結構力學

1:［論述題］

簡答題

1、簡述剛架內(nèi)力計算環(huán)節(jié)。

答：（1）求支座反力。簡樸剛架可由三個整體平衡方程求出支座反力，三較剛架及主從剛架等，一般要運用整體平衡和局部平衡

求支座反力。（2）求控制截面的內(nèi)力。控制截面一般選在支承點、結點、集中荷載作用點、分布荷載不連續(xù)點。控制截面把剛

架劃提成受力簡樸的區(qū)段。運用截面法或直接由截面一邊的外力求出控制截面的內(nèi)力值。（3）根據(jù)每區(qū)段內(nèi)的荷戰(zhàn)情況,運用”

零平斜彎”及疊加法作出彎矩圖。作剛架Q、N圖有兩種方?法，一是通過求控制截面的內(nèi)力作出；另一種方法是一方面作出M圖；

然后取桿件為分離體,建立矩平衡方程，由桿端彎矩求桿端剪力;最后取結點為分離體，運用投影平衡由桿端剪力求桿端軸力。當

剛架構造較復雜（如有斜桿），計算內(nèi)力較麻煩事，采用第?.種方法。（4）結點處有不同的桿端截面。各截面上的內(nèi)力用該桿兩端

字母作為卜標來表達，并把該端字母列在前面。（5）注意結點的平衡條件。

2、簡述計算結構位移的目的。

答：（1）驗算結構的剛度。校核結構的位移是否超過允許限值，以防止構件和結構產(chǎn)生過大的變形而影響結構的

正常使用。（2）為超靜定結構的內(nèi)力分析打基礎。超靜定結構的計算要同時滿足平衡條件和變形連續(xù)條件。（3）

結構制作、施工過程中也常需先知道轉構的位移。

3、如何擬定位移法基本未知量。

答：（1）在剛結點處加上剛臂。（2）在結點會發(fā)生線位移的方向上加上鏈桿。（3）附加剛臂與附加鏈桿數(shù)目的總和

即為基本未知量數(shù)目。擬定線位移的方法（1）由兩個已知不動點所引出的不共線的兩桿交點也是不動點。（2）把

剛架所有的剛結點（涉及固定支座）都改為較結點，如此體系是一個幾何可變體系，則使它變?yōu)閹缀尾蛔凅w系所需添

加的鏈桿數(shù)目即等于原結構的線位移數(shù)目。

4、簡述力法的基本思緒。

答：力縷的基本思緒：將超靜定結構的計算轉化為靜定結構的計算,一方面選擇基本結構和基本體系，然后運用基本體系與原結

構之間在多余約束方向的位移一致性和變形疊加列出力法典型方程，最后求出多余未知力和原結構的內(nèi)力。第一步:去掉原結構

的多余約束，代之以多余未知力，得到靜定的基本體系。第二步:基本體系和原結構的變形相同，特別是基本體系上與多余未知力

相應的位移與原超靜定結構上多余約束處的位移條件一致，這是擬定多余未知力大小的依據(jù)。一般情況下，當原結構上在多余約

束處沒有支座位移時.，則基本體系應滿足的變形條件是:與多余未知力相應的位移為零。

5、簡述結構力學研究方法。

答:結構力學問題的研究手段包含理論分析、實驗研究和數(shù)值計算,本課程只進行理論分析和計算。結構力學的計算方法很

多，但都要考慮以下三方面的條件：（1）刀系的平衡條件或運動條件。（2）變形的幾何連續(xù)條件。（3）應力與變形間的物理條件

（本構方程）。運用以上三方面進行計算的，又稱為“平衡-幾何”解法。采用虛功和能量形式來表述時候，則稱為“虛功-能量”

