PAGE第26頁共26頁鄭州大學現代遠程教育《建筑力學》課程學習指導書寧永勝編課程內容與基本要求《建筑力學》主要包括靜力學基礎，平面任意力系的簡化與平衡，平面體系的幾何組成分析，各類基本構件的強度、剛度及穩定性問題，靜定結構的內力計算和位移計算，超靜定結構的內力計算等內容。通過本課程的學習，要求學生熟悉各類常用桿類構件的受力特性，能夠利用建筑力學的基本原理和方法，解決實際建筑工程中一些桿件結構構件的強度、剛度和穩定性設計問題等，并為后續的結構類專業課程打下堅實的力學知識基礎。■課程學習進度與指導章節課程內容建議學時學習指導模塊一導學、靜力學基礎及平面任意力系的平衡6學時以課件學習為主，重點掌握靜力學基本公理及平面任意力系的平衡計算模塊二平面體系的幾何組成分析2學時以課件學習為主，重點掌握無多余約束幾何不變體系的組成規則并能夠利用這些規則進行體系的幾何組成分析。模塊三各類基本構件的強度、剛度和穩定性問題6學時以課件學習為主，重點掌握拉壓桿的應力、變形及強度計算和平面彎曲桿件的應力及強度計算。模塊四靜定結構的內力、位移計算*9學時以課件學習為主，重點掌握靜定梁、靜定剛架的內力圖繪制、靜定桁架的內力計算和靜定結構的位移計算。模塊五超靜定結構的內力計算*8學時以課件學習為主，重點掌握超靜定梁和剛架內力計算的力法、位移法和力矩分配法。模塊一靜力學基礎及平面任意力系的平衡一、學習目標：了解建筑力學的研究對象與任務；掌握剛體、力、平衡、力矩、力偶、約束等基本概念；熟練掌握靜力學的四個基本公理及其兩個推論；了解工程中常見的約束類型，并掌握各類約束的約束特點及其約束力；熟練掌握平面任意力系的簡化及平衡計算。二、學習內容：建筑力學的研究對象與任務；剛體、彈性體及其基本假定；力、力矩、力偶及其性質；約束與約束反力；受力分析與受力圖；平面任意力系的簡化；平面任意力系的平衡條件及平衡計算。三、本章重點、難點：靜力學的四個基本公理及其推論；平面任意力系的簡化與平衡計算。四、建議學習策略：聽視頻課件、做在線測試、討論交流等。模塊二平面體系的幾何組成分析一、學習目標：領會幾何不變體系、幾何可變體系、瞬變體系和剛片、約束、自由度等基本概念；熟練掌握無多余約束幾何不變體系的組成規則及體系幾何組成分析的方法；了解結構的幾何特性與靜力特性的關系。二、學習內容：幾何組成分析的基本概念；無多余約束幾何不變體系的組成規則；體系幾何組成分析的方法及示例；結構的幾何特性與靜力特性的關系。三、本章重點、難點：利用無多余約束幾何不變體系的組成規則進行體系幾何組成分析的方法。四、建議學習策略：聽視頻課件、做在線測試、討論交流等。模塊三各類基本構件的強度、剛度及穩定性設計一、學習目標：了解桿件變形的基本形式；掌握拉壓桿和平面彎曲桿件橫截面上的內力、應力計算；掌握拉壓桿件的應變和變形；熟練掌握拉壓桿與平面彎曲桿件的強度設計；了解軸壓桿的穩定性設計。二、學習內容：桿件變形的基本形式，桿件的內力與應力的概念；拉壓桿的內力、應力及其強度計算；拉壓桿的應變與變形，軸壓桿的穩定性；截面的幾何性質；平面彎曲桿件的內力、應力及其強度條件。三、本章重點、難點：拉壓桿的應力和變形計算及其強度計算；平面彎曲桿件的應力及其強度計算。四、建議學習策略：聽視頻課件、做在線測試、討論交流等。模塊四靜定結構的內力、位移計算一、學習目標：掌握靜定梁、靜定平面剛架、靜定平面桁架等的內力計算，熟練掌握靜定梁和靜定剛架內力圖繪制的各種方法和技巧；掌握靜定結構的特性；領會變形體系虛功原理；掌握結構位移計算的一般公式及荷載作用引起的位移計算；熟練掌握圖乘法計算位移。二、學習內容：單跨靜定梁、多跨靜定梁、靜定平面剛架、靜定平面桁架的內力計算及內力圖的繪制，靜定結構的特性；變形體系虛功原理，結構位移計算的一般公式，荷載作用引起的位移計算，圖乘法計算位移。三、本章重點、難點：靜定梁與靜定剛架的內力計算及內力圖的繪制；靜定平面桁架的內力計算，圖乘法計算靜定結構由荷載引起的位移。