建筑结构力学原理实践题

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.下列关于建筑结构力学基本假设的描述，哪项是错误的？

A.杆件是刚性的

B.材料是均匀、各向同性的

C.忽略材料的粘滞性

D.杆件的变形是微小的

2.杆件在受力过程中，若杆件的应力状态是纯拉伸或纯压缩，则其应变为？

A.ε=σ/E

B.ε=F/A

C.ε=δ/L

D.ε=σ/EF/A

3.在结构力学中，下列哪种类型的变形不会引起结构的内力？

A.轴向拉伸

B.扭转

C.弯曲

D.平移

4.杆件在轴向受力时，若其轴向拉力为F，杆件长度为L，弹性模量为E，截面积为A，则杆件的轴向应变δ为？

A.δ=F/L

B.δ=F/A

C.δ=F/E

D.δ=F/LE

5.在梁的剪力图中，剪力最大值通常出现在？

A.支点处

B.中点处

C.跨中处

D.跨端处

6.关于梁的剪力图和弯矩图，以下哪个说法是正确的？

A.剪力图和弯矩图在任何点都是平行的

B.剪力图和弯矩图在任何点都是垂直的

C.剪力图和弯矩图在任何点都是斜交的

D.剪力图和弯矩图在任何点都是重合的

7.梁的挠曲线方程中，影响挠曲线形状的主要参数是？

A.材料的弹性模量

B.梁的截面积

C.梁的长度

D.梁的挠度

8.在结构力学中，下列哪种类型的结构属于超静定结构？

A.静定结构

B.静定结构加上一个可动支座

C.静定结构加上一个固定支座

D.静定结构加上一个可变荷载

答案及解题思路：

1.答案：A

解题思路：建筑结构力学的基本假设中，杆件不是刚性的，而是弹性的，因此选项A错误。

2.答案：C

解题思路：应变为变形量与原始长度的比值，纯拉伸或纯压缩时，应变ε=δ/L。

3.答案：D

解题思路：平移不会引起结构的内力，因为内力是由于力的作用而产生的，而平移不产生内力。

4.答案：A

解题思路：轴向应变δ=F/L，这是胡克定律的基本形式。

5.答案：A

解题思路：在支点处，由于支座的反力，剪力达到最大值。

6.答案：B

解题思路：剪力图和弯矩图在任何点都是垂直的，剪力是弯矩的导数。

7.答案：A

解题思路：梁的挠曲线形状主要由材料的弹性模量决定。

8.答案：C

解题思路：超静定结构是指支座反力或内力不能仅通过静力平衡方程确定的静定结构，增加一个固定支座会增加约束，导致超静定。二、填空题1.杆件在轴向受力时，其应力公式为\(\sigma=\frac{F}{A}\)。

2.梁的挠曲线方程为\(w=\frac{F_{y}x}{EI}\frac{M_{0}x^{3}}{6EI}\frac{F_{x}L^{2}}{6EI}x\frac{F_{x}x^{3}}{3EI}\frac{F_{y}x^{3}}{6EI}\)。

3.杆件的弹性模量E的单位是\(\text{Pa}(\text{帕斯卡})\)或\(\text{N/m}^2(\text{牛顿每平方米})\)。

4.在结构力学中，下列哪种类型的结构属于静定结构？答：平面刚架。

5.梁的剪力图和弯矩图中，剪力最大值通常出现在支座处。

6.在结构力学中，下列哪种类型的变形不会引起结构的内力？答：刚体位移。

7.杆件在轴向受力时，若其轴向拉力为F，杆件长度为L，弹性模量为E，截面积为A，则杆件的轴向应变δ为\(\delta=\frac{F}{EA}\)。

8.在结构力学中，下列哪种类型的结构属于超静定结构？答：平面超静定刚架。

答案及解题思路：

1.解题思路：根据轴向力的定义，应力是力除以面积，因此公式为\(\sigma=\frac{F}{A}\)。

2.解题思路：挠曲线方程是描述梁弯曲变形的方程，其中\(F_{y}\)是垂直于梁轴的力，\(M_{0}\)是弯矩，\(F_{x}\)是水平力，\(L\)是梁的长度，\(EI\)是梁的弯曲刚度。

