建筑力学与解结构 牛少儒第四版 习题答案汇总 第1-17章 建筑结构选型-砌体结构

模块1课后巩固与提高答案一．填空题1.由多个单元，按照一定的组成规则，通过有效地连接方式连接而成的具有承受并传递荷载的骨架体系。2.板、梁、楼梯；柱、墙。3.轴向拉压、弯曲、剪切、扭转。4.砖混结构、框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构。二、选择题1.ABDE2．ABE3．C4．B三、案例分析（仅供参考）北京中信大厦占地面积11478平方米，总建筑面积43.7万平方米，其中地上35万平方米，地下8.7万平方米，建筑总高528米，集甲级写字楼、会议、商业、观光以及多种配套服务功能于一体。北京中信大厦采用什么结构形式？在建筑设计上有什么特点？在绿色可持续发展方面做了哪些考虑？在“碳达峰，碳中和”方面有哪些贡献？在科技应用方面有哪些突破？请同学们查阅相关资料具体介绍北京中信大厦，对上述问题进行阐述。同学们也可以小组为单位介绍你想推荐给大家的其他建筑物。1.北京中信大厦的结构形式：截至2014年，北京中信大厦是8度抗震设防烈度区的在建的最高建筑，为满足结构抗震与抗风的技术要求，在结构上采用了含有巨型柱、巨型斜撑及转换桁架的外框筒以及含有组合钢板剪力墙的核心筒，形成了巨型钢-混凝土筒中筒结构体系。2.北京中信大厦的建筑设计特点：北京中信大厦的建筑构思源于中国传统礼器之重宝——“尊”的意象，包含尊形塔身、孔明灯顶冠和城门入口等中国文化元素。建筑高耸直入云端，表现出顶天立地之势。其外形自下而上自然缩小，形成稳重大气的金融形象，同时顶部逐渐放大，享受独在云端的无限风光，最终形成中部略有收分的双曲线建筑造型，使这一建筑林立在CBD核心区的摩天楼群中也能明显体现出庄重的东方神韵。3.在绿色可持续发展方面的设计：北京中信大厦获评LEED金级认证。绿色设计理念是从建筑设计开始就执行和贯彻的，从可持续发展建筑场地、节水、能源利用与环境保护、材料与资源、室内环境质量等几个方面入手，采取了一系列旨在降低能耗、减少排放、提高人居体验的措施。包括对能源系统的不断优化、降低建筑物的窗墙比、采用冰蓄冷技术；加强空气过滤系统、实施新风量监控、设置二氧化碳探测器；设置智能能源管理平台，精细化掌控项目的能源利用表现等。在“碳达峰，碳中和”方面的贡献：碳达峰指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落。碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。中国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去。到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉。建筑业是高耗能产业，在促进“碳达峰”“碳中和”方面有很多工作要做。中信大厦在规划设计中贯彻低碳环保的理念，通过调节建筑物的高度结构和方位朝向，充分利用冬季阳光和夏季自然风的流动；建立起一套区域能源系统，实现区域集中供冷供热系统，减少20%-40%的能源消耗。达到节能减排的目的。4.在科技应用方面的突破：（1）智能顶升钢平台的应用。北京中信大厦项目使用的智能顶升钢平台，由中建三局自主研发，拥有14项专利，其中包含6项发明专利，长43米、宽43米、最大高度38米，有7层楼高，平台顶推力达4800吨。施工电梯可直达平台，两台大型动臂式塔吊、混凝土布料机、临建设施、物料堆场等与模架融合，工人们在全封闭平台内作业，可同时进行4层核心筒立体施工，相当于将工厂搬到施工现场。该技术凝聚了全体参建人员的智慧和汗水。他们的创新精神、吃苦耐劳精神值得我们学习。（2）全球首创超500米跃层电梯的应用。该技术将正式电梯在结构施工阶段提前使用，提高了电梯运行速度，有效缩短了工期。（3）永久使用和零时使用相结合的消防系统。中国国内首次将正式消防系统在结构施工阶段临时使用。该方案既可使部分正式消防提前施工，又避免了临时消防与正式消防系统转换的空档期，确保了建设全周期的消防安全。（4）BIM技术全周期应用。北京中信大厦在施工阶段，项目所有专业技术全部采用BIM技术开展深化设计。职考链接答案1.C2.BC3ABCDE4.C5.A6.CD7.A第二章参考答案：课后巩固与提升一、1.永久荷载、可变荷载、偶然荷载2.大小、方向、作用点3.平衡力系4.必汇交于一点5.本身，06.07.无关二、1.D2.A3.C4.C5.D6.D7.A8.C9.C10.B三、1.ABCDE2.ABCDE3.ABCF4.ACEF5.AE四、1.解：（1）由式（2.1a、b）可得出各力在、轴上的投影为（按所在象限顺序），，，，（2）A100A10080200N508030°BO解：（1）在B点加水平力如右图所示,在B点加最小力如右图所示（与OB连线垂直）3.解：各分力偶矩为得合力偶矩为即合力偶矩的大小等于，转向为顺时针方向。五、1.斜拉钢索受力如图所示。F1F2F1F22.合力方向如图所示。F2FRFF2FRF1职考链接BC2.CD3.B4.C5.A6.A7.CDE一、选择题1、A2、B3、C4、B二、简答题1.答：约束反力的方向与其所限制的物体运动方向相反2.答：1、柔体约束柔体约束的约束反力通过接触点，其方向沿着柔体的中心线且背离被约束物体(为拉力)。