建筑学结构力学与建筑设计知识点梳理

建筑学结构力学与建筑设计知识点梳理姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、填空题1.建筑结构力学中，根据结构受力情况，可将结构分为静定结构和超静定结构。

2.建筑结构中的梁是承受竖向荷载的主要构件。

3.在平面体系力学中，若两根直杆连接于一点，称为铰接点。

4.结构在受力过程中，当应力达到某一数值时，将产生塑性变形现象。

5.钢筋混凝土结构的抗压强度远高于混凝土材料的抗压强度。

答案及解题思路：

答案：

1.静定结构超静定结构

2.梁

3.铰接点

4.塑性变形

5.混凝土材料的抗压强度

解题思路：

1.在建筑结构力学中，静定结构和超静定结构的划分依据是结构的约束条件和内力分布。静定结构具有唯一确定的反力和内力，而超静定结构在保持平衡的条件下，有多个未知反力和内力。

2.梁作为一种常见的建筑构件，主要承受竖向荷载，如楼面、屋顶的荷载，其结构特点是跨度大、支点距离小。

3.平面体系力学中的铰接点是指两个或多个杆件在一点连接，此点无转动约束，因此称为铰接点。

4.结构在受力过程中，当应力达到材料的屈服点时，会产生塑性变形。这种现象说明结构在继续加载的情况下，会永久变形。

5.钢筋混凝土结构中，钢筋的抗拉强度远高于混凝土的抗拉强度，而混凝土的抗压强度则高于其抗拉强度。因此，钢筋混凝土结构主要依靠混凝土提供抗压能力，钢筋提供抗拉能力。二、选择题1.在建筑结构力学中，以下哪种类型结构在受力过程中，不会发生内力传递？

A.简支梁

B.钢筋混凝土柱

C.桁架

D.悬臂梁

2.以下哪种构件属于压杆？

A.简支梁

B.钢筋混凝土柱

C.拱

D.墙体

3.下列哪种情况会导致结构失稳？

A.荷载增加

B.材料强度降低

C.结构刚度降低

D.以上都是

4.以下哪种材料在建筑结构中具有较高的弹性模量？

A.混凝土

B.钢材

C.木材

D.砌体

5.以下哪种结构属于平面体系？

A.三维框架

B.单层厂房

C.多层住宅

D.桥梁

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：悬臂梁由于一端固定、一端自由，因此在受力过程中不会将内力传递给固定端，故选项D为正确答案。

2.答案：B

解题思路：压杆是一种受到轴向压力作用的主要构件，其特点是在压力作用下会产生压缩变形，因此钢筋混凝土柱作为一种受压构件，属于压杆。

3.答案：D

解题思路：结构失稳是指在正常受力情况下，由于材料强度或结构刚度降低等原因，导致结构发生过大变形或破坏的现象。因此，荷载增加、材料强度降低以及结构刚度降低均可能导致结构失稳，故选项D为正确答案。

4.答案：B

解题思路：弹性模量是衡量材料刚度的指标，不同材料具有不同的弹性模量。钢材在建筑结构中具有较高的弹性模量，因此选项B为正确答案。

5.答案：B

解题思路：平面体系是指在二维空间内的结构体系，如单层厂房通常是由多个平面组成的。三维框架、多层住宅和桥梁都属于三维空间结构，因此选项B为正确答案。三、判断题1.建筑结构力学的研究目的是为了提高结构的安全性和经济性。（√）

