建筑结构基础与识图 第2版 习题答案 模块1 同步训练答案

同步训练答案模块1建筑力学基本知识第页模块1同步训练答案一、简答题1.【答案】：力是物体与物体之间的相互作用。其三要素为：力的大小、力的方向和力的作用点。2.【答案】：二力平衡公理中的两个力是作用于同一物体、等值、反向、共线。两个力作用于同一物体。作用力与反作用力公理中的两个力是作用于不同的两个物体、等值、反向、共线。两个力作用于不同的两个物体。 3.【答案】：作用于物体上同一点的两个力可合成为一个力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。不一定。4.【答案】：固定铰支座、固定端支座、可动铰支座。固定铰支座反力在垂直于销钉轴线的平面内，通过铰心，且方向未定。可动铰支座的反力通过销钉中心，并垂直于支承面，指向未定。固定端支座反力为两个相互垂直的分力和一个约束力偶，其指向和大小未定。5.【答案】：外力是指外部物体对物体产生的作用；内力是指物体内部各部分之间产生的相互作用力；应力是指内力在截面某一点处的分布集度。6.【答案】：柔体约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束、链杆约束、铰链支座约束。柔体约束的反力为拉力，沿着柔体的中心线背离被约束的物体。光滑接触面约束反力为压力，通过接触点，沿着接触面的公法线方向指向被约束的物体。光滑圆柱铰链约束反力方向待定。链杆约束反力方向待定。铰链支座约束反力方向待定。7.【答案】：杆件是材料力学中的主要研究对象。工程中，通常将长度远大于其他两个方向尺寸的构件称为杆件。其几何特征：横截面是与杆长方向垂直的截面，而轴线是各截面形心的连线。8．【答案】：轴向拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。结构柱子主要是轴向压缩变形；用螺栓连接两个构件的连接件中的螺杆主要是剪切变形；汽车方向盘的轴主要是扭转变形；建筑中的梁、板构件主要是弯曲变形。9.【答案】：自由度是指确定体系位置所需要的独立坐标的数目。减少体系自由度的装置称为约束。工程中常见的约束有柔体约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束、链杆约束、铰链支座约束。10.【答案】：剪力：横截面上平行且反向的内力。弯矩：横截面上的内力偶矩。剪力：作用于横截面上的剪力使梁段有顺时针转动趋势的为正，反之为负；弯矩：作用于横截面上的弯矩使梁段产生下凸趋势的为正，反之为负。11.【答案】：以沿梁轴线的横坐标x表示梁横截面的位置，以纵坐标表示相应横截面上的剪力或弯矩，该图形即为剪力图和弯矩图。剪力图：正的剪力画在x轴上方，负的剪力画在x轴下方。弯矩图：正的弯矩在x轴下方，负的弯矩画在x轴上方。12.【答案】：用一个状态的力去乘以另一状态的对应位移就构成了虚功。13.【答案】：结构刚度演算；分析超静定结构；分析大跨度结构施工中的初始形态。二、实例分析题：1.【解】：取小球为研究对象，单独画出小球。小球受到重力G的作用。与小球有直接联系的物体有绳索和光滑的墙面，这些与小球有直接联系的物体对小球都有约束反力。绳索对小球的约束反力T作用于A点，沿绳索的中心线，对小球是拉力。光滑的墙面对小球的约束反力N作用于它们的接触点，沿着接触面的公法线(公法线与墙面垂直，并过球心)，指向球心。小球的受力图如图1-1所示。图1-12.【解】：取重物为研究对象，受力图如图2-2（a）所示；取滑轮为研究对象，受力图如图2-2（b）所示；取BD杆为研究对象，受力图如图2-2（c）所示；取AB杆为研究对象，受力图如图2-2（d）所示；取整体为研究对象，受力图如图2-2（e）所示。