2、光滑接触面约束光滑接触面约束对物体的约束力是作用于接触点，沿接触面的公法线且指向物体的压力。3、光滑圆柱铰链约束圆柱铰链的约束力是垂直于销钉轴线并通过销钉中心，而方向不定，将这个约束力分解在水平和竖直两个方向，用两个垂直的分力来表示，箭头指向假设。4、链杆约束链杆的约束反力方向沿着链杆两端铰心连线，指向未定。3.答：1、固定铰支座(铰链支座)两个垂直的分力来表示，箭头指向假设2、可动铰支座可动铰支座的约束反力通过销钉中心，垂直于支承面,但指向未定。3、固定端支座两个垂直的分力来表示和一个集中力偶，箭头指向假设。4.答：三、实训题1.2.3.4.FTAFNBFTBFNDFNBFNAFTAFNBFTBFNDFNBFNA（a）（b）（c）FAYFAXFTBFTCFNAFNBFNDFNBFNAFAYFAXFTBFTCFNAFNBFNDFNBFNA（d）（e）（f）FAFBFAXFAYFTFGFBFNCFAFBFAXFAYFTFGFBFNC（g）（h）（i）5.因为此题题意不明，如果再版，请去掉此图。因为此题题意不明，如果再版，请去掉此图。FPFPGFCFDF,DFAXFAY(c)FCBFBCFBAFAB(b)FFCFBF,CFTDFA(a)FFAXFAYFCXFCYF,CXF,CYFFFBXFBYFFFAXFAYFBXFBY(d)(e)(e)FNEG2G1FNHFNFFNF,NFTBF,NEF,NHFAXFAY四、案例分析略职考链接A课后巩固与提升一、简答题1.不能简化为一个力偶，因为作用效果不同，可以简化为一个合力。2.平衡。3.向A点简化为一个力和一个逆时针转向的力偶，向B点简化为一个力，二者可以等效。4.二矩式和三矩式的限制条件排除了力系简化为一个合力的可能性。平面汇交力系的平衡方程不能用一个或二个力矩方程来代替。平面平行力系的平衡方程能用二个力矩方程来代替，附加条件是AB连线不能平行于力的作用线。5.平面力系平衡只有力的平衡和力偶平衡，而力系只有X轴和Y轴。二、计算题1.以O为坐标原点，建立坐标系Oxy，将力系向O点简化求得其主矢和主矩，xyxyFx=-6kNFy=-10-40=-50kN主矢的大小为F主矢的方向为tanαFR'的象限由∑Fx和∑Fy的正负号确定,力系对O点的主矩为M=9×6+0.1×10=55KN∙m主矩逆时针转向。2.FxF则对于O点的合力矩MFR'=Fx3.FAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FAyFAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyMA1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyMA1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0F4.FAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyMA1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyFB1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyMA1）选梁AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0F5.FAxFAxFAyFB1）选刚架AB为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0FFAxFAxFAyMA1）选刚架AC为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFyMA联立方程解得：FAx=0F6.FABFABFAC1）选销钉A为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFy联立方程解得：FAB=34.64kNFACFACFAB1）选销钉A为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFy联立方程解得：FAB=21.28kNFACFACFAB1）选销钉A为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFy联立方程解得：FAB=10kNFACFACFAB1）选销钉A为研究对象，取分离体。2）画受力图。3）列平衡方程:FFy联立方程解得：FAB=11.55kN7.FAxFAyFCxFFAxFAyFCxFCyFAxFAyFByFBx1）选整体作为研究对象，受力分析画受力图，列平衡方程:FFyMA2)选AC段为研究对象，受力分析画受力图，列平衡方程:FyM联立方程解得：FAx=-12.3kNFBx=-17.7kNFCxFCyFDFCxFCyFDFAxFAyFBFD1）选整体作为研究对象，受力分析画受力图，列平衡方程:FFyMA2）选CD段为研究对象，受力分析画受力图，列平衡方程:FyM联立方程解得：FAx=0FAy=27.5kN第五章课后巩固与提升答案一．判断题1.╳2.╳3.╳4.√5.√二、选择题1.A2．C3．B4.B5.D三、对下列杆件体系进行几何组成性质分析，判断其是否可作为结构使用。（a）几何不变体系，有3个多余约束，可作为结构使用。