四、建議學習策略：聽視頻課件、做在線測試、討論交流等。模塊五超靜定結構的內力計算一、學習目標：掌握超靜定結構的概念及超靜定次數的確定；掌握等截面直桿的形常數和載常數；掌握力法、位移法、力矩分配法的基本概念；熟練掌握超靜定梁和剛架的力法計算、無側移結構的位移法及力矩分配法計算，熟練掌握利用對稱性簡化計算。二、學習內容：超靜定結構的概念及超靜定次數的確定；力法的基本概念，力法典型方程的建立，力法計算超靜定梁和剛架；利用對稱性簡化計算；等截面直桿的形常數和載常數；位移法的基本概念、位移法典型方程的建立，位移法計算連續梁和無側移剛架；力矩分配法的基本概念和基本運算，力矩分配法計算連續梁。三、本章重點、難點：力法計算超靜定梁和剛架；位移法計算連續梁和無側移剛架；力矩分配法計算連續梁；利用結構的對稱性簡化計算。四、建議學習策略：聽視頻課件、做在線測試、討論交流等。■課程習題一、單項選擇題1、對于作用在剛體上的力，哪一個不是其三要素？（）A．大小B．方向C．作用點D．作用線2、將一個合力分解為兩個分力，其結果有幾個？（）A．一個B．兩個C．三個D．無數個3、約束力沿接觸面的公法線方向且指向被約束物體的約束是（）A．柔索約束B．光滑面約束C．圓柱鉸鏈約束D．輥軸支座約束4、在圖示三鉸剛架中，若不計各桿自重，則AC桿和BC桿（）A．都不是二力桿B．都是二力桿C．只有AC桿是二力桿D．只有BC桿是二力桿5、某平面任意力系向O點簡化，得到如圖所示的一個力和一個力偶矩為MO的力偶，則該力系簡化的最后結果為（）A．合力偶B．作用在O點的一個合力C．作用在O點上邊某點的一個合力D．作用在O點下邊某點的一個合力OMOMO題一、6圖F題一、5圖ABC6、平面任意力系的三個平衡方程的形式不可能是（）A．三個投影方程B．兩個投影方程和一個力矩方程C．一個投影方程和兩個力矩方程D．三個力矩方程7、平面內的一個點有幾個自由度？（）A．1個B．2個C．3個D．4個8、能作為建筑結構使用的是什么體系？（）A．瞬變體系B．常變體系C．幾何可變體系D．幾何不變體系9、連接三個剛片的復鉸為幾個約束？（）A．2個B．3個C．4個D．6個10、兩剛片用三根延長線交于一點的鏈桿相連組成（）A．無多余約束的幾何不變體系B．有一個多余約束的幾何不變體系C．常變體系D．瞬變體系11、在幾何不變體系上拆除二元體，得到的新體系為（）A．幾何不變體系B．無多余約束的幾何不變體系C．瞬變體系D．常變體系12、桿件在圖示荷載作用下將發生哪種變形形式？（）A．軸向拉伸B．剪切C．扭轉D．彎曲題一、題一、12圖FF13、若拉壓桿橫截面上的正應力為σ，則其上發生最大切應力的斜截面與橫截面的夾角及最大切應力值分別為（）A．30°，σ/2B．45°，σ/2C．0°，σD．45°，σ14、兩根長度和橫截面面積均相等的不同材料桿件，若其材料彈性模量分別為E1和E2，且E1＞E2，它們在相同的軸向拉力作用下，產生的應力和軸向變形分別為σ1、Δl1和σ2、Δl2。下列關系正確的是（）A．σ1=σ2，Δl1=Δl2B．σ1＜σ2，Δl1＜Δl2C．σ1=σ2，Δl1＜Δl2D．σ1=σ2，Δl1＞Δl215、截面對形心軸的哪個幾何量一定等于零？（）A．靜矩B．慣性矩C．極慣性矩D．慣性積16、x1軸和x2軸相互平行，其中x1軸為圖示矩形截面的形心軸，則截面對這兩軸慣性矩的關系是（）A．Ix1=Ix2B．Ix1＜Ix2C．Ix1＞Ix2D．不確定x1x1題一、16圖x2MMFSFS題一、17圖17、根據圖示剪力和彎矩引起的微段變形，可知其正負號是（）A．剪力和彎矩均為正B．剪力和彎矩均為負C．剪力為正，彎矩為負D．剪力為負，彎矩為正18、關于矩形截面梁橫截面中性軸上的應力，正確的論述是（）A．彎曲正應力最大，彎曲切應力等于零B．彎曲正應力等于零，彎曲切應力最大C．彎曲正應力和彎曲切應力都最大D．