)的力學問題進行合理地簡化后，作計算簡圖描述其力學模型。平面結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間的連接區(qū)是如何簡化的？答：結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接區(qū)簡化為以下四種支座。①滾軸支座，也稱可動鉸支座。被支撐的部分可以轉(zhuǎn)動和水平移動，不能豎向移動。因此滾軸支座只能提供豎向支反力。②鉸支座。被支撐的部分可以轉(zhuǎn)動，不能移動。因此鉸支座可以提供任意方向的支反力。③定向支座，也稱滑動支座。被支撐的部分可以沿一個方向平行滑動，不能轉(zhuǎn)動。因此定向支座可以提供反力矩和與滑動方向垂直的支反力。④固定支座。被支撐的部分不能移動也不能轉(zhuǎn)動。固定支座可以提供反力矩和任意方向的支反力。二、承載能力1、簡述建筑力學中對變形固體的基本假設。答：①連續(xù)性假設。組成固體的物質(zhì)在空間內(nèi)是密實的、連續(xù)的。 ②均勻性假設。固體內(nèi)各點的力學性能相同。 ③各向同性假設。固體內(nèi)一點沿任意方向的力學性能相同。 ④小變形假設。固體的變形以及由變形引起的位移與原始尺寸相比非常小。復習提示：均勻性與各向同性的區(qū)別：天然實木塊一般被簡化為均勻、非各向同性的固體。木塊內(nèi)某一點的順紋方向的彈性模量與橫紋方向的彈性模量差異很大（非各向同性），木塊內(nèi)各點的力學性能都如此（均勻性）。2、桿件變形的基本形式有哪些？答：軸向拉伸和壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)。3、什么是應力？什么是正應力？什么是切應力？答：構(gòu)件內(nèi)力在截面上的分布集度即為應力。截面法向的應力分量即為正應力。截面切向的應力分量即為切應力。4、桿件截面上的正應力、切應力與軸力、剪力、彎矩的關(guān)系？提示：將單位面積的應力看作小集中力，則截面上存在一個平面力系，將力系向一點簡化。答：截面上的正應力合成的主矢即為軸力。截面上的切應力合成的主矢即為剪力。截面上的正應力對中性軸的合力矩即為彎矩。5、低碳鋼在拉伸試驗過程中，其應力-應變關(guān)系可以分為哪幾個階段？答：①彈性階段。試樣的應變完全是彈性的，在此階段卸載后可恢復。②屈服階段。應變急劇增加，而應力小范圍波動。此階段增加的應變是不可恢復的塑形應變。③強化階段。由于材料在塑形變形過程中不斷強化，應力隨著應變增加而增加。該階段增加的應變既有塑形應變也有彈性應變，但塑形應變遠大于彈性應變。④局部變形階段。試樣某一段內(nèi)的橫截面急劇收縮（即“頸縮”現(xiàn)象），直至斷開。復習提示：應力-應變曲線中的應力是名義應力，，A為試樣原始截面積。在局部變形階段，頸縮段的真實應力始終保持在強度極限。由于頸縮段的橫截面急劇收縮，試樣的內(nèi)力急劇減小，故名義應力也急劇減小。6、請從材料的力學性能方面解釋為什么混凝土構(gòu)件里要布置鋼筋？答：混凝土的拉伸強度很小，只有壓縮強度的5%-20%，布置少量（體積分數(shù)?。╀摻罴纯娠@著增強構(gòu)件的抗拉強度。混凝土是脆性材料，鋼筋有較好的延展性，可以提高構(gòu)件的韌性。7、簡述梁的變形（忽略剪力）分析中引入的平面假設答：梁彎曲變形時，原始橫截面仍保持為平面。但變形還是導致截面的狀態(tài)改變，即截面平移和偏轉(zhuǎn)。8、梁彎曲（忽略剪力）時，截面上的正應力分布特點？