建筑工程結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)要點(diǎn)

建筑工程結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)要點(diǎn)姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線(xiàn)--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫(xiě)您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱(chēng)。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫(xiě)您的答案。一、選擇題1.結(jié)構(gòu)力學(xué)的核心研究對(duì)象是什么？

A.材料力學(xué)功能

B.結(jié)構(gòu)受力分析

C.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

D.結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性

2.基本結(jié)構(gòu)的平衡方程有哪三個(gè)？

A.力的平衡方程、力矩的平衡方程、力的分解平衡方程

B.力的平衡方程、力矩的平衡方程、力的合成平衡方程

C.力的平衡方程、力矩的平衡方程、結(jié)構(gòu)的變形平衡方程

D.力的平衡方程、力矩的平衡方程、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性平衡方程

3.軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力包括哪些？

A.軸力、剪力、彎矩

B.軸力、剪力、扭矩

C.軸力、彎矩、扭矩

D.軸力、剪力、扭矩、彎矩

4.基本約束反力有哪些？

A.支座反力、固定端反力、連接端反力

B.支座反力、固定端反力、支撐反力

C.支座反力、固定端反力、約束反力

D.支座反力、連接端反力、約束反力

5.考慮剪切變形時(shí)的彎矩計(jì)算公式是什么？

A.M=FL

B.M=FLδ

C.M=FL/δ

D.M=FLα

6.軸向力引起的位移計(jì)算公式是什么？

A.Δ=FL/EA

B.Δ=FL/(EAδ)

C.Δ=FL/(EI)

D.Δ=FL/(EAI)

7.梁在彎曲變形時(shí)的曲率公式是什么？

A.κ=δ/r

B.κ=F/(EI)

C.κ=M/(EI)

D.κ=FL/(EI)

8.桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)荷載如何傳遞？

A.通過(guò)節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力傳遞

B.通過(guò)節(jié)點(diǎn)處的剪力傳遞

C.通過(guò)節(jié)點(diǎn)處的彎矩傳遞

D.通過(guò)節(jié)點(diǎn)處的支座反力傳遞

答案及解題思路：

1.答案：B

解題思路：結(jié)構(gòu)力學(xué)的核心研究對(duì)象是結(jié)構(gòu)的受力分析，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析等。

2.答案：C

解題思路：基本結(jié)構(gòu)的平衡方程包括力的平衡方程、力矩的平衡方程、結(jié)構(gòu)的變形平衡方程。

3.答案：A

解題思路：軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力包括軸力、剪力和彎矩。

4.答案：C

解題思路：基本約束反力包括支座反力、固定端反力和約束反力。

5.答案：B

解題思路：考慮剪切變形時(shí)的彎矩計(jì)算公式為M=FLδ，其中F為軸向力，L為構(gòu)件長(zhǎng)度，δ為剪切變形。

6.答案：A

解題思路：軸向力引起的位移計(jì)算公式為Δ=FL/EA，其中F為軸向力，L為構(gòu)件長(zhǎng)度，E為材料的彈性模量，A為構(gòu)件橫截面積。

7.答案：C

解題思路：梁在彎曲變形時(shí)的曲率公式為κ=M/(EI)，其中M為彎矩，E為材料的彈性模量，I為截面的慣性矩。

8.答案：A

解題思路：桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)荷載通過(guò)節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力傳遞，包括軸力、剪力和彎矩。二、填空題1.結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本研究對(duì)象是____結(jié)構(gòu)____。

2.基本結(jié)構(gòu)的平衡方程為_(kāi)___力矩平衡方程____、____靜力平衡方程____、____變形協(xié)調(diào)方程____。

3.軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力包括____軸力____、____剪力____、____彎矩____。

4.基本約束反力有____支座反力____、____連接反力____、____支撐反力____。

5.考慮剪切變形時(shí)的彎矩計(jì)算公式為_(kāi)___M=Fd/(AG)____。

6.軸向力引起的位移計(jì)算公式為_(kāi)___δ=FL/(EA)____。

7.梁在彎曲變形時(shí)的曲率公式為_(kāi)___κ=y/R____。

8.桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)荷載通過(guò)____弦桿____、____腹桿____、____斜桿____傳遞。

答案及解題思路：

答案：

1.結(jié)構(gòu)

2.力矩平衡方程、靜力平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程

3.軸力、剪力、彎矩

4.支座反力、連接反力、支撐反力

5.M=Fd/(AG)

6.δ=FL/(EA)

7.κ=y/R

8.弦桿、腹桿、斜桿

解題思路：

1.結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象是結(jié)構(gòu)，即各種建筑和工程中的結(jié)構(gòu)體系。

2.基本結(jié)構(gòu)的平衡方程包括力矩平衡方程（ΣM=0）、靜力平衡方程（ΣF=0、ΣMz=0、ΣMy=0）和變形協(xié)調(diào)方程，用于保證結(jié)構(gòu)在受力后保持平衡。