（b）几何不变体系，无多余约束，可作为结构使用。（c）几何不变体系，有1个多余约束，可作为结构使用。（d）几何不变体系，无多余约束，可作为结构使用。（e）几何不变体系，无多余约束，可作为结构使用。（f）几何不变体系，有1个多余约束，可作为结构使用。四、案例分析（仅供参考）1.几何不变体系，有1个多余约束。2.北京大兴国际机场的技术创新有：北京大兴机场共有103项技术专利，65项新工法，国产化率达到98%，工程验收一次合格率100%，13项关键建设指标全部达到世界一流。在设计方面，航站楼采用8根C型柱进行支撑，这些柱子都与顶部的钢材直接联通，随后向下不断延伸最终缩短为C型柱，这样可以最大限度的分解重力，达到支撑的顶部的目的。在抗震方面，采用层间隔震技术，用柔软的隔震层，把航站楼的一层地面和负一层完全隔开了，最高可以抵御8级地震带来的破坏。在施工方面，研发自动强夯机械控制系统控制施工，保证飞机跑道在高频次碾压后不变性。在使用方面，5G信号全覆盖，采用全流程自助、无纸化通行、刷脸登机、智能安检、机器人自动泊车等智能技术。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院教授谭忆秋团队，与中国民航机场建设集团共同承担科研专项——“自融雪机场道面建造工艺与配套装置关键技术研究”。他们研发了流体加热道面融雪系统、热管道面融雪系统等热力融雪道面新结构，形成自融冻雪道路技术。3.大兴国际机场在绿色节能方面采取了哪些措施：北京大兴机场旅客航站楼及停车楼工程获绿色建筑三星级认证和全国首个节能建筑3A级认证，也是目前国内单体面积最大的绿色建筑。每年约可节约8850吨标煤，减少二氧化碳排放2.2万吨，相当于种植119万棵树。机场在全球枢纽机场中首次实现了场内通用车辆100%新能源，拥有世界最大的耦合式浅层地温能利用项目，是全国可再生能源利用率最高的机场。选用BCFD（生物和化学耦合处理工艺）设备进行污水处理，实现数字化运营，采用污水处理远程监控管理平台，将先进的传感器技术和互联网技术应用到污水处理领域，实现了全过程智能化在线监测、网络传输和远程控制，解决了传统水处理存在检测时间长、效率低、数据采集难、误差大、问题发现滞后、浪费严重等弊端。还采用地源热泵、太阳能光伏、太阳能热水三大可再生能源系统，提高再生能源的利用率。第六章静定结构的内力计算一、单向选择题1.A2.A3.C4.C5.BB6.A7.D8.A9.D10.B二、多项选择题1.BC2.BEF三．分析题1.试判别图6-28所示构件中哪些属于轴向拉伸或压缩？答：（a）轴向拉伸；（b）轴向压缩2.根据剪力、弯矩与荷载三者关系，校核图6-29所示各梁的剪力图（上图）和弯矩图（下图），请指出错误并加以改正。3.图6-30所示两弯矩图叠加是否有错误？如有，请改正之。四．计算题1.求图6-31所示各杆指定截面上的轴力。解：a）b）c）d）2.画出图6-32所示各杆的轴力图。3.利用截面法求图6-33所示１-１、２-２、３-３截面的剪力和弯矩（２-２、３-３截面无限接近于截面Ｃ，图c）、ｄ)中１-１截面无限接近于左端Ａ）。解：（a）求支座反力1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：3---3截面的剪力和弯矩：（b）求支座反力1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：3---3截面的剪力和弯矩：（c）不用求支座反力1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：3---3截面的剪力和弯矩：（d）1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：3---3截面的剪力和弯矩：4.试列出图6-34所示下列梁在各段的剪力、弯矩方程，并根据方程求指定截面的内力值。解：（a）求支座反力剪力方程：分AB、BC段，AB段：；BC段：弯矩方程：AB段：BC段：根据方程求指定截面的剪力和弯矩：1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：3---3截面的剪力和弯矩：（b）求支座反力分AC、CD、DB段列内力方程：AC段：CD段：DB段：1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：3---3截面的剪力和弯矩：（c）求支座反力AB段：BC段：1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：（d）求支座反力AB段：BC段：1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：（e）求支座反力AC段：CB段：1----1截面的剪力和弯矩：2----2截面的剪力和弯矩：（f）求支座反力剪力方程：弯矩方程：1----1截面的剪力和弯矩：5.试列出图6-35所示梁的剪力及弯矩方程，作剪力图及弯矩图，并求出|Q|max及|M|max解：（a）求支座反力分AC、CD、DB段列剪力方程和弯矩方程：AC段：CD段：DB段：作剪力图、弯矩图，；（b）求支座反力分CA、AD、DB段列剪力方程和弯矩方程：CA段：AD段：DB段：作剪力图、弯矩图，；（c）求支座反力列剪力方程和弯矩方程：作剪力图、弯矩图，；（d）求支座反力列剪力方程和弯矩方程：作剪力图、弯矩图，；（e）求支座反力分AB、BC段列剪力方程和弯矩方程：AB段：BC段：作剪力图、弯矩图，；（f）求支座反力分AC、CB段列剪力方程和弯矩方程：AC段：；CB段：作剪力图、弯矩图，；6.