解法。隨著計算機的進?步發(fā)展和應用，結構力學的計算由過去的手算正逐步由計算機所代替，本課程的學習符為進?步學習

和掌握其他現(xiàn)代結構分析方法打下基礎。

6、簡述位移法計算超靜定剛架的一般環(huán)節(jié)。

答：用位移法計算超靜定剛架的環(huán)節(jié)如卜:1）擬定基本未知量：2）由轉角位移方程，寫出各桿端力表達式；3）在由結點角位移

處,建立結點的力矩平衡方程，在由結點線位移處,建立截面的剪力平衡方程，得到位移法方程；4）解方程，求基本未知量;5）

將已知的結點位移代入各桿端力表達式，得到桿端力：6）按桿端力作彎矩圖；7）校核。

A5：［單選題］

1、圖示結構,A截面轉角方向是圖（）

A:等于0M3:順時針A

C：逆時針&

D:不能擬定④

參考答案:BS：［單選題〕

2、圖示兩結構相同的是圖（）

A：剪力

▲B:軸力▲

C：C點豎向位移M）:涔矩

A參考答案：D7A：［單選題］3、圖所示體系的幾何組成為（)▲A:幾何不變,無多余約束;aB:

幾何不變,有多余約束；a

C：瞬變體系；a［）：常變體系。

20kH

參考答案：B［單選題］4、圖示對稱結構,力法求解時,未知量最少為

A:l>

B:3C：4q

D：9參考答案:D%：［判斷題］

1、力法和位移法既能用F求超靜定結構的內(nèi)力，又能用于求靜定結構的內(nèi)力。（）

④參考答案：錯誤10A：［判斷題］2、存定結構在非荷載外因（支座移動、溫度改變、制造誤差）作用下，不產(chǎn)生內(nèi)力，但產(chǎn)生

位移。

參考答案:對的1?1：［判斷題］3、圖示結構，去掉其中任意兩根支座鏈桿后余下部分都可作為力法計算的基本體系。圖》

參考答案:錯如12:［判斷題］4、體系幾何組成分析中，鏈桿都能看作剛片，剛片有時能看作鏈桿，有時不能看作鏈桿。▲參

考答案：錯誤1：如［判斷題］3、體系的多余約束對體系的計算自由度、自由度及受力狀態(tài)都沒和影響，故稱多余約蟲。自

參考答案：錯誤1M：［判斷題］6、不受外力作用的任何結構，內(nèi)力一定為零。（）▲參考答案:錯誤1執(zhí)：［判斷題］

7、引起結構變形的因素只有三種：荷載作用、溫度改變和支座位移。（）

A參考答案:錯誤⑹：［判斷題］

8、虛位移原理中的虛功方程等價于靜力立衡方程，虛力原理中虛功方程等價于變形協(xié)調(diào)方程。（）

▲參考答案：對的1：［填空題］

1、結構

是___________________________________________________________________________________________________________

A參考答案：建筑物和工程設施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結構，簡稱結構。例如房屋中的梁柱體系,

水工建筑物中的擋土墻、閘門和水壩，公路和鐵路上的橋梁和隧洞等等。A2：［填空題］

2、自由度

S是________________________________________________________________________________________________________

參考答案:指體系運動時,可以獨立改變的幾何參數(shù)的數(shù)目：即擬定體系位置所需獨立坐標的數(shù)目。

3：［填空題］

3、結構的位移

是_________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________■

4參考答案:結構在荷載、溫度變化、支座移動與制造誤差等各種因素作用下發(fā)牛.變形，因而結構上個點的位置會有變動。這

種位置的變動稱為位移。

4：［短中題］

4、功的互等定理是,

A參考答案:笫一狀態(tài)外力在第二狀態(tài)位移上所做的功等于第二狀態(tài)外力在第一狀態(tài)位移上所做的功。即w12=W215A：［填

空題］5、轉動剛度是。4參考答案:表達桿端對轉動的

抵抗能力。在數(shù)值上等于使桿端產(chǎn)生單位角度j=1時,在該桿端所需施加的力矩,用S”表達

6：［填空題］

6、活我是。

A參考答案:是建筑物在施工和使用期間也許存在的可變荷載,如吊車荷載、結構上的人群、風、雪等荷載。a：：［填空題］7、

剛結點是<.▲參

考答案：連接各桿端既不能相對移動，又不能相對轉動;既可以傳遞力，又可傳遞力矩。以：［填空題J

8、超弱定結構是=

A參考答案:在幾何組成上是幾何不變、有多余約束的體系，其所有支反力和內(nèi)力均不可由靜力平衡條件唯一擬定，還須補充

其他條件。外：［填空題］9、分派系數(shù)

是。A參考答案:桿ij的轉動剛度

與匯交于，結點的所有桿件轉動剛度之和的比值。A10：［填空題］10、形常數(shù)