3.解题思路：弹性模量是描述材料刚度的物理量，其单位是帕斯卡或牛顿每平方米。

4.解题思路：静定结构是指其内力可以通过静力学方程唯一确定的，平面刚架结构是常见的静定结构类型。

5.解题思路：剪力在支座处通常最大，因为支座是力的传递点。

6.解题思路：刚体位移不会引起内力，因为刚体不会因为位移而变形。

7.解题思路：轴向应变是轴向拉力引起的杆件长度变化与原始长度的比值，根据胡克定律，\(\delta=\frac{F}{EA}\)。

8.解题思路：超静定结构是指其内力不能仅通过静力学方程唯一确定的，平面超静定刚架因为具有多余的约束而属于超静定结构。三、简答题1.简述建筑结构力学的基本假设。

假设：连续性假设、小变形假设、平面截面假设、刚体假设、力的平移和叠加原理等。

2.简述杆件在轴向受力时的应力状态。

应力状态：轴向受力时，杆件横截面上的应力沿轴向分布，称为轴向应力。当杆件受轴向拉力时，应力为拉应力；受轴向压力时，应力为压应力。

3.简述梁的剪力图和弯矩图的绘制方法。

绘制剪力图：从支点开始，根据荷载和约束条件计算剪力变化，绘制剪力曲线。

绘制弯矩图：根据剪力图和荷载分布，计算弯矩变化，绘制弯矩曲线。

4.简述结构力学中静定结构和超静定结构的区别。

静定结构：结构中的未知数（反力、内力）数量等于结构方程数量。

超静定结构：结构中的未知数数量多于结构方程数量。

5.简述梁的挠曲线方程及其影响因素。

挠曲线方程：挠曲线方程描述了梁在弯曲过程中的挠度变化。其一般形式为y=f(x)，其中y为挠度，x为轴向距离。

影响因素：梁的几何尺寸（长度、截面惯性矩等）、材料的弹性模量、荷载类型和大小等。

答案及解题思路：

1.答案：

建筑结构力学的基本假设包括连续性假设、小变形假设、平面截面假设、刚体假设、力的平移和叠加原理等。

解题思路：

解答此题时，需对建筑结构力学的基本假设进行概述，并简述每项假设的具体含义。

2.答案：

杆件在轴向受力时，横截面上的应力沿轴向分布，称为轴向应力。受轴向拉力时，应力为拉应力；受轴向压力时，应力为压应力。

解题思路：

此题考查对轴向应力状态的掌握，需根据受力情况描述应力分布和类型。

3.答案：

绘制剪力图时，从支点开始，根据荷载和约束条件计算剪力变化，绘制剪力曲线。绘制弯矩图时，根据剪力图和荷载分布，计算弯矩变化，绘制弯矩曲线。

解题思路：

解答此题需描述剪力图和弯矩图的绘制步骤，强调计算剪力和弯矩的关键。

4.答案：

静定结构的未知数数量等于结构方程数量，超静定结构的未知数数量多于结构方程数量。

解题思路：

解答此题时，需明确静定结构和超静定结构的定义，并比较它们的未知数数量。

5.答案：

梁的挠曲线方程描述了梁在弯曲过程中的挠度变化，一般形式为y=f(x)。影响因素包括梁的几何尺寸、材料的弹性模量、荷载类型和大小等。

解题思路：

解答此题需概述挠曲线方程的含义，并列举影响挠曲线方程的主要因素。四、计算题1.轴向应变δ的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其轴向应变δ。

2.轴向应力σ的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其轴向应力σ。

3.轴向变形量Δ的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其轴向变形量Δ。

4.抗拉强度σb的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其抗拉强度σb。

5.剪切应力τ的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其剪切应力τ。

6.弯曲应力σ的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其弯曲应力σ。

7.挠曲线方程的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其挠曲线方程。

8.最大挠度δmax的计算

一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，受到轴向拉力F，求其最大挠度δmax。

答案及解题思路：

1.轴向应变δ的计算

答案：δ=F/(AE)

解题思路：轴向应变定义为材料长度的相对变化，计算公式为δ=ΔL/L，其中ΔL为轴向变形量。由胡克定律可知，ΔL=FL/AE，代入公式得到δ=F/(AE)。

2.轴向应力σ的计算

答案：σ=F/A

解题思路：轴向应力是单位面积上的轴向力，计算公式为σ=F/A。

3.轴向变形量Δ的计算

答案：Δ=FL/AE

解题思路：由胡克定律ΔL=FL/AE，轴向变形量Δ即为ΔL。

4.抗拉强度σb的计算

答案：σb=Fb/A

解题思路：抗拉强度是指材料在断裂前能承受的最大应力。计算公式为σb=Fb/A，其中Fb为抗断力。

5.剪切应力τ的计算

答案：τ=F/(2A)

解题思路：剪切应力是作用在材料上的剪切力除以面积，计算公式为τ=F/(2A)。

6.弯曲应力σ的计算

答案：σ=My/I

解题思路：弯曲应力是因弯曲引起的应力，计算公式为σ=My/I，其中M为弯矩，I为截面惯性矩。

7.挠曲线方程的计算

答案：w(x)=(Fx^3)/(3EI)

解题思路：挠曲线方程是描述杆件弯曲后变形的数学表达式。在弹性范围内，该方程为w(x)=(Fx^3)/(3EI)。

8.最大挠度δmax的计算

答案：δmax=(FL^4)/(384EI)

