建筑力学课程学习指导书.

建筑力学课程学习指导书.郑州大学现代远程教育《建筑力学》课程学习指导书宁永胜编■课程内容与基本要求《建筑力学》主要包括静力学基础，平面任意力系的简化与平衡，平面体系的几何组成分析，各类基本构件的强度、刚度及稳定性问题，静定结构的内力计算和位移计算，超静定结构的内力计算等内容。通过本课程的学习，要求学生熟悉各类常用杆类构件的受力特性，能够利用建筑力学的基本原理和方法，解决实际建筑工程中一些杆件结构构件的强度、刚度和稳定性设计问题等，并为后续的结构类专业课程打下坚实的力学知识基础。■课程学习进度与指导模块一静力学基础及平面任意力系的平衡一、学习目标：了解建筑力学的研究对象与任务；掌握刚体、力、平衡、力矩、力偶、约束等基本概念；熟练掌握静力学的四个基本公理及其两个推论；了解工程中常见的约束类型，并掌握各类约束的约束特点及其约束力；熟练掌握平面任意力系的简化及平衡计算。二、学习内容：建筑力学的研究对象与任务；刚体、弹性体及其基本假定；力、力矩、力偶及其性质；约束与约束反力；受力分析与受力图；平面任意力系的简化；平面任意力系的平衡条件及平衡计算。三、本章重点、难点：静力学的四个基本公理及其推论；平面任意力系的简化与平衡计算。四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块二平面体系的几何组成分析一、学习目标：领会几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等基本概念；熟练掌握无多余约束几何不变体系的组成规则及体系几何组成分析的方法；了解结构的几何特性与静力特性的关系。二、学习内容：几何组成分析的基本概念；无多余约束几何不变体系的组成规则；体系几何组成分析的方法及示例；结构的几何特性与静力特性的关系。三、本章重点、难点：利用无多余约束几何不变体系的组成规则进行体系几何组成分析的方法。四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块三各类基本构件的强度、刚度及稳定性设计一、学习目标：了解杆件变形的基本形式；掌握拉压杆和平面弯曲杆件横截面上的内力、应力计算；掌握拉压杆件的应变和变形；熟练掌握拉压杆与平面弯曲杆件的强度设计；了解轴压杆的稳定性设计。二、学习内容：杆件变形的基本形式，杆件的内力与应力的概念；拉压杆的内力、应力及其强度计算；拉压杆的应变与变形，轴压杆的稳定性；截面的几何性质；平面弯曲杆件的内力、应力及其强度条件。三、本章重点、难点：拉压杆的应力和变形计算及其强度计算；平面弯曲杆件的应力及其强度计算。四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块四静定结构的内力、位移计算一、学习目标：掌握静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架等的内力计算，熟练掌握静定梁和静定刚架内力图绘制的各种方法和技巧；掌握静定结构的特性；领会变形体系虚功原理；掌握结构位移计算的一般公式及荷载作用引起的位移计算；熟练掌握图乘法计算位移。二、学习内容：单跨静定梁、多跨静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架的内力计算及内力图的绘制，静定结构的特性；变形体系虚功原理，结构位移计算的一般公式，荷载作用引起的位移计算，图乘法计算位移。三、本章重点、难点：静定梁与静定刚架的内力计算及内力图的绘制；静定平面桁架的内力计算，图乘法计算静定结构由荷载引起的位移。四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。模块五超静定结构的内力计算一、学习目标：掌握超静定结构的概念及超静定次数的确定；掌握等截面直杆的形常数和载常数；掌握力法、位移法、力矩分配法的基本概念；熟练掌握超静定梁和刚架的力法计算、无侧移结构的位移法及力矩分配法计算，熟练掌握利用对称性简化计算。