解题思路：建筑结构力学的研究旨在通过理论分析和实验验证，保证建筑结构在承受各种荷载时能够保持稳定，同时考虑成本控制，以达到既安全又经济的目的。

2.在建筑结构中，剪力是垂直于杆件轴线方向的力。（×）

解题思路：剪力是指作用在杆件上的平行于杆件轴线方向的力，而非垂直。在建筑结构中，剪力通常与剪力墙、梁等构件的剪切变形有关。

3.建筑结构中的内力仅与外力有关，与材料性质无关。（×）

解题思路：建筑结构中的内力不仅与外力有关，还与材料的性质密切相关。材料强度、弹性模量等特性直接影响结构内力的分布和大小。

4.结构的刚度与结构的稳定性密切相关。（√）

解题思路：结构的刚度是指结构抵抗变形的能力，而结构的稳定性是指结构在受到外力作用时保持平衡的能力。刚度越大，结构越不易变形，从而提高稳定性。

5.在建筑结构中，梁、柱、墙等构件的受力特点相同。（×）

解题思路：在建筑结构中，梁、柱、墙等构件的受力特点各不相同。梁主要承受弯矩和剪力；柱主要承受轴向力和弯矩；墙则主要承受剪力和轴力。构件的受力特点取决于其几何形状和材料特性。四、简答题1.简述结构力学的研究内容。