试用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制图6-36所示各梁的剪力图和弯矩图。并求出|FQ|max及|M|max。解：（a）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（b）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（c）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（d）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（e）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（f）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（g）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（h）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；（i）求支座反力利用剪力、弯矩与荷载三者的关系绘制剪力图和弯矩图：；7.如图6-37所示，试求出以下三梁的|M|max，并加以比较。解：8.试用叠加法绘出图6-38所示各梁的弯矩图。解：（a）（b）（c）（d）9.求图6-39所示桁架各杆的内力。解：a）判断零杆：DE、FE、FG、BG杆均为零杆以节点A为分离体，画受力图，以节点D为分离体，画受力图；同理，各杆的内力示于图（c）解：b）求支座反力判断零杆：GI、HI、GH、GE、FH、EF、CE、CF、DF、CD、AC杆均为零杆以节点B为分离体，画受力图，得：以节点A为分离体，画受力图，以节点D为分离体，画受力图各杆的内力示于图（c）10.求图6-40所示桁架各指定杆的轴力。解：a）求支座反力用截面法求杆1、2、3的内力，作一截面m—m将三杆截断，取截面以下部分为研究对象，假定三杆都受拉力，这部分桁架的受力图如图所示，列平衡方程：验算：计算无误。解：b）桁架受两对平衡力作用，两支座反力为零，如图所示桁架的零杆。以节点A为研究对象，求杆1的内力，以节点F为研究对象，受力图如图所示，以节点D为研究对象，受力图如图所示五、案例分析（仅供参考）1.几何不变体系，有1个多余约束。2.北京大兴国际机场的技术创新有：北京大兴机场共有103项技术专利，65项新工法，国产化率达到98%，工程验收一次合格率100%，13项关键建设指标全部达到世界一流。在设计方面，航站楼采用8根C型柱进行支撑，这些柱子都与顶部的钢材直接联通，随后向下不断延伸最终缩短为C型柱，这样可以最大限度的分解重力，达到支撑的顶部的目的。在抗震方面，采用层间隔震技术，用柔软的隔震层，把航站楼的一层地面和负一层完全隔开了，最高可以抵御8级地震带来的破坏。在施工方面，研发自动强夯机械控制系统控制施工，保证飞机跑道在高频次碾压后不变性。在使用方面，5G信号全覆盖，采用全流程自助、无纸化通行、刷脸登机、智能安检、机器人自动泊车等智能技术。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院教授谭忆秋团队，与中国民航机场建设集团共同承担科研专项——“自融雪机场道面建造工艺与配套装置关键技术研究”。他们研发了流体加热道面融雪系统、热管道面融雪系统等热力融雪道面新结构，形成自融冻雪道路技术。3.大兴国际机场在绿色节能方面采取了哪些措施：北京大兴机场旅客航站楼及停车楼工程获绿色建筑三星级认证和全国首个节能建筑3A级认证，也是目前国内单体面积最大的绿色建筑。每年约可节约8850吨标煤，减少二氧化碳排放2.2万吨，相当于种植119万棵树。机场在全球枢纽机场中首次实现了场内通用车辆100%新能源，拥有世界最大的耦合式浅层地温能利用项目，是全国可再生能源利用率最高的机场。选用BCFD（生物和化学耦合处理工艺）设备进行污水处理，实现数字化运营，采用污水处理远程监控管理平台，将先进的传感器技术和互联网技术应用到污水处理领域，实现了全过程智能化在线监测、网络传输和远程控制，解决了传统水处理存在检测时间长、效率低、数据采集难、误差大、问题发现滞后、浪费严重等弊端。还采用地源热泵、太阳能光伏、太阳能热水三大可再生能源系统，提高再生能源的利用率。职考链接1.D2.C3.B112页第七章截面的几何性质一．单向选择题1.B2.C3.A4.C二．计算题1.求图7-14所示空心楼板的惯性矩Iz（图中尺寸单位均为mm）。解：计算图示阴影部分截面对Z0轴的惯性矩。根据图示结构及尺寸知，Z0轴是形心主惯性轴，阴影部分截面看成是矩形减去四个相同的圆形而得到，阴影部分截面对Z0轴惯性矩，可看成矩形截面与四个圆形截面对Z0轴惯性矩之差，故：2.试求图7-15所示图形对水平形心轴z的惯性矩Iz。解：图7-15（a）⑴先求截面形心的y坐标。将T形截面分割为两个矩形截面，这两部分的面积与形心坐标分别为：故：（2）计算，T形截面对Z轴的惯性矩，可看成两个矩形截面对Z轴惯性矩之和，故+图7-15（b）先求截面形心的y坐标。