3.軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力包括軸力（N）、剪力（V）和彎矩（M），這些內(nèi)力是結(jié)構(gòu)分析中的基本概念。

4.基本約束反力包括支座反力、連接反力和支撐反力，它們是支撐結(jié)構(gòu)所必須的力。

5.考慮剪切變形時(shí)的彎矩計(jì)算公式中，F(xiàn)是作用力，d是剪切變形長(zhǎng)度，A是截面面積，G是剪切模量。

6.軸向力引起的位移計(jì)算公式中，F(xiàn)是軸向力，L是桿件長(zhǎng)度，E是彈性模量，A是截面面積。

7.梁在彎曲變形時(shí)的曲率公式中，y是離中性軸的距離，R是曲率半徑。

8.在桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)荷載通過(guò)弦桿、腹桿和斜桿傳遞，這些桿件共同承擔(dān)節(jié)點(diǎn)處的荷載。三、判斷題1.結(jié)構(gòu)力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)和行為的學(xué)科。（√）

解題思路：結(jié)構(gòu)力學(xué)是工程力學(xué)的一個(gè)分支，主要研究結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學(xué)功能和行為，包括受力分析、變形分析等。

2.基本結(jié)構(gòu)的平衡方程中，第三個(gè)方程表示結(jié)構(gòu)在任意方向上的位移平衡。（×）

解題思路：基本結(jié)構(gòu)的平衡方程包括三個(gè)方程，分別表示結(jié)構(gòu)在三個(gè)主軸方向上的力平衡和力矩平衡，第三個(gè)方程表示的是力矩平衡，而非位移平衡。

3.軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力只與截面面積有關(guān)，與外力大小無(wú)關(guān)。（×）

解題思路：軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力不僅與截面面積有關(guān)，還與外力的大小和作用方向有關(guān)，截面面積越大，內(nèi)力越大。

4.基本約束反力是固定結(jié)構(gòu)的約束條件，不受外力大小影響。（√）

解題思路：基本約束反力是固定結(jié)構(gòu)的約束條件之一，其大小和方向由結(jié)構(gòu)的幾何形狀和約束條件決定，不受外力大小的影響。

5.梁在彎曲變形時(shí)的曲率與外力大小成正比。（×）

解題思路：梁在彎曲變形時(shí)的曲率與彎矩成正比，而彎矩與外力大小和作用位置有關(guān)，因此曲率與外力大小不一定成正比。

6.桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)荷載通過(guò)節(jié)點(diǎn)傳遞給相鄰的構(gòu)件。（√）

解題思路：在桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)是連接相鄰構(gòu)件的交點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)荷載會(huì)通過(guò)節(jié)點(diǎn)傳遞給相鄰的構(gòu)件，從而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況。

7.考慮剪切變形時(shí)的彎矩計(jì)算公式適用于所有構(gòu)件。（×）

解題思路：考慮剪切變形時(shí)的彎矩計(jì)算公式主要適用于剪切變形較大的構(gòu)件，對(duì)于剪切變形較小的構(gòu)件，該公式可能不適用。

8.軸向力引起的位移計(jì)算公式適用于所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件。（×）

解題思路：軸向力引起的位移計(jì)算公式主要適用于軸向受力構(gòu)件，對(duì)于其他類(lèi)型受力構(gòu)件，如彎曲、扭轉(zhuǎn)等，該公式可能不適用。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和基本任務(wù)。

研究對(duì)象：結(jié)構(gòu)力學(xué)主要研究在荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形規(guī)律，以及結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的反應(yīng)。

基本任務(wù)：保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。

2.列舉三種基本約束反力及其特點(diǎn)。

阻力：阻止物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，具有方向與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反、大小與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相等的特性。

支承反力：支撐結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的力，具有垂直于支撐面的特性，如鉸支座產(chǎn)生的垂直力。

摩擦力：物體接觸面間的相互作用力，具有阻礙相對(duì)滑動(dòng)的特性，如固定端支座產(chǎn)生的摩擦力。

3.說(shuō)明結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法有哪些。

解析法：通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，求解結(jié)構(gòu)受力后的內(nèi)力和變形。

圖解法：利用圖形直觀地表示結(jié)構(gòu)受力情況，通過(guò)幾何關(guān)系求解內(nèi)力和變形。

線(xiàn)性方程組法：通過(guò)建立線(xiàn)性方程組，求解結(jié)構(gòu)受力后的內(nèi)力和變形。

4.解釋什么是靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)。

靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的約束反力可以通過(guò)靜力平衡方程完全確定，無(wú)多余約束。

超靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的約束反力不能僅通過(guò)靜力平衡方程確定，存在多余約束。

5.簡(jiǎn)述軸向力對(duì)構(gòu)件變形的影響。

軸向力會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生軸向變形，如壓縮或拉伸。

當(dāng)軸向力大于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件可能發(fā)生塑性變形。

軸向力過(guò)大可能導(dǎo)致構(gòu)件的破壞，如斷裂。

答案及解題思路：

1.答案：

研究對(duì)象：結(jié)構(gòu)力學(xué)主要研究在荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形規(guī)律，以及結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的反應(yīng)。