（a）（b）（c）（d）（e）图2-23.【解】：（1）取小球A为研究对象（画分离体）。（2）画主动力：重力FP。（3）画约束反力：绳子的拉力为FT，光滑接触面的法向支持力为FN，作用线均通过球心。受力图如图3-3所示。图3-34.【解】：（1）取梁为研究对象。（2）画主动力：集中力F。（3）画约束反力：A处：FAx和FAyB处：FB。（a）（b）图4-4梁的受力如图4-4（a）所示。根据三力平衡汇交定理，最终可画出受力图如图4-4（b）所示。5.【解】：（1)求支座反力。首先假设反力方向如原图5-5(b)所示，以整根梁为研究对象。即HA方向与原假设方向相同。VA方向与原假设方向相同。VB方向与原假设方向相同。（2）计算截面上的内力取计算截面左侧为隔离体，如原图5(c)所示，则由静力平衡条件得：NX方向与原假设相反。图5-56.【解】在上题中已求出简支梁的支座反力，下面确定控制截面上的内力，该梁的控制截面包括支座A、支座B和梁的中点。支座A:根据静力平衡条件可求得其剪力QA=VA=6kN；该支座为铰支座且该支座处无外力偶作用，故其弯矩为零。支座B：同样可求得该处剪力QB=VB=6kN；MB=0。跨中：取跨中截面右侧为隔离体，内力方向如图6-6所示。根据静力平衡条件:得NX=P=4kN，方向与原假设相同。得QX=3×2-6=0由于该梁上承受均布荷载和一固定轴力，因此该梁各截面上的轴力为一常数，轴力图为一水平直线，剪力图为一倾抖直线，弯矩图为一抛物线，且在跨中处为最大值，如图6-6所示。图6-67.【解】：均布荷载q使梁在xy平面内弯曲，集中力F使梁在xz平面内弯曲，故为双向弯曲问题。两种荷载均使固定端截面产生最大弯矩，所以固定端截面是危险截面。由变形情况可知，在该截面上的A点处产生最大拉应力，B点处产生最大压应力，且两点处应力的数值相等。N/m2=107.7N/m2=107.7MPaMPaMPa8.【解】：第一步，考虑能否去简支。本例上部结构和地基以纯简支方式连接，所以可以不管地基只分析上部，如图8-8（a）所示。图8-8第二步，考虑能否去二元体。对于图8-8（a）所示的体系来说，BAG和CDJ是两个多元体，可以去掉，得到图8-8（b）所示的体系。第三步，运用两、三刚片规则分析图8-8（b）所示的体系。GHE是一个三角形，以此为基础加上二元体EJH后扩大成无多余约束的刚片GEJ，然后再加上两个二元体EBG和ECJ扩大成无多余约束的刚片BECJG。可以看出链杆BC是加在刚片BECJG内的一个多余约束。通过分析可以看出，该体系是具有一个多余约束的几何不变体系。9.【解】：(1)求截面C的剪力，以CD段杆件作为研究对象，将杆件从C处截开，并对CD杆件作受力图，如图9-9（a）所示。由竖直方向上的力平衡条件可得C截面的剪力为：FQC=10kN正号表明剪力和图中设定的方向相同。（a）（b）（C）图9-9（2）求截面B的弯矩，以AB段杆件作为研究对象，将杆件从B处截开，并对AB段杆件作受力图，如图9-9（b）所示。这时AB上有FVA、FQB、FNB和MB四个未知力。而平面任意力系的平衡条件只能提供三个独立的平衡方程，无法求解。为此需要先求支座反力FVA。（3）求支座反力，以整个梁AD段杆件作为研究对象作受力图，如图9-9（c）所示。由C点的力矩平衡条件可得：所以FVA=5kN现在再来考虑图9-9（b）所示AB杆的平衡。由B点的力矩平衡条件可得：所以MB=10kN·m方向和图中设定的相同。所以，梁C截面的剪力和B截面的弯矩分别为5kN和10kN·m，方向和图中设定的相同。10.【解】：画出的剪力图如图10-10（a）所示，弯矩图如图10-10（b）所示。（a）（b）图10