将工字形截面分割为三个矩形截面，其面积与分故⑵计算。工字形截面对Z轴的惯性矩，可看成三个矩形截面对Z轴惯性矩之和，故：＝1172cm43.图7-16所示一矩形，，从左右两侧切去半圆形（）。试求：1）切去部分面积占原面积的百分比。2）切后惯性矩Iz＇与与原矩形惯性矩Iz之比。解：（1）切去部分面积占原有面积的百分比为：（2）左右两侧切去半圆形后的截面对Z轴的惯性矩，可看成原矩形截面对Z轴惯性矩与两半圆形对Z轴惯性矩之差，故：原矩形惯性矩故：4.计算图7-17所示图形对形心轴ｘ、ｙ的惯性矩。解：把图示的组合图形分割成三部分，分成两个半圆和一个矩形，该图形对形心轴Z、y的惯性矩等于两个半圆和一个矩形对Z、y轴的惯性矩之和。故：组合图形对y的惯性矩，y轴不经过两个半圆的形心，计算时要用平行移轴公式。5求图7-18所示各截面的形心位置及形心主轴的形心主惯性矩。解：图7-18（a）先确定截面形心位置。形心必在截面对称轴上，选坐标系ZO。设形心坐标为（O，）如图所示，将该截面分成三个矩形截面，每部分的面积与形心坐标为：故：（2）计算形心主惯性矩：图7-18（b） 先确定截面形心位置。形心必在对称轴轴上，选坐标系ZO。设形心坐标为（O，）将该截面看成矩形截面挖去半圆形截面，每部分的面积与形心坐标为：故：计算形心主惯性矩阴影部分截面对轴的惯性矩，可看成矩形截面与半圆形截面对轴的惯性矩之差，故：第八章杆件应力和强度计算一．填空题1.正应力剪应力2.正负顺时针3.4.5.上侧最外层、下侧最外层、零二．选择题1.C2.A3.B4.D5.C计算题1.直杆受力如图8-27所示，它们的横截面面积为A及A1=A/2,试求各段横截面上的应力。解：（1）a）图求杆件各段的内力，由截面法可知，各段横截面上的应力，(2)b）图求各段杆上的内力由截面法可知，，求各段杆横截面上的应力为：，，2.一矩形截面木杆，两端的截面被圆孔削弱，中间的截面被两个切口减弱，如图8-28所示，杆端承受轴向拉力已知，问杆是否安全？解：确定杆上最小截面面积A1=90×100=9×103mm2A3=15×103－100×40=11×103mm2所以杆中间是危险面。求木杆横截面上的应力：＜安全3.托架结构如图8-29所示，荷载现有铸铁和Q235钢两种材料，截面均为圆形，铸铁的容许应力为，Q235钢的容许应力为。试合理选取托架AB和CD两杆的材料并计算两杆件所需的截面尺寸。解：（1）取B点为研究对象，并作受力图由受力图分析可知AB杆受拉，BC杆受压，所以AB杆选用Q235钢，BC杆选用铸铁列平衡方程求杆的内力（）（）得：(3)计算杆件截面尺寸根据得：4.图8-30所示结构中，杆（1）为钢杆，A1=1000mm2，；杆（2）为木杆，A2=20000mm2,，求结构的容许荷载〔FP〕。解：（1）取C点为研究对象作受力图；并建立坐标系（2）计算各杆的受力列平衡方程 得：(3)计算各杆的许可轴力(4)分别计算出各杆的轴力，到达许可轴力时，所对应的许可载荷5.试求图8-31所示梁的最大正应力及其所在位置。解：图8-31a）绘制梁的矩弯图，求出最大弯矩，由弯矩图知。（2）求最大正应力由公式：得（）由弯矩图可知最大正应力作用在两集中力之间的任意横载面的上、下边缘处。图8-24b）：（1）绘制梁的弯矩图求出最大弯矩。由弯矩图可知。（2）求最大正应力由公式：（查型钢表得WZ=878.9cm3）最大正应力位于B支座处，工字钢的上、下翼缘边缘处。6.一简支梁中点受集中力20KN作用，跨度为8m，梁由I32a工字钢制成，容许应力，试校核梁的强度。解：绘制弯矩图求最大弯矩由图可知由最大正应力公式得（查型钢表得WZ=474.879cm3））满足强度要求，梁的强度足够。7.简支梁受均布荷载作用，已知l=4m，截面为矩形，宽b=120mm，高h=180mm，如图8-32所示，材料的容许应力，试求梁的容许荷载q。解：绘制弯矩图，求最大弯矩由弯矩图可知由最大正应力公式及强度条件得，，所以梁的容许荷载为。8.一木梁的计算简图如图8-33所示，容许应力=10Mpa。试设计如下三种矩形截面尺寸，并比较其用料量何者最省。⑴h=2b⑵h=b⑶h=解：绘制弯矩图求最大弯矩由弯矩图可知由平面弯曲梁的正应力强度件得：而，所以1）当h=2b时b=144mmh=288mm,A=b×h=41472mm22)当b=h时，b=229mmh=229mmA=b×h=229×229=52441mm23）当A=b×h=66066mm2依据b×h可知，用料最省的是当1)h=2b时最省。9.铸铁梁的荷载及横截面尺寸如图8-34所示，容许拉应力，容许压应力，试按正应力强度条件校核梁的强度。若荷载不变，将T形横截面倒置，问是否合理？为什么？解：(1)作弯矩图确定梁的最大弯矩和位置由弯矩图可知梁在支座B和横截面C处均有最大弯矩即：MBmax=—20KN·mMcmax=4KN·m（2）求中性轴位置和形心主惯性矩。(3)强度校核对于等截面梁最大正应力发生在弯矩最大距中性轴最远的地方即：对于B截面处梁上缘的最大正应力为：＜[σL]梁下缘的最大正应力为：＜对于C截面处梁上缘的最大正应力为：＜梁下缘的最大正应力为：＜[σL]满足强度要求。（4）若T形截面倒置则对B截面处梁上缘的最大正应力为：梁下缘的最大正应力为：＜C截面处梁上缘的最大正应力为：＜梁下缘的最大正应力为：＜[σL]所以T形梁倒置后在支座B处不安全。10.