是°A參考答案：由單位桿端位移引起的單跨超靜定梁的桿端力,稱為形

常數(shù)。1U：［判斷題］8、力矩分派法中的分派系數(shù)、傳遞系數(shù)與外來因素(荷載、溫度變化等)有關。

參考答案:錯誤1%：［判斷題］

(b)

圖3“

3,圖3(a)所示超靜定梁的變形行圖3(b)所示靜定梁的變形相同。()

參考答案:錯誤1：3［判斷題］6、有多余約束的體系一定是幾何不變體系。上參考答案：錯誤24:［判斷題］

2、圖2所示結構，去掠其中任意兩根支座鏈桿后余下部分都可作為力法計算的基本體

系。()圖2

A參考答案:錯i知15：〔判斷題〕

4、靜定結構在非荷載外因(支座移動、溫度改變、制造誤差)作用下，不產(chǎn)生內(nèi)力，但產(chǎn)生位移。()

A參考答案：對的18：［判斷題］

5、力法和位移法既能用于求超靜定結構的內(nèi)力,乂能用于求靜定結構的內(nèi)力o()

A參考答案:錯誤1A7：［判斷題］7、靜定結構的內(nèi)力與荷載有關，而與材料的性質(zhì)、截面的形狀及大小無關。A參考答

案:對的S8：［判斷題］

1、圖1所示體系為無多余約束的幾何可變體系。()