结构力学主要研究结构在各种载荷作用下的内力、变形和稳定性。具体内容包括：

结构的静力学分析：研究结构在外力作用下的平衡状态，包括内力、位移、应力等。

结构的动力学分析：研究结构在动力载荷作用下的响应，包括自振频率、振型、动力响应等。

结构的稳定性分析：研究结构在载荷作用下发生失稳的临界条件和预防措施。

2.简述结构受力分析方法。

结构受力分析方法包括：

手工计算法：利用结构力学基本理论，通过计算得到结构内力和位移。

计算机辅助设计法：利用结构分析软件，进行结构受力分析，得到结构内力和位移。

3.简述建筑结构设计的基本原则。

建筑结构设计应遵循以下基本原则：

安全性原则：保证结构在各种载荷作用下不发生破坏，保证结构的安全性。

适用性原则：满足结构的功能要求，适应使用环境。

经济性原则：在满足安全性和适用性的前提下，尽量降低结构成本。

美观性原则：结构形式美观大方，与建筑风格协调。

4.简述结构失稳的成因及预防措施。

结构失稳的成因包括：

材料功能劣化：材料强度降低，导致结构承载力不足。

结构设计不合理：结构形式、材料选择等不合理，导致结构失稳。

施工质量不良：施工过程中出现缺陷，导致结构失稳。

预防措施包括：

优化结构设计：合理选择结构形式、材料，保证结构稳定性。

严格控制施工质量：保证施工过程中的各项指标符合设计要求。

加强材料检验：保证材料质量满足设计要求。

5.简述结构设计中常用的材料及特点。

结构设计中常用的材料包括：

钢材：具有良好的强度、韧性和可塑性，适用于大型、重型结构。

混凝土：具有较好的抗压强度和耐久性，适用于一般建筑结构。

砌体：抗压强度较低，适用于轻质结构。

木材：具有良好的可塑性和装饰性，适用于室内装饰和轻型结构。

答案及解题思路：

1.答案：结构力学研究内容包括结构的静力学分析、动力学分析和稳定性分析。

解题思路：根据结构力学的基本内容，列举其研究方向。

2.答案：结构受力分析方法包括手工计算法和计算机辅助设计法。

解题思路：根据结构力学分析方法，列举其具体方法。

3.答案：建筑结构设计的基本原则包括安全性、适用性、经济性和美观性。

解题思路：根据建筑结构设计的基本要求，列举其设计原则。

4.答案：结构失稳的成因包括材料功能劣化、结构设计不合理和施工质量不良。预防措施包括优化结构设计、严格控制施工质量和加强材料检验。

解题思路：根据结构失稳的成因和预防措施，分别列举其内容和具体措施。

5.答案：结构设计中常用的材料包括钢材、混凝土、砌体和木材，具有各自的强度、韧性和可塑性等特点。

解题思路：根据结构设计常用的材料，列举其种类和特点。五、计算题1.某简支梁受力如图，求梁的最大弯矩及剪力。

梁的最大弯矩及剪力

2.某单层厂房的屋盖采用钢筋混凝土框架结构，已知屋盖跨度为6m，求框架柱的轴力。

框架柱的轴力

3.某三层住宅建筑的楼面采用现浇钢筋混凝土楼板，已知楼面荷载为3.0kN/m²，求楼板的厚度。

楼板的厚度

4.某钢结构的支撑系统受力如图，求支撑杆的内力。

支撑杆的内力

5.某拱桥结构受力如图，求拱脚处的水平反力及竖向反力。

拱脚处的水平反力及竖向反力

答案及解题思路：

1.某简支梁受力如图，求梁的最大弯矩及剪力。

答案：最大弯矩为Mmax=20kN·m，最大剪力为Vmax=15kN。

解题思路：分析梁的受力情况，计算各段弯矩和剪力，然后通过比较各段弯矩和剪力的大小，确定最大弯矩和最大剪力。

2.某单层厂房的屋盖采用钢筋混凝土框架结构，已知屋盖跨度为6m，求框架柱的轴力。

答案：框架柱的轴力为N=120kN。

解题思路：根据屋盖的受力情况和框架结构的传力过程，计算出柱子的受力，从而得到框架柱的轴力。

3.某三层住宅建筑的楼面采用现浇钢筋混凝土楼板，已知楼面荷载为3.0kN/m²，求楼板的厚度。

答案：楼板厚度为h=150mm。

解题思路：根据楼面荷载、楼板材料的允许应力以及楼板的传力要求，计算出楼板的厚度。

4.某钢结构的支撑系统受力如图，求支撑杆的内力。

答案：支撑杆的内力为F=50kN。

解题思路：根据支撑系统的受力情况和力的平衡条件，分析支撑杆的受力，计算出支撑杆的内力。

5.某拱桥结构受力如图，求拱脚处的水平反力及竖向反力。

答案：拱脚处的水平反力为H=100kN，竖向反力为V=300kN。

解题思路：根据拱桥的受力情况和力的平衡条件，分析拱脚处的受力，计算出水平反力和竖向反力。六、论述题1.论述结构设计中材料选择的重要性。

论述内容：

在建筑结构设计中，材料选择是的环节。材料的选择直接影响到结构的功能、耐久性、经济性和安全性。对材料选择重要性的详细论述：

功能与耐久性：不同材料具有不同的物理和化学功能，如强度、刚度、耐腐蚀性等。选择合适的材料可以保证结构在预期的使用年限内保持良好的功能。

经济性：材料成本是建筑项目预算的重要组成部分。合理选择材料可以在保证结构功能的前提下，降低成本。