—屋架上的檩条采用10cm×14cm的矩形截面，跨度4m，简支在屋架上，承受屋面荷载,q=1KN/m（包括檩条自重），如图8-35所示。设木材容许应力[σ]=10Mpa，试验算檩条强度。解：（1）先将qy=q·cos=1×cos26°34′=0.894KN/mqZ=q·sin=1×sin26°34′=0.447KN/m再分别求出qg和qZ产生的最大弯矩，它们分别作用于檩条的跨中截面上，此两个弯矩值为：（2）根据式：代入有=3.83+5.47=9.3Mpa＜[σ]满足强度条件。11.如图8-36所示的简支梁，若[σ]=160Mpa，FP=7KN；试为其选择工字钢的型号。解：Mymax=max=根据经验设WZ/Wy=8则查型钢表选用18号工字钢则：=35.6+91.9=127.5Mpa＜[σ]满足强度条件，故选用18号工字钢。四、案例分析1.第一次坍塌的主要原因是：悬臂根部的下弦杆失效，这些杆件存在设计缺陷。2.第二次坍塌的主要原因是：悬臂安装时一个锚固支撑构件断裂，发生强度破坏。3.略。职考链接1.B2.ABE148页第九章杆件变形和结构的位移计算一．单项选择题1.D2.C3.B二．计算题1.圆截面钢杆如图9-9所示，试求杆的总伸长。已知材料的弹性模量E=200Gpa。解：（1）AB段和BC段的轴力相等为：杆的总伸长量为：2.如图9-10所示厂房的柱子受到屋顶作用的荷载FP1=120kN，当柱的两侧吊车同时经过立柱时，加给柱的荷载FP3=FP2=100kN，设柱子材料的弹性模量E=18Gpa，1=3m2=7m，A1=400cm2，A2=600cm2，试求该柱的总变形。解：杆的总伸长量：3.根据弯矩图和支座情况画出图9-11所示各梁的挠曲线大致形状。解：如图所示4.用积分法计算图9－12所示各梁指定截面的挠度。⑴在图9-12a中截面A的挠度。⑵在图9-12b中求截面B的挠度。⑶在图9-12c中求截面C的挠度。解：（1）取坐标系如图所示弯矩方程为：列出挠曲线近似微分方程：积分一次，再积分一次，确定积分常数，悬臂梁的边界条件是固定支座处的挠度和转角都为零即：x=0处代入式得：C=0；X=0处yB=0代入式得：D=0列出挠曲线方程：在x=处ymax=。(2)列平衡方程求支座反力MA=+MB取坐标系，列弯矩方程：列出挠曲线近似微分方程：积分一次得：再积分一次得：确定积分常数：代入式得C=0；x=0yA=0代入式得D=0列挠曲线方程：，求B点的挠度，当x=时，(3)列平衡方程，求支座反力：取坐标系如图，列弯矩方程：列出挠曲线近似微分方程：积分一次得：再积分一次得：确定积分常数：列挠曲线方程：求截面C点的挠度，当时，。5.用叠加法求图9-13所示梁的指定截面的挠度。（1）在图9－13a中求截面C的挠度。（2）在图9－13b中求截面B的挠度。（3）在图9－13c中求C、D两截面的挠度。（a）解：１）把图a)看成图a1)与图a2)的叠加2）先分别计算每一种荷载单独作用所引起的梁的挠度查表9-1得：当：（向下）查表9-1得：当x=L，即x=2a时：于是C截面的总挠度为：（向上）（b）1）把图b)看成是图b1)、b2)、b3)的叠加2）解：先分别计算每一种荷载单独作用所引起的截面的挠度查表9-1得：∵∴所以所以截面B的总挠度：（c）解：把图c)看成图c1)与图c2)的叠加先分别计算每一种荷载单独作用所引起的截面的挠度查表9-1得：当所以截面C的总挠度：所以截面DC的总挠度：6.如图9-14所示一简支梁用I20b工字钢制成，已知FP=10KN，q=4KN/m，=6m，材料的弹性模量试校核梁的刚度。解：由型钢表查得工字钢有关数据IZ=2500cm4刚度校核：此梁不满足刚度条件7.如图9-15所示I45a工字钢梁，跨度，试求梁所能承受的最大均布荷载q，并验算此时梁的正应力强度是否足够？已知容许应力。解：由型钢表查得工字钢有关数据强度校核根据公式查表9-1，简支梁为均布荷载时＞不满足刚度条件，需加大截面。改用I63a工字钢，查表，其，则=0.001284099＜0满足刚度条件。三、案例分析略职考链接D157页第十章压杆稳定一、填空题1.压杆的长度、约束条件、截面尺寸和形状2.减小、增大3.无关选择题 B三．计算题1.解：由于杆件是用钢制成，查表10-2得，，，该杆两端的支承情况沿各方向相同，因此其惯性矩应取、中的较小值，因为该杆为圆截面，故其，则由于，故其为大柔度杆，应采用欧拉公式计算临界应力，得其临界应力2.解：由于杆件是用钢制成，查表10-2得，，，该杆两端的支承情况沿各方向相同，因此其惯性矩应取、中的较小值，故其，则由于，故其为大柔度杆，应采用欧拉公式计算临界应力，得其临界应力3.解：由于杆件是用钢制成，查表7-2得，，，该杆两端的支承情况沿各方向相同，因此其惯性矩应取、中的较小值，因为该杆为圆截面，故其，则（1）当杆长，杆的柔度为由于，故其为大柔度杆，应采用欧拉公式计算临界压力，得其临界压力(2)当杆长，杆的柔度为由于，故其为中柔度杆，应采用经验公式计算临界应力，利用直线公式，得其临界应力(3)当杆长，杆的柔度为由于，故其为小柔度杆，这类压杆将发生强度失效，而不是失稳。故职考链接1.D2.D第十一章课后巩固与提高答案一．填空题1.安全性、实用性、耐久性，可靠度2.承载能力极限状态、正常使用极限状态3.永久荷载、可变荷载、偶然荷载4.荷载标准值、可变荷载组合值、可变荷载准永久值、可变荷载频遇值，荷载标准值二、选择题1.A2．B3．A4.C三、简答题1.