圖1

A參考答案:錯誤

1:［判斷題］

3、圖3（a）所示超靜定梁M圖與圖3（b）所示靜定梁M圖相同。（）圖

3

A參考答案:對的A2：［單選題］

4、圖7中圖內(nèi)圖所示結構均可作為圖7（a）所示結構的力法基本結構，使得力法計算最為簡便的基本結構是（）圖

7

AA:AaB:BW：:C

：［矮

參考答案：C

3:［判斷題］

6、結佝只在荷載作用下的，力法典型方程中的系數(shù)與自由項，有的與結構的刖度有關，有的與結構的剛度無關。（）

A參考答案:錯誤

4：［判斷題］

7、增長各桿剛度，則結構的結點位移就一定減少。（）

參考答案:錯誤

5:［判斷題］

8、有變形就有應力，有應力就有變形。（）

A參考答案:錯誤外：［單選題］2、圖5所示梁受外力偶作用，其對的的彎更圖形狀應為（）

圖5“

M：AA*B:BA

C:CM）：D-參考答案:S7：［單選題］

3、圖6所示結構，B截面轉角方向是（)M6

M：順時針■*

B：逆時針W：：等于（M）:不能擬定從參考答案:B弘：［單選題］

1、圖4所示體系的幾何組成是（)圖4

AA：無多余約束的幾何不變體系M3:幾何可變體系Z:有多余約束的幾何不變體系M）:瞬變體系a參考答案:AV:［判斷題］

2、圖2所示體系是?個靜定結構。（

A參考答案：錯誤1佻：［判斷題］

4、位移法和力矩分派法只能用于求超靜定結構的內(nèi)力，不能用于求靜定結構的內(nèi)力。（

參考答案:錯誤Id［判斷題］

5、有變形就有應力，有應力就有變形。（）

A參考答案：錯誤12A：［判斷題］

1、圖1所示體系,去抻其中任意?根支座鏈桿后，剩下部分都是幾何不變無多余約束的體系。

參考答案：錯誤

1:「論述顆］1、用力法求解并作出圖7所示超靜定結構的彎矩圖鵬1=常釉。

L

L

L

2P

人參考答案：34.doc

2:［論述題］

A參考答案:36.doc3A：［判斷題］14、虛位移原理中的虛功方程等價于靜力平衡方程，虛力原理中虛功方程等價于變形

協(xié)調(diào)方程。▲參考答案:對的A4：［判斷題］13、引起結構變形的因素只有三種：荷載作用、溫度改變和支座位移。人參

考答案:錯誤

5：［判斷題］】2、不受外力作用的任何結構，內(nèi)力一定為零。A參考答案:錯誤外：［判斷題］］1、體系的多余約束對體系

的計算自由度、自由度及受力狀態(tài)都沒有影響，故稱多余約束。A參考答案：錯誤

7：［判斷題］10、體系幾何組成分析中，鏈桿都能看作剛片，剛片有時能看作鏈桿,有時不能看作鏈桿。A參考答案：

錯誤8K［判斷題］9、力法和位移法的基本未知量是相同的。白參考答案:錯誤9如［判斷題］8、任意兩根鏈桿的交點都可

以看作虛較。a參考答案：錯誤10女［判斷題］7、力矩分派中的傳遞系數(shù)等于傳遞彎矩與分派彎矩之比，它與外因無

關。△參考答案：對的1:［判斷題］6、用力法解超靜定結構時，只能采用多余約束力作為基本未知量。▲參

考答案：錯誤1%：［判斷題］5、實際工程中的桁架結構，只有軸力，沒有彎矩和剪力。

參考答案:錯誤1》：［判斷題］4、簡支的斜梁，在豎向荷載作用下，其內(nèi)力與等跨度且同荷載的水平簡支梁相同。

參考答案:錯誤1m［判斷題）1、位移法方程的主系數(shù)也許》。或《0。A參考答案：錯誤12：［判斷題］3、當上部體系只用不

交于一點也不全平行的三根鏈桿與大地相連時，只需分析上部體系的幾何組成，就能擬定原體系的幾何組成。工參考答案：

對的1八：［判斷題］2、用力法計算超靜定結構時，其基本未知量是未知結點位移。A參考答案:錯?誤

圖4

0

圖6圖7

1、圖1所示計算筒圖是：（）

A、為無多余約束的幾何不變體系。結構多余約束數(shù)為0,H由度數(shù)為0。

B、為無多余約束的幾何可變體系。結構多余約束數(shù)為0，自由度數(shù)為1。

C、為有多余約束的幾何不變體系。結構多余約束數(shù)為1,自由度數(shù)為0。

D、為有多余約束的幾何可變體系。結構多余約束數(shù)為0，自由度數(shù)為1°

2、圖2所示結構的超靜定次數(shù)、未知結點位移數(shù)是：（）

A、超靜定次數(shù)是0、未知結點位移數(shù)是0。B、超靜定次數(shù)是1、未知結點位移數(shù)是0。

C、超靜定次數(shù)是1、未知結點位移數(shù)是1。D、超靜定次數(shù)是1、未知結點位移數(shù)是0。

3、圖3所示梁，彎矩加朗,剪力廠Q6是：（）

A、=4OAN?犯下側受拉；=40&V。B、知加=4%%-〃?,上側受拉；弓e=40kN。C、

M8A=4OZN-m,上側受拉；弓C8=°攵N。DMBA=42kN-〃2,下側受拉；弓a

4、圖4所示結構，分派系數(shù)〃小，48c是（）

1311

'*、=/從BC=.°B、48A=］，〃8c=耳。

1212

M

C'^BA~一耳，〃做：_一gvD'NBA-W'MAC.g

5、用國乘法求位移的必要條件之一是：（）

A、單位荷載卜的彎矩圖為一直線：B、結構可分為等截面直桿段；

C、所有桿件￡/為常數(shù)且相同；D、結構必須是靜定的。

6、圖5示結構截面K的彎矩（下側受拉為正）為（）

A、0B、MC、2MD、-M

7、圖6所示兩個剛架的關系是(

A、內(nèi)力相同，變形也相同B、內(nèi)力相同，變形不同

C、內(nèi)力相同，變形相同D、內(nèi)力不同,變形也不相同

8、位移法的基本結構是()

A、靜定剛架B、單跨靜定梁的組合體

C、單跨超靜定梁的組合體D技結體系

9、圖7所示結構的超靜定次數(shù)為()

A、3B、2C、4D、5

10、導出單位荷載法的原理是)

虛位移原理B、虛力原理C、穆加原理D、靜尢平衡條件

參考答案:

1、A2、D3、C4、D5、B6、B7、38、C9、C10、B

名詞解釋

1、結構的計算簡圖:實際結構往往是很復雜的，進行力學計算以前，必須加以適本地簡化，忽略

次要因素，顯示其基本的特點,用一個簡化的圖形來代替實際結構,這個圖形稱為結構的計算簡

圖。

2、幾何不變體系：在不考慮材料應變的條件下，在任意荷載作用下，幾何形狀和位置保持不變

的體系。

3、自由度:是指物體或體系運動時可以獨立變化的幾何參數(shù)的數(shù)目。即擬定物體或體系位置所

需的獨立坐標數(shù)。

4、約束（或聯(lián)系）用干限制體系運動的裝置

5、疊加原理:結構中有一組荷載（外力、溫度、支座沉陷等）產(chǎn)生的內(nèi)力或位移等于每一荷載

單獨作用產(chǎn)生的內(nèi)力或位移的總和。

6、趨靜定結構：在幾何組成上是幾何不變、有多余約束的體系，其所有支反力和內(nèi)力均不可由

靜力平衡條件唯一擬定，還須補充其他條件。

7、桁架：一種由桿件彼此在兩端用錢鏈連接而成的結構。桁架由直桿組成的一般具有三角形單

元的平面或空間結構，桁架桿件重要承受軸向拉力或壓力，從而能充足運用材料的強度，在跨度

較大時可比實腹梁節(jié)省材料,減輕自重和增大剛度。

8、結構位移:結構上點的位置的移動（線位移）或截面的轉動（角位移）。重要由荷載作用、溫度

變化、支座沉陷、結構構件尺寸的誤差以及結構材料性質(zhì)隨時間的變化等因素引起。

9、對稱荷載：所謂對稱荷載是指荷載繞對稱軸對折后，左右兩部分的荷載彼此重合，具有相同

的作用點、相同的數(shù)值和相同的方向。

10、轉動剛度（Sij）：表達桿端對轉動的抵抗能力。在數(shù)值上等于使桿端產(chǎn)生單位角度j=l

時,在該桿端所需施加的力矩，用Sij表達。

11、結構：建筑物和工程設施中承受、傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結構，簡稱結構

12、幾何可變體系:在任意荷載的作用下，即使不考慮材料的應變,它的形狀和位置也是可以改

變的。

13、剛片:平面的剛體又稱為剛片。

14、靜定結構:靜定結構:在幾何組成上是幾何不變、無多余約束的體系，其所有支反力和內(nèi)力

均可由靜力平衡條件唯一擬定。

15、形常數(shù):由單位桿端位移引起的單跨超靜定梁的桿端力，稱為形常數(shù)

16、內(nèi)力:互相作用力由于外力作用而引起的變量。

17、剛架：由若干直桿,部分或所有用剛結點連接而成的幾何不變體系。

18、虛功互等定理:第一狀態(tài)外力在第二狀態(tài)位移上所做的功等于第二狀態(tài)外力在第一狀態(tài)位移

上所做的功。即W12=W21

19、虛錢:聯(lián)結兩個鋼片的兩根鏈桿的作用相稱于在其交點處的一個單較

20、分派系數(shù):桿ij的轉動剛度與匯交于i結點的所有桿件轉動剛度之和的比值。

21、活載:是建筑物在施工和使用期間也許存在的可變荷載，如吊車荷載、結構上的人群、風、

雪等荷載。

22、剛結點:連接各桿端既不能相對移動，又不能相對轉動；既可以傳遞力，又可傳遞力矩。

幾何組成分析:

圖2

解：

對圖1所示體系進行幾何組成分析時，可把地基作為一個剛片,當中的T字形部分BCE作為一個剛片。

左邊的AB部分雖為折線，但自身是一個剛片并且只用兩個錢與其他部分相聯(lián)，因此它事實上與A、B兩較

連線上的一根鏈桿（如圖中虛線所示）的作用相同。同理，右邊的CD部分也相稱于一根鏈桿。這樣，此體系便

是兩個剛片用AB、CD和EF三根鏈桿相聯(lián)而組成，三桿不全平行也不同交于一點,故為幾何不變體系，并且

沒有多余約束。

對圖2所示體系有:去二元體DEBF；去二元體FBC；去二元體CB;AB桿件與地基剛接構成剛片;整個

體系為無多余約束的幾何不變體系。AB為基本部分，其它為附屬部分。

對圖3所示體系有:DE桿件與地基構成幾何不變體系;CB剛片與地基之間用AB鏈桿和C處兩個平行鏈

桿相連接，三個鏈桿不