安全性：材料的选择直接关系到结构的安全性。例如在地震多发区，应选择具有良好抗震功能的材料。

环境影响：材料的生产和使用对环境有一定的影响。选择环保材料有助于减少建筑对环境的负面影响。

解题思路：

阐述材料选择对结构功能、耐久性、经济性和安全性的影响。结合实际案例，如某大型桥梁或高层建筑，说明材料选择的重要性。提出材料选择时应考虑的因素和建议。

2.论述建筑结构稳定性在工程设计中的重要性。

论述内容：

建筑结构的稳定性是工程设计中的核心问题之一。对结构稳定性重要性的详细论述：

安全性：结构稳定性直接关系到建筑物的安全性，包括抵抗自然灾害（如地震、台风）和人为破坏的能力。

功能性：稳定的结构可以保证建筑物的正常使用，避免因结构变形或破坏导致的结构失效。

耐久性：稳定的结构可以延长建筑物的使用寿命，减少维修和更换成本。

解题思路：

阐述结构稳定性对安全、功能和耐久性的影响。结合实际案例，如某高层建筑或大跨度桥梁，说明结构稳定性在工程设计中的重要性。提出保证结构稳定性的设计原则和方法。

3.论述建筑结构设计中，结构布置的合理性。

论述内容：

结构布置的合理性是建筑结构设计的关键。对结构布置合理性的详细论述：

功能需求：结构布置应满足建筑物的功能需求，如空间布局、荷载分布等。

经济性：合理的结构布置可以降低材料消耗和施工难度，从而降低成本。

安全性：结构布置应保证结构在受到荷载作用时，能够均匀传递并抵抗变形。

解题思路：

阐述结构布置对功能、经济性和安全性的影响。结合实际案例，如某住宅楼或办公楼，说明结构布置的合理性。提出结构布置时应考虑的因素和建议。

4.论述建筑结构设计中，结构计算方法的选择。

论述内容：

结构计算方法的选择对建筑结构设计的准确性。对结构计算方法选择重要性的详细论述：

准确性：不同的计算方法适用于不同的结构类型和荷载条件，选择合适的计算方法可以保证结构设计的准确性。

效率：合理的计算方法可以提高设计效率，缩短设计周期。

经济性：计算方法的选择也会影响设计成本。

解题思路：

阐述结构计算方法对准确性、效率和成本的影响。结合实际案例，如某工业厂房或体育场馆，说明结构计算方法选择的重要性。提出选择结构计算方法时应考虑的因素和建议。

5.论述建筑结构设计中，施工工艺与结构设计的协调性。

论述内容：

施工工艺与结构设计的协调性是保证建筑项目顺利进行的关键。对施工工艺与结构设计协调性重要性的详细论述：

施工质量：协调性好的施工工艺可以保证施工质量，避免因施工不当导致的结构问题。

施工进度：合理的施工工艺可以加快施工进度，保证项目按时完成。

成本控制：协调性好的施工工艺可以降低施工成本。

解题思路：

阐述施工工艺与结构设计协调性对施工质量、进度和成本的影响。结合实际案例，如某住宅小区或商业综合体，说明施工工艺与结构设计协调性的重要性。提出提高施工工艺与结构设计协调性的措施和建议。

答案及解题思路：

答案：

解题思路：

每个论述题的解题思路已在论述内容中详细阐述，包括阐述影响、结合实际案例和提出建议等方面。七、应用题1.某建筑高度为60m，要求计算该建筑的抗侧力系数。

解题步骤：

1.确定建筑高度H=60m。

2.根据建筑高度和设计规范确定适用的抗侧力系数计算公式。

3.假设建筑物为框架结构，使用公式K=γH/L，其中γ为高度系数，L为建筑物的长边。

4.查阅规范获取高度系数γ的值。

5.代入数据计算抗侧力系数K。

解题思路：

该题主要考查学生对建筑结构抗侧力系数计算的理解和应用。通过了解建筑物高度和结构类型，结合规范中的相关公式，计算抗侧力系数。

2.某建筑物的屋顶采用钢结构，已知屋顶面积为800m²，要求计算屋面梁的截面尺寸。

解题步骤：

1.确定屋顶面积A=800m²。

2.根据屋顶荷载和规范要求，计算屋面梁的弯矩M。

3.假设屋面梁为简支梁，使用公式M=ql²/8，其中q为均布荷载，l为梁的跨度。

4.选择合适的梁截面尺寸，保证梁截面承载力满足设计要求。

5.根据所选截面尺寸，计算梁的抗弯截面模量W。

解题思路：

本题主要考查学生对钢结构设计的基本概念和梁的截面尺寸计算。通过确定屋顶荷载和计算弯矩，选择合适的梁截面尺寸，保证梁在受力时的安全性和可靠性。

3.某住宅建筑的墙体采用砖混结构，已知墙体厚度为370mm，要求计算墙体的抗侧力系数。

解题步骤：

1.确定墙体厚度t=370mm。

2.根据墙体材料和规范要求，确定墙体的抗压强度f_c。

3.使用公式K=f_ct，计算墙体的抗侧力系数K。

解题思路：

该题主要考查学生对墙体结构设计的基本概念和抗侧力系数的计算方法。通过了解墙体材料强度和厚度，根据公式计算抗侧力系数。

4.某桥梁的跨度为30m，要求计算该桥梁的主梁截面尺寸。

解题步骤：

1.确定桥梁跨度L=30m。

2.根据桥梁荷载和规范要求，计算主梁的弯矩M。

3.假设主梁为简