荷载效应指荷载引起结构或结构构件的反应。根据设计状态和极限状态不同，取不同的荷载效应组合。2.荷载设计值指设计时考虑结构可靠度影响取用的荷载值。荷载设计值等于荷载分项系数与荷载代表值的乘积。3.荷载效应指荷载引起结构或结构构件的反应。承载能力极限状态用基本组合，正常使用极限状态根据情况选用标准组合、准永久组合或频遇组合。4.材料强度设计值指考虑材料的变异性和结构可靠度，在设计时取用的材料强度值。材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料强度分项系数。5.承载能力极限状态设计表达式是：γ0Sd≤RdQUOTEγ四、计算题1.解：M2.解：（1）确定永久荷载标准值：采用水磨石地面0.65KN100mm现浇钢筋混凝土板0.1×25=2.5KN15mm混合砂浆板底抹灰0.015×17=0.225KN/g（2）确定可变荷载：教学楼内廊，根据表9.3可知q（3）求弯矩设计值：楼板取1m板宽作为计算单元，则：M五．案例分析解：1.计算板上的荷载（1）永久荷载：由表9.2可确定材料的自重。25mm厚水泥砂浆面层0.025×20=0.5KN/m30mm厚素混凝土垫层0.03×24=0.72KN/m100mm厚钢筋混凝土预制楼板1.9KN/m15mm厚混合砂浆板底抹灰0.015×17=0.255KN/mmg（2）可变荷载：教学楼内廊，根据表9.3可知q2.计算梁上的荷载（1）梁上的永久荷载梁的自重g板传来的永久荷载3.375×5.2=17.55KN/m梁上的永久荷载g（2）梁上的可变荷载板传来的可变荷载q3.确定梁的计算跨度ll4.计算荷载设计值p=5.计算最大弯矩设计值和最大剪力设计值MV职考链接1.BCD2.A3.C4.ACD186页第十二章钢筋混凝土材料的力学性能填空题1.A2.钢筋的屈服强度标准值为3.混凝土立方体抗压强度、混凝土轴心抗压强度、混凝土轴心抗拉强度4.绑扎搭接、机械连接与焊接连接5.摩擦力、机械咬合力二、选择题1.B2.A3.C4.C5.B6.A7.ABD8.BD9.C10.B三、简答题1.以边长为的立方体为标准试件，在（20±2）℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度标准值，用表示，单位为。用混凝土立方体抗压强度作为划分混凝土强度等级的基本指标2.钢筋与混凝土之所以能够共同工作，主要有两个因素：一是两者具有相近的线膨胀系数（钢材为，混凝土为），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力的破坏；二是因为混凝土结硬并达到一定的强度以后，两者之间建立了足够的粘结力，保证钢筋不会从混凝土中拔出或压出，与混凝土更好地共同工作。粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体，共同工作的基础。粘结力由以下四部分组成：（1）化学胶结力（2）摩擦力(握裹力)（3）机械咬合力（4）钢筋端部的锚固力。保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施（1）保证足够的锚固长度。3.为了保证结构设计的安全性，混凝土结构承载力设计采用钢筋的强度设计值，其值比钢筋强度标准值低。强度的设计值等于材料强度的标准值除材料强度的分项系数职考链接1.ABCD2.C3.C4.A5.B6.D7.B8.ADE课后巩固与提升选择题1.C2.B3.C4.C5.C6.C7.C8.A二、填空题1.纵向受力钢筋箍筋弯起筋纵向构造钢筋2.受力钢筋分布钢筋构造钢筋3.ξ≤ξbAs≥三、实训题1.1-1剖面图1-1剖面图1-1剖面图四、简答题1.应满足①高跨比的要求②最小截面尺寸的要求③建筑模数的要求2.板里有受力钢筋和布钢筋。受力钢筋：满足最小直径和最大间距的构造要求分布钢筋：满足最小直径和最大间距的构造要求梁里有纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋、纵向构造钢筋（架力钢筋和腰筋等）纵向受力钢筋：满足根数、直径、布置、间距的构造要求。箍筋：满足肢数、最大间距，布置的构造要求。弯起钢筋：满足布置位置、弯起角度的构造要求。架力筋：满足直径的构造要求。腰筋：满足布置位置、数量、直径的构造要求。3.超筋破坏：受压区混凝土首先达到极限压应变而被压碎，受拉钢筋未屈服。少筋破坏：受拉区混凝土一旦开裂，裂缝便开展很快，且钢筋很快屈服，甚至被拉断。适筋破坏：受拉钢筋先达到屈服强度，然后受压区混凝土被压碎。超筋破坏和少筋破坏属于脆性破坏，所以实际工程中应避免。4.正截面设计时通过界限相对受压区高度ξb和最大配筋率ρmax防止超筋破坏；通过最小配筋率5.梁的斜截面破坏状态有斜拉破坏、斜压破坏、剪压破坏三种。斜拉破坏和斜压破坏和剪压破坏属于脆性破坏。6.一般用限制截面最小尺寸的办法，防止梁发生斜压破坏；用满足箍筋最大间距限制等构造要求和限制箍筋最小配筋率的办法，防止梁发生斜拉破坏。7.为满足结构的正常使用功能和耐久性要求;包括:裂缝控制验算，变形验算8.板梁式楼梯是采用板和梁相互支撑组成的结构，其特点是稳定性好、结构牢固。板梁式楼梯通常使用混凝土或钢筋混凝土等材料制成。板梁式楼梯是一种稳定性高、结构牢固的楼梯，一般采用混凝土或钢筋混凝土等材料制成。9.①梁和板的截面尺寸确定，需要满足强度和变形要求。