彎曲正應力和彎曲切應力都等于零19、在集中力偶作用處，梁的剪力圖和彎矩圖如何變化？（）A．剪力圖發生突變，彎矩圖發生轉折B．剪力圖發生突變，彎矩圖不變C．剪力圖不變，彎矩圖發生轉折D．剪力圖不變，彎矩圖發生突變20、圖示梁中C截面彎矩MC為（）Aaaaa2aFP題一、21圖A．3kN·m(上拉)B．2kNAaaaa2aFP題一、21圖題題一、20圖C4kN3kN/m6kN·m4m4m2m21、圖示多跨靜定梁中A截面彎矩MA為（）A．FPa(上拉)B．FPa(下拉)C．2FPa(上拉)D．2FPa(下拉)22、結構中AB桿的彎矩圖如圖所示，其剪力圖為（）5kN5kNA．5kNB．5kNC．5kN5kND．．5kN題一、22圖AB10kN·m20kN·m2m23、結構中AB桿段的彎矩圖形狀如圖所示，則其上荷載可能是（）A．中點有一向下的集中力B．中點有一向上的集中力C．桿段上滿布向下的均布荷載D．桿段上滿布向上的均布荷載FPFPABC題一、24圖題一、23圖AB24、圖示多跨靜定梁，荷載作用在基本部分AB上，附屬部分BC上會產生（）A．反力B．內力C．位移D．變形25、截面法計算桁架內力時所取隔離體包含幾個節點？（）A．單個B．最少兩個C．最多兩個D．任意個26、下列哪個節點上的1桿不是零桿？（）AA．12B．1212C．313D．4227、什么因素可以在靜定結構中產生內力？（）A．荷載B．溫度改變C．支座移動D．ABC都正確28、結構位移計算的理論基礎是（）A．平衡條件B．虛位移原理C．虛力原理D．胡克定律A．FP=1CA．FP=1C．FP=1D．m=1FP=1B．ABC題一、29圖30、什么結構一定不能用圖乘法計算位移（）A．簡支曲梁B．多跨靜定梁C．靜定剛架D．超靜定剛架31、力法的基本未知量是（）A．支座反力B．多余未知力C．節點位移D．桿端彎矩32、力法方程的實質是（）A．平衡條件B．位移條件C．物理條件D．虛功原理33、圖示結構的超靜定次數為（）EIEIEIC題一、34圖qA．2次B．3EIEIEIC題一、34圖q題題一、33圖34、圖示對稱結構C截面上等于零的量值是（）A．水平位移B．豎向位移C．彎矩D．軸力35、單跨超靜定梁（等截面直桿）在什么因素作用下的桿端力稱為形常數？（）A．桿端位移B．單位桿端位移C．桿端內力D．桿上荷載36、位移法的基本結構是（）A．去掉多余約束后得到的靜定結構B．去掉多余約束后得到的單跨超靜定梁的組合體C．加入附加約束后得到的靜定結構D．加入附加約束后得到的單跨超靜定梁的組合體37、圖示結構位移法方程中的系數r11=（）A．3iB．6iC．8iD．10iiiiiiBACD題一、37圖題一、38圖BACD38、用力矩分配法計算圖示結構時，已知力矩分配系數AB=0.35，AC=0.45，則AD=（）A．0.1B．0.2C．0.55D．0.839、彎矩傳遞系數和下列什么因素有關？（）A．近端支承情況B．遠端支承情況C．材料性質D．桿件的線剛度40、圖示桿件A端的轉動剛度SAB=（）ABi題一、40圖A．4iABi題一、40圖C．i D．0ABCABCDEFGH（b）AABCDEF（a）ABABCDEF（d）ABCDEFGHJK（c）4kN/m4m4m4kN4kN/m4m4m4kNABC（b）44m10kN/m10kNABC（a）4m6m6m4kN/m6kNABCD3m3m（d）AABCmDEaaa（c）四、計算題1、圖示托架中，桿AB為圓截面桿，直徑d=45mm，桿AC為No.10工字鋼（截面面積A=14.3cm2）。兩桿材料均為Q235鋼，許用應力。試校核當FP=120kN時托架的強度是否安全。60°30°FPCAB題四、2圖2、圖示結構AB、60°30°FPCAB題四、2圖CCBA30°FP2m題四、1圖3、矩形截面外伸梁如圖所示。