基本任務(wù)：保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。

解題思路：首先明確結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究領(lǐng)域，然后闡述其基本任務(wù)，即保證結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。

2.答案：

阻力：阻止物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，具有方向與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反、大小與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相等的特性。

支承反力：支撐結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的力，具有垂直于支撐面的特性，如鉸支座產(chǎn)生的垂直力。

摩擦力：物體接觸面間的相互作用力，具有阻礙相對(duì)滑動(dòng)的特性，如固定端支座產(chǎn)生的摩擦力。

解題思路：分別描述三種基本約束反力的定義和特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)其作用和特性。

3.答案：

解析法：通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，求解結(jié)構(gòu)受力后的內(nèi)力和變形。

圖解法：利用圖形直觀地表示結(jié)構(gòu)受力情況，通過(guò)幾何關(guān)系求解內(nèi)力和變形。

線(xiàn)性方程組法：通過(guò)建立線(xiàn)性方程組，求解結(jié)構(gòu)受力后的內(nèi)力和變形。

解題思路：分別介紹三種分析方法的基本原理和適用范圍，突出其特點(diǎn)。

4.答案：

靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的約束反力可以通過(guò)靜力平衡方程完全確定，無(wú)多余約束。

超靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的約束反力不能僅通過(guò)靜力平衡方程確定，存在多余約束。

解題思路：通過(guò)定義來(lái)區(qū)分靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)其約束反力的確定方式。

5.答案：

軸向力會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生軸向變形，如壓縮或拉伸。

當(dāng)軸向力大于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件可能發(fā)生塑性變形。

軸向力過(guò)大可能導(dǎo)致構(gòu)件的破壞，如斷裂。

解題思路：闡述軸向力對(duì)構(gòu)件變形的影響，包括變形類(lèi)型、材料屈服和破壞情況。五、計(jì)算題1.計(jì)算一根長(zhǎng)度為4m、截面為圓形的梁，當(dāng)作用其上的軸向力為200kN時(shí)，梁的軸向變形是多少？

2.計(jì)算一根長(zhǎng)度為2m、截面為矩形（20cm×40cm）的梁，當(dāng)作用其上的軸向力為150kN時(shí)，梁的軸向變形是多少？

3.計(jì)算一根長(zhǎng)度為4m、截面為圓形的梁，當(dāng)作用其上的剪力為200kN·m時(shí)，梁的最大曲率是多少？

4.計(jì)算一根長(zhǎng)度為2m、截面為矩形（20cm×40cm）的梁，當(dāng)作用其上的剪力為150kN·m時(shí)，梁的最大曲率是多少？

5.計(jì)算一根長(zhǎng)度為3m、截面為圓形的梁，當(dāng)作用其上的彎矩為200kN·m時(shí)，梁的彎曲變形量是多少？

6.計(jì)算一根長(zhǎng)度為2m、截面為矩形（20cm×40cm）的梁，當(dāng)作用其上的彎矩為150kN·m時(shí)，梁的彎曲變形量是多少？

7.計(jì)算一根長(zhǎng)度為3m、截面為圓形的桁架結(jié)構(gòu)，當(dāng)作用其上的節(jié)點(diǎn)荷載為200kN時(shí)，桁架的最大變形量是多少？

8.計(jì)算一根長(zhǎng)度為2m、截面為矩形（20cm×40cm）的桁架結(jié)構(gòu)，當(dāng)作用其上的節(jié)點(diǎn)荷載為150kN時(shí)，桁架的最大變形量是多少？

答案及解題思路：

1.解題思路：使用胡克定律，計(jì)算軸向變形Δ=F·L/(A·E)，其中F為軸向力，L為梁的長(zhǎng)度，A為截面面積，E為材料的彈性模量。

答案：Δ=200kN×4m/[(π/4)×(0.5m)^2×210GPa]≈0.0096m

2.解題思路：使用同樣的公式計(jì)算軸向變形Δ=F·L/(A·E)。

答案：Δ=150kN×2m/[(0.2m×0.4m)×210GPa]≈0.0093m

3.解題思路：計(jì)算最大曲率K=M/(I·L)，其中M為剪力，I為截面的慣性矩，L為梁的長(zhǎng)度。

答案：K=200kN·m/[(π/32)×(0.5m)^4×210GPa]≈0.0031m^1

4.解題思路：使用相同的公式計(jì)算最大曲率K=M/(I·L)。

答案：K=150kN·m/[(1/12)×(0.2m×0.4m^3)×210GPa]≈0.0183m^1

5.解題思路：計(jì)算彎曲變形量Δ=(M·L^3)/(E·I)，其中M為彎矩，L為梁的長(zhǎng)度，E為材料的彈性模量，I為截面的慣性矩。

答案：Δ=(200kN·m×3m^3)/(210GPa×(π/4)×(0.5m)^4)≈0.