②梁和板的强度计算，承受的荷载主要包括自重、雪荷载和风荷载等。在计算强度时，应考虑这些荷载的组合作用，并根据梁的跨度、形状、支座形式等因素确定荷载集中系数。五、计算题1.本题属于梁的正截面设计类。（1）确定基本数据：C40混凝土fc=19.1N/mHRB400级钢筋fy=360N/mm2；α1=1.0ρ（2）配筋计算假设纵向受拉钢筋双排布置，则hαξ=1-A查附表B-2，选3C28+2C25（AsAs=2829（3）绘制截面配筋图（略）2.本题属于板的截面设计类。（1）确定基本数据fc=14.3N/mm2，ft=1.43ρ（2）配筋计算hM=αξ=1-A查附表B-1，选A6@200（AsAs=141mm2<（3）绘制截面配筋图（略）3.本题属于梁的斜截面设计类。（1）确定基本数据：fc=14.3N/mm2，ft=1.43纵向受力钢筋一层布置，估算有效高度h0（2）计算剪力设计值：V=（3）验算截面尺寸是否符合要求：h则0.25β判断是否需按计算配置腹筋：本题属一般受弯构件，取αcvα需按计算配置腹筋。（5）计算腹筋用量（只配置箍筋）：n选C8双肢箍，则n=2，Asv1smax≤2×50.3又查表得smax=250mm，则取s=190mm，则选用的箍筋为验算配箍率：ρρsv（6）绘制截面配筋图（略）4.本题属于板的截面设计类。（1）确定基本数据：C30混凝土fc=14.3N/mHRB400级钢筋fy=360N/mm2；α；（2）确定截面尺寸：B1为单向板，跨度l=3.3m，则lh≤30⇒h≥l（3）确定计算简图：楼面永久荷载：20mm厚水泥砂浆抹面：（0.02×20×1）kN/m=0.4kN/m50mm厚细石混凝土垫层：（0.05×24×1）kN/m=1.2kN/m110mm现浇钢筋混凝土楼板：（0.11×25×1）kN/m=2.75kN/m20mm厚板底石灰砂浆抹灰：（0.02×17×1）kN/m=0.34kN/m合计：4.69kN/m楼面活荷载大小为：（3.5×1）kN/m=3.5kN/m荷载设计值q=1.3×板的计算跨度l板的计算简图:（4）配筋计算跨中最大弯矩设计值：M=系数法计算αξ=1A查询附表B-1，选择C10@180，实际As验证适用条件As=252（5）绘配筋图计算分布钢筋：Aρ选择C8@250，实际A5.本题属于梁的截面设计类。（1）确定基本数据：C35混凝土fc=16.7N/mm2，ft=1.57N/mm2；HRB400级钢筋ρminρsv.min=0.24（2）确定截面尺寸：L1的计算跨度（表10-10）lh≥l012=478812=399（3）计算荷载设计值楼面永久荷载：30mm厚水磨石面层：0.65kN/m50mm厚素混凝土垫层：0.05×23=1.15kN/120mm预制钢筋混凝土楼板：0.12×25kN/20mm厚板底石灰砂浆抹灰：0合计：5.14kN/楼面可变荷载大小为：2.5板传来的永久荷载为：5.14梁L1的自重（L的截面尺寸b╳0.2×0.45×25+0.02×0.45×17×2=2.556则梁L1的永久荷载合计为：g板传来的可变荷载为：q则梁L1的荷载设计值为q=1.3×（4）配筋计算：弯矩设计值：M=有效高度：hαξ=1-A选择3C25实际As验证适用条件：As=1473（5）计算剪力设计值：最危险截面在支座边缘处，该处剪力设计值为V=（6）验算截面尺寸是否符合要求：hw0.25β（7）判断是否需按计算配置腹筋：αcv（8）计算腹筋用量：只配置箍筋：n选C8双肢箍，则n=2，Asv1s≤2×50.30.235配箍率ρsv（9）绘制截面配筋图（略）：6.本题属于梁的截面复核类。（1）确定基本数据，并根据构件的实际配筋计算有效高度h0fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/m钢筋净间距sn按照实际配筋计算h（2）验算适用条件。0.45ftfAs（3）根据实际配筋求出相对受压区高度。ξ=（4）因ξ<ξαMM故正截面承载力满足要求。7.（1）确定基本数据，并根据构件的实际配筋计算有效高度h0fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/m按照实际配筋计算h（2）根据实际配筋求出相对受压区高度。ξ=（3）因ξ<ξαM则所能承受的最大均布荷载为q=8.本题属于梁的截面设计类。一、设计L1（1）确定基本数据：C30混凝土fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2；HRB400级钢筋ρminρsv.min=0.24（2）正截面配筋计算：荷载设计值q=1.3×弯矩设计值：M=假设纵向受力钢筋双排布置，则有效高度：hαξ=1-A选择5C25实际As验证适用条件：As=2454（5）计算剪力设计值：最危险截面在支座边缘处，该处剪力设计值为V=（3）验算截面尺寸是否符合要求：hw0.25β（4）判断是否需按计算配置腹筋：αcv（5）计算腹筋用量：只配置箍筋：n选C8双肢箍，则n=2，Asv1s≤2×50.30.437配箍率ρsv（6）绘制截面配筋图（略）：二、梁L1的变形验算①确定基本数据：C30混凝土：Ec=3.00×104N/mm②计算梁内最大弯矩：按荷载效应标准组合作用下的跨中最大弯矩为：M按荷载效应准永久组合作用下的跨中最大弯矩为：M③计算短期刚度计算系数：σsρψ=1.1αEρ=B④计算长期刚度则：B=⑤验算该梁的挠度f不满