已知截面的邊長比b:h=1:2，材料的許用正應力為，試根據彎曲正應力強度條件確定梁的截面尺寸bh（以mm為單位保留至整數）。4、截面為No.20a工字鋼的外伸梁承受均布荷載如圖所示。已知截面的，，材料的許用應力，試根據彎曲正應力強度條件確定許可均布荷載。ABABD2m4mqzy題四、4圖20kN8kNABD2m2m1mCbhzy題四、3圖5、用力法解圖示剛架，并畫彎矩圖，各桿EI=常數。6m6m6m6m20kN/m40kNACBD題四、5圖l基本結構qABCl題四、6圖6、用力法解圖示剛架，并畫彎矩圖，各桿EI=常數。（建議采用圖示基本結構）7、試用力法解圖示對稱剛架，并畫彎矩圖，各桿EI=常數。8、試用力法計算圖示對稱剛架，并作出彎矩圖，各桿EI=常數。（提示：先將荷載分解為對稱荷載與反對稱荷載，再分別計算）6m6m6m6mq=2kN/mq=2kN/mABCD題四、7圖4m20kN4m4mABCD題四、8圖9、試用位移法計算圖示剛架，并畫M圖（各桿線剛度均為i）。6m4m6m3m22kN/miii6m4m6m3m22kN/miiiBACD題四、9圖24kN/m16kN4m4m2m2mEI2EIEI2EIABCDE題四、10圖11、試用位移法計算圖示對稱剛架，并畫M圖（各桿EI=常數）。6mq=14kN/m6m6mCBADE6mq=14kN/m6m6mCBADEF題四、11圖4m4m2m3m3m2m20kN/mEI=常數10kN10kNABCDEF題四、12圖13、試用力矩分配法計算圖示連續梁，并繪制彎矩圖。6m4m6m4m2m2mEI100kN40kN/m2EIEIABCD（a）8m8m24kN/m4m4m50kN2EIEI2EIABCD（b）20kN/m20kN/m6m6m3m3m80kNEI1.5EI2EIABCD（c）1212kN/m4m4m2m2m20kNABCD（d）EI=常數■考試模擬題第一部分客觀題一、單項選擇題（每題2分，共20分）1、作用在同一剛體上的兩個力FA、FB，滿足FA=FB的條件，則二力可能是（）A．一對平衡的力或一個力偶B．一對平衡的力或一個力與一個力偶C．作用力與反作用力或一對平衡的力D．作用力與反作用力或一個力偶2、圖示等邊三角形，沿其邊緣作用大小均為F的力，方向如圖所示，三力向一點簡化的最后結果為（）A．平衡B．合力C．力偶D．力螺旋一、3一、3題圖F一、2題圖FF3、圖示體系是（）A．常變體系B．瞬變體系C．無多余約束的幾何不變體系D．有兩個多余約束的幾何不變體系4、拉壓桿的強度條件要求其橫截面上的最大工作應力不超過材料的（）A．屈服極限B．強度極限C．極限應力D．許用應力5、純彎曲梁橫截面上的彎曲正應力沿截面高度的分布規律為（）A．按線性規律分布，最大值發生在中性軸處B．按拋物線規律分布，最大值發生在中性軸處C．按線性規律分布，最大值發生在上下邊緣D．按拋物線規律分布，最大值發生在上下邊緣6、外伸梁在圖示荷載作用下，彎矩圖形狀正確的是（）A．A．B．D．C．題題一、6圖ABC7、靜定結構的內力與各桿剛度的關系為（）A．無關B．有關但僅與各桿剛度的相對值有關C．與各桿剛度的絕對值有關D．視作用因素而定8、圖示虛擬力狀態可求出哪個位移？（）A．A、B兩點的相對位移B．A、B兩點間距的改變C．A、B兩截面相對轉角D．A、B兩點的相對水平位移FPFPFPEIEIEIC題一、9圖題一、8圖ABFP=1FP=19、對稱剛架受荷載如圖所示，取半結構時，對稱軸上的C截面所受約束用什么支座約束代替？（）A．水平定向支座B．固定鉸支座C．水平支桿D．豎向支桿10、位移法方程中的系數rij表示的是位移法基本結構（）A．由節點位移Zi單獨作用引起附加約束j中的約束力B．由單位節點位移Zi=1單獨作用引起附加約束j中的約束力C．由節點位移Zj單獨作用引起附加約束i中的約束力D．由單位節點位移Zj=1單獨作用引起附加約束i中的約束力第二部分主觀題一、分析與作圖題（每題6分，共12分）1、對圖示體系進行幾何組成分析（要寫出分析過程）。