二、学习内容：超静定结构的概念及超静定次数的确定；力法的基本概念，力法典型方程的建立，力法计算超静定梁和刚架；利用对称性简化计算；等截面直杆的形常数和载常数；位移法的基本概念、位移法典型方程的建立，位移法计算连续梁和无侧移刚架；力矩分配法的基本概念和基本运算，力矩分配法计算连续梁。三、本章重点、难点：力法计算超静定梁和刚架；位移法计算连续梁和无侧移刚架；力矩分配法计算连续梁；利用结构的对称性简化计算。四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。■课程习题一、单项选择题1、对于作用在刚体上的力，哪一个不是其三要素？（）A．大小B．方向C．作用点D．作用线2、将一个合力分解为两个分力，其结果有几个？（）A．一个B．两个C．三个D．无数个3、约束力沿接触面的公法线方向且指向被约束物体的约束是（）A．柔索约束B．光滑面约束C．圆柱铰链约束D．辊轴支座约束4、在图示三铰刚架中，若不计各杆自重，则AC杆和BC杆（）A．都不是二力杆B．都是二力杆C．只有AC杆是二力杆D．只有BC杆是二力杆F和一个力偶矩为MO的力偶，5、某平面任意力系向O点简化，得到如图所示的一个力R则该力系简化的最后结果为（）A．合力偶B．作用在O点的一个合力C．作用在O点上边某点的一个合力D．作用在O点下边某点的一个合力6、平面任意力系的三个平衡方程的形式不可能是（）A．三个投影方程B．两个投影方程和一个力矩方程C．一个投影方程和两个力矩方程D．三个力矩方程7、平面内的一个点有几个自由度？（）A．1个B．2个C．3个D．4个8、能作为建筑结构使用的是什么体系？（）A．瞬变体系B．常变体系C．几何可变体系D．几何不变体系9、连接三个刚片的复铰为几个约束？（）A．2个B．3个C．4个D．6个10、两刚片用三根延长线交于一点的链杆相连组成（）A．无多余约束的几何不变体系B．有一个多余约束的几何不变体系C．常变体系D．瞬变体系11、在几何不变体系上拆除二元体，得到的新体系为（）A．几何不变体系B．无多余约束的几何不变体系C．瞬变体系D．常变体系12、杆件在图示荷载作用下将发生哪种变形形式？（）A．轴向拉伸B．剪切C．扭转D．弯曲13、若拉压杆横截面上的正应力为σ，则其上发生最大切应力的斜截面与横截面的夹角及最大切应力值分别为（）A．30°，σ/2B．45°，σ/2C．0°，σD．45°，σ题一、6图题一、12图14、两根长度和横截面面积均相等的不同材料杆件，若其材料弹性模量分别为E1和E2，且E1＞E2，它们在相同的轴向拉力作用下，产生的应力和轴向变形分别为σ1、Δl1和σ2、Δl2。下列关系正确的是（）A．σ1=σ2，Δl1=Δl2B．σ1＜σ2，Δl1＜Δl2C．σ1=σ2，Δl1＜Δl2D．σ1=σ2，Δl1＞Δl215、截面对形心轴的哪个几何量一定等于零？（）A．静矩B．惯性矩C．极惯性矩D．惯性积16、x1轴和x2轴相互平行，其中x1轴为图示矩形截面的形心轴，则截面对这两轴惯性矩的关系是（）A．Ix1=Ix2B．Ix1＜Ix2C．Ix1＞Ix2D．不确定17、根据图示剪力和弯矩引起的微段变形，可知其正负号是（）A．剪力和弯矩均为正B．剪力和弯矩均为负C．剪力为正，弯矩为负D．剪力为负，弯矩为正18、关于矩形截面梁横截面中性轴上的应力，正确的论述是（）A．弯曲正应力最大，弯曲切应力等于零B．弯曲正应力等于零，弯曲切应力最大C．弯曲正应力和弯曲切应力都最大D．弯曲正应力和弯曲切应力都等于零19、在集中力偶作用处，梁的剪力图和弯矩图如何变化？（）A．剪力图发生突变，弯矩图发生转折B．剪力图发生突变，弯矩图不变C．剪力图不变，弯矩图发生转折D．剪力图不变，弯矩图发生突变20、图示梁中C截面弯矩MC为（）A．3kN·m(上拉)B．2kN·m(下拉)C．8kN·m(下拉)D．14kN·m(下拉)题一、16图MFS题一、17图题一、20图题一、21图21、图示多跨静定梁中A截面弯矩MA为（）A．FPa(上拉)B．FPa(下拉)C．2FPa(上拉)D．2FPa(下拉)22、结构中AB杆的弯矩图如图所示，其剪力图为（）23、结构中AB杆段的弯矩图形状如图所示，则其上荷载可能是（）A．