解题思路：最大挠度是指杆件弯曲后最大的位移。计算公式为δmax=(FL^4)/(384EI)。五、论述题1.论述建筑结构力学在工程实践中的应用。

【解题思路】

在工程实践中，建筑结构力学扮演着的角色。其应用主要包括以下几个方面：

结构设计的合理性验证：通过结构力学分析，保证设计结构在预期荷载下的安全性和稳定性。

材料选择与力学功能评估：基于结构力学原理，选择合适的材料，并评估其在结构中的作用。

结构加固与改造：对现有结构进行力学分析，以确定其加固或改造方案。

工程原因分析：在结构发生破坏时，利用结构力学知识分析原因。

2.论述结构力学中静定结构和超静定结构的区别及其在工程中的应用。

【解题思路】

静定结构和超静定结构在结构力学中有明显的区别，具体

静定结构：未知反力或内力的数目等于独立平衡方程的数目。

超静定结构：未知反力或内力的数目多于独立平衡方程的数目。

在工程中的应用包括：

静定结构常用于简单的建筑和桥梁等，因其设计相对简单。

超静定结构在复杂结构中应用广泛，如高层建筑、大型桥梁等，能提高结构的刚度和稳定性。

3.论述梁的剪力图和弯矩图的绘制方法及其在工程中的应用。

【解题思路】

梁的剪力图和弯矩图的绘制方法

剪力图：从左至右（或从右至左）依次计算每个截面的剪力，根据剪力的变化绘制出剪力图。

弯矩图：在剪力图的基础上，计算每个截面的弯矩，绘制出弯矩图。

在工程中的应用包括：

设计和评估梁的强度和稳定性。

分析和解决结构中的力学问题，如桥梁的振动和裂缝产生等。

4.论述杆件在轴向受力时的应力状态及其在工程中的应用。

【解题思路】

杆件在轴向受力时的应力状态主要分为以下几种：

轴向拉应力：杆件受轴向拉伸时产生的应力。

轴向压应力：杆件受轴向压缩时产生的应力。

在工程中的应用包括：

材料的选择和设计：根据杆件所受的轴向应力选择合适的材料。

结构的安全性评估：保证结构在轴向受力时不会发生破坏。

5.论述梁的挠曲线方程及其在工程中的应用。

【解题思路】

梁的挠曲线方程描述了梁在荷载作用下的弯曲变形情况，具体方程为：

δ=∫(M(x)/EI)dx

其中，δ为挠曲线，M(x)为弯矩，E为材料的弹性模量，I为截面的惯性矩。

在工程中的应用包括：

分析梁的变形和位移。

设计和优化梁的结构尺寸，以满足工程需求。

答案及解题思路：

1.【答案】建筑结构力学在工程实践中的应用主要包括结构设计的合理性验证、材料选择与力学功能评估、结构加固与改造以及工程原因分析。

2.【答案】静定结构未知反力或内力的数目等于独立平衡方程的数目，超静定结构则多于独立平衡方程的数目。在工程中，静定结构常用于简单的建筑和桥梁等，超静定结构在复杂结构中应用广泛。

3.【答案】梁的剪力图和弯矩图的绘制方法为：依次计算每个截面的剪力或弯矩，根据其变化绘制出相应的图形。在工程中用于设计和评估梁的强度和稳定性。

4.【答案】杆件在轴向受力时的应力状态包括轴向拉应力和轴向压应力。在工程中，根据轴向应力选择合适的材料，保证结构的安全性。

5.【答案】梁的挠曲线方程描述了梁在荷载作用下的弯曲变形情况。在工程中，用于分析梁的变形和位移，以及设计和优化梁的结构尺寸。

目录六、设计题1.杆件设计

1.1设计任务概述

1.2设计计算与步骤

1.2.1轴向应力计算

1.2.2轴向应变计算

1.2.3最大挠度计算

2.梁设计

2.1设计任务概述

2.2设计计算与步骤

2.2.1最大挠度计算

2.2.2最大弯曲应力计算

2.2.3剪力图和弯矩图设计

答案及解题思路：

1.杆件设计

答案：

（1）轴向应力σ≤F/A；

（2）轴向应变δ≤(F/A)/E；

（3）最大挠度δmax≤(4F^3L^3)/(3EI)。

解题思路：

根据轴向应力公式σ=F/A计算最大应力；

根据胡克定律计算轴向应变δ；

根据最大挠度公式δmax=(4F^3L^3)/(3EI)计算最大挠度，其中E为弹性模量，I为截面的惯性矩。

2.梁设计

答案：

（1）最大挠度δmax≤(5ML^3)/(384EI)；

（2）最大弯曲应力σ≤(Mw)/(Ib)；

（3）剪力图和弯矩图的设计需遵循工程规范，保证满足工程要求。

解题思路：

根据最大挠度公式δmax=(5ML^3)/(384EI)计算最大挠度；

根据最大弯曲应力公式σ=(Mw)/(Ib)计算最大弯曲应力，其中w为梁的宽度，b为梁的高度；

设计剪力图和弯矩图，遵循工程规范，保证结构稳定性与安全性。七、实验题1.实验目的

验证杆件在轴向受力时的应力应变关系。

2.实验内容

将一根长度为L，弹性模量为E，截面积为A的杆件，