2、試繪制圖示剛架的彎矩圖（不必寫出過程）。2m4m2m4m2m2m4kN/m2kNABCD一、2題圖ABCDEFG一、1題圖二、計算題（每題分數見題后，共68分）1、T形截面鑄鐵截面梁受力如圖所示。已知y1=49mm，截面對中性軸z的慣性矩，材料的許用拉應力，許用壓應力。試校核梁的彎曲正應力強度。（15分）4m4m1m1m10kN10kNABCDzy1202020130y1y2二、1題圖2、試用力法解圖示連續梁，并畫彎矩圖。EI=常數。（建議取圖示基本結構計算）（20分）基本結構基本結構6m6m3m3m20kNCDBA二、2題圖3、試用位移法計算圖示對稱剛架，并畫M圖（EI=常數）。（18分）4、試用力矩分配法計算圖示連續梁，并繪制彎矩圖。（15分）15kN/m15kN/mCABDEF4m4m4m15kN/m2m2mF30kN30kN二、3題圖6m6m4m2m2m2EI48kN20kN/m2EIEIABCD二、4題圖附1：課程習題答案要點：一、單項選擇題：1、C2、D3、B4、C5、D6、A7、B8、D9、C10、D11、A12、A13、B14、C15、A16、B17、D18、B19、D20、C21、C22、A23、C24、C25、B26、D27、A28、C29、D30、A31、B32、B33、C34、A35、B36、D37、C38、B39、B40、A二、分析題：（a）撤除支座約束，剩余部分為剛片Ⅰ和Ⅱ用既不完全平行又不完全相交的三根鏈桿1、2、3相連，故原體系為無多余約束的幾何不變體系。DEGHJK（c）答案ⅠⅡ（b）撤除支座約束，去除二元體C-A-D、C-B-E，剩余部分為剛片Ⅰ(CDE)和Ⅱ(DEGHJK（c）答案ⅠⅡCDCDEFGH（b）答案123ABCDEF（a）答案ⅠⅡ123AABF（d）答案（c）撤除支座約束，去除二元體D-C-E、G-F-H，剩余部分為兩剛片（如圖示）用兩個單鉸J、K相連，故原體系為有一個多余約束的幾何不變體系。（d）撤除支座約束，去除二元體D-C-E，剩余部分為兩剛片（桿AF和BF）用兩平行鏈桿相連，故原體系為有一個自由度的幾何可變體系。1616161616（b）答案M圖：kNm（a）答案（a）答案40402040M圖：kNm（d）答案（d）答案2718181818mm/2m/2mM圖（c）答案四、計算題：1、解：（1）內力分析。取節點A，受力分析如圖示。（拉）（壓）AFPAFPFACFAB30°AB桿：BC桿：故結構強度是安全的。2、解：（1）內力分析。取節點C，受力分析如圖示。60°60°30°FPCFACFBC聯立求解，得：（拉），（拉）（2）確定可能危險桿件：BC桿。（3）由BC桿確定許可荷載：即20kN8kNABDC2016820kN8kNABDC20168M圖：kNm（2）確定截面尺寸最大正應力發生在C截面上下邊緣：取b=54mm，h=2b=108mm。4、解：（1）作出梁的彎矩圖如圖所示，最大彎矩發生在B截面：（上拉）（2）確定ABABD2qq最大正應力發生在B截面上下邊緣：，即5、解：；，；20kN/m20kN/m40kNX1基本體系X1=16624024090MP圖M圖：kN·m901561568484ql2/8MP圖X1=111X1基本體系qX2ql2/8MP圖X1=111X1基本體系qX2X2=1lM圖ql2/14ql2/285ql2/56ql2/87、解：；，，，，。，3m3m6mq=2kN/m半邊結構q=2kN/m基本體系X1X2X1=16X2=11136MP圖29889M圖：kN·m8、解：（1）荷載分解為對稱荷載和反對稱荷載對稱荷載對稱荷載反對稱荷載10kN10kN10kN10kN原結構（2）對稱荷載作用下M=0（3）反對稱荷載作用下內力分析XX110kN基本體系X1=14410kN40MP圖4m4m1