中点有一向下的集中力B．中点有一向上的集中力C．杆段上满布向下的均布荷载D．杆段上满布向上的均布荷载24、图示多跨静定梁，荷载作用在基本部分AB上，附属部分BC上会产生（）A．反力B．内力C．位移D．变形25、截面法计算桁架内力时所取隔离体包含几个节点？（）A．单个B．最少两个C．最多两个D．任意个26、下列哪个节点上的1杆不是零杆？（）27、什么因素可以在静定结构中产生内力？（）A．荷载B．温度改变C．支座移动D．ABC都正确28、结构位移计算的理论基础是（）A．平衡条件B．虚位移原理C．虚力原理D．胡克定律29、如果要求图示刚架中C截面转角，虚拟力状态为（）题一、22图mA．B．C．D．．题一、23图ACD题一、24图A．P=1D．P=1B．题一、29图30、什么结构一定不能用图乘法计算位移（）A．简支曲梁B．多跨静定梁C．静定刚架D．超静定刚架31、力法的基本未知量是（）A．支座反力B．多余未知力C．节点位移D．杆端弯矩32、力法方程的实质是（）A．平衡条件B．位移条件C．物理条件D．虚功原理33、图示结构的超静定次数为（）A．2次B．3次C．4次D．6次34、图示对称结构C截面上等于零的量值是（）A．水平位移B．竖向位移C．弯矩D．轴力35、单跨超静定梁（等截面直杆）在什么因素作用下的杆端力称为形常数？（）A．杆端位移B．单位杆端位移C．杆端内力D．杆上荷载36、位移法的基本结构是（）A．去掉多余约束后得到的静定结构B．去掉多余约束后得到的单跨超静定梁的组合体C．加入附加约束后得到的静定结构D．加入附加约束后得到的单跨超静定梁的组合体37、图示结构位移法方程中的系数r11=（）A．3iB．6iC．8iD．10i38、用力矩分配法计算图示结构时，已知力矩分配系数μAB=0.35，μAC=0.45，则μAD=（）A．0.1B．0.2C．0.55D．0.8题一、33图题一、37图题一、38图39、弯矩传递系数和下列什么因素有关？（）A．近端支承情况B．远端支承情况C．材料性质D．杆件的线刚度40、图示杆件A端的转动刚度SAB=（）A．4iB．3iC．iD．0二、分析题：对图示体系进行几何组成分析。三、作图题：试绘制图示刚架的弯矩图。（b）（d）（c）（b）（c）（d）（a）四、计算题1、图示托架中，杆AB为圆截面杆，直径d=45mm，杆AC为No.10工字钢（截面面积A=14.3cm2）。两杆材料均为Q235钢，许用应力[]157MPaσ=。试校核当FP=120kN时托架的强度是否安全。2、图示结构AB、BC杆均为直径d=20mm的圆截面直杆，材料许用应力[]160MPaσ=，求此结构的许可荷载。3、矩形截面外伸梁如图所示。已知截面的边长比b:h=1:2，材料的许用正应力为[]160MPaσ=，试根据弯曲正应力强度条件确定梁的截面尺寸b?h（以mm为单位保留至整数）。4、截面为No.20a工字钢的外伸梁承受均布荷载如图所示。已知截面的42370cmzI=，3237cmzW=，材料的许用应力[]170MPaσ=，试根据弯曲正应力强度条件确定许可均布荷载[]q。5、用力法解图示刚架，并画弯矩图，各杆EI=常数。P题四、2图题四、4图题四、3图题四、5图题四、6图6、用力法解图示刚架，并画弯矩图，各杆EI=常数。（建议采用图示基本结构）7、试用力法解图示对称刚架，并画弯矩图，各杆EI=常数。8、试用力法计算图示对称刚架，并作出弯矩图，各杆EI=常数。（提示：先将荷载分解为对称荷载与反对称荷载，再分别计算）9、试用位移法计算图示刚架，并画M图（各杆线刚度均为i）。10、试用位移法计算图示刚架，并作出M图。11、试用位移法计算图示对称刚架，并画M图（各杆EI=常数）。12、试用位移法计算图示刚架（利用对称性），并绘制弯矩图。(15分)13、试用力矩分配法计算图示连续梁，并绘制弯矩图。题四、7图20kN题四、8图题四、9图题四、10图题四、11图题四、12图（a）■考试模拟题第一部分客观题一、单项选择题（每题2分，共20分）1、作用在同一刚体上的两个力FA、FB，满足FA=FB的条件，则二力可能是（）A．一对平衡的力或一个力偶B．一对平衡的力或一个力与一