答：以中性軸為原點，沿高度線性分布。9、由生活中的經(jīng)驗可知，平鋪的紙張很柔軟。請用力學模型解釋為什么平鋪的紙張柔軟？在不改變紙張材料性質(zhì)的情況下，如何克服紙張的柔軟？答：將平鋪的紙張簡化成梁，紙張厚度即為梁的截面高度。由于紙張厚度很小，所以其截面慣性矩很小，紙梁的抗彎剛度也就很小。在很小的橫向荷載（比如自重）作用下，紙梁就會發(fā)生較大彎曲變形，即表現(xiàn)為柔軟。將平鋪的紙張卷成筒可以顯著增加截面高度，從而增加紙梁的抗彎剛度，克服紙張的柔軟。三、結(jié)構(gòu)的受力分析1、請從內(nèi)力求解的角度闡述靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的區(qū)別。答：靜定結(jié)構(gòu)的桿件內(nèi)力和支座反力可由靜力平衡條件唯一確定。超靜定結(jié)構(gòu)的桿件內(nèi)力和支座反力無法由靜力平衡條件唯一確定，而必須同時考慮變形協(xié)調(diào)條件才能唯一確定。2、按照結(jié)構(gòu)桿件連接形式和結(jié)構(gòu)受力特點對常見桿件結(jié)構(gòu)分類并簡述其特點。答：①梁。梁是一種受彎構(gòu)件，在豎向荷載作用下桿件內(nèi)力只有彎矩和剪力而無軸力。②拱。拱的軸線為曲線，在豎向荷載作用下有水平支座反力（推力）。③桁架。桁架由直桿鉸結(jié)而成，且僅在結(jié)點處受荷載。桿件內(nèi)力只有軸力，沒有剪力和彎矩。④剛架。剛架由直桿組成且存在剛結(jié)點。桿件內(nèi)力有軸力、剪力和彎矩。⑤組合結(jié)構(gòu)。組合結(jié)構(gòu)由桁架桿（桁架桿只有軸力）和剛架桿（剛架桿有軸力、剪力和彎矩）組成。四、幾何構(gòu)造分析1、分析圖示結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造解析：鉸接三角形是一個無多余約束的幾何不變體系，可將其視為一個剛片，不會改變結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造特點。①將左下角的鉸接三角形簡化為1個剛片。對稱的，右下角同樣處理。原結(jié)構(gòu)簡化為②剛片和桿1、桿2又組成鉸接三角形，簡化為新的剛片。對稱的，右邊同樣處理。原結(jié)構(gòu)簡化為③左右2個剛片和桿3又組成鉸接三角形，簡化為新的剛片。原結(jié)構(gòu)簡化為④將基礎(chǔ)視為一個剛片，右邊支座里的鏈桿也視為一個剛片。則上圖中三個剛片鉸接成三角形，形成無多余約束的幾何不變體系。因此，原結(jié)構(gòu)是靜定結(jié)構(gòu)五、靜定桁架受力分析1、指出圖示桁架中的零桿解析：①鉸限制桿的相對移動，不限制轉(zhuǎn)動。因此鉸對桿有約束力，而沒有約束力矩。②將桿從兩端的結(jié)點處截開，取桿為隔離體。由①可知隔離體兩端有約束力F1和F2，此外沒有其它外力。因此，F(xiàn)1和F2是一對平衡力。由二力平衡條件可知，必定同在桿的軸線上。總之，桁架桿只有軸力，且沿著桿的軸線方向。③取結(jié)點A為隔離體，受力分析圖如下由平衡條件可知，該力系在任意方向上的投影之和為零，N1=N2=0總結(jié)：無外荷載的L形結(jié)點所連桿件為零桿④取結(jié)點B為隔離體，受力分析圖如下力系在豎直方向上的投影之和為零，N5=0總結(jié)：無外荷載和T型結(jié)點所連腹桿為零桿⑤去掉