工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu)作業(yè)

1、工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu)作業(yè)一、選擇題1作用在同一剛體上的兩個力大小相等、方向相反、且沿著同一條作用線，這兩 個力是：（）A. 作用力與反作用力B. 平衡力C. 力偶2. 既能限制物體轉(zhuǎn)動，又能限制物體移動的約束是：（）A. 柔體約束B.固定端約束 C.活動鉸鏈約束3. 三種不同的截面形狀（圓形、正方形、空心圓）的等截面直桿，承受相同的軸向拉力P,比較材料用量，貝U 。（）A.正方形截面最省料B.圓形截面最省料C.空心圓截面最省料D.三者用料相同4. 拉桿的最危險截面一定是全桿中 的截面。（）A.軸力最大B.面積最小C. 應(yīng)力 最大 D.不能確定5. 為了保證桿件在外力作用下有足夠的強(qiáng)度， 桿件內(nèi)任

2、何截面的工作應(yīng)力應(yīng)小于 等于（）。A.危險應(yīng)力B.最小應(yīng)力C.允許應(yīng)力D.最大應(yīng)力6梁的內(nèi)力主要有。A.彎矩和剪力 B.軸力和扭矩C.彎矩和扭矩D.軸力和剪力7. 若梁的截面是T形截面，則截面上的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的數(shù)值。A.不同 B. 相同 C. 不一定（）8. 截面大小相等的兩根細(xì)長壓桿，形狀一為圓形，另一為圓環(huán)形，其它條件相同，為形的臨界力大。A.圓形的柔度大B. 圓形的回轉(zhuǎn)半徑大C.圓形的臨界力大D.圓形的臨界應(yīng)力大9. 兩端支承情況和截面形狀沿兩個方向不同的壓桿，總是沿著值大的方向失穩(wěn)。A.強(qiáng)度 B. 剛度 C. 柔度 D. 慣性矩10. 下列說法正確的是： 。A. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值要

3、大于荷載設(shè)計值B. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值要小于荷載設(shè)計值C. 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值要小于強(qiáng)度設(shè)計值D. 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值要大于強(qiáng)度設(shè)計值11混凝土保護(hù)層厚度是指A. 箍筋的外皮至混凝土外邊緣的距離B. 鋼筋的外皮至混凝土外邊緣的距離C. 縱向受力鋼筋截面形心至混凝土外邊緣的距離D. 箍筋的截面形心至混凝土外邊緣的距離二.填空題1. 平面匯交力系的合力對平面內(nèi)任一點(diǎn)之矩，等于各個分力對同一點(diǎn)的力矩的代數(shù)和。這就是合力矩定理。2. 平面一般力系平衡的充分和必要條件是：_刀Fx=O,刀Fy=O,刀m=。3. 設(shè)計構(gòu)件需滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性三個方面的要求。4. 強(qiáng)度條件能進(jìn)行三方面的計算：強(qiáng)度校核截面設(shè)計_ ;確定許可 載荷

4、_。5. 內(nèi)力圖的規(guī)律是：沒有外力作用的梁段，剪力圖為平行X軸的直線_，彎矩 圖為斜直線_。有集中力作用的截面，剪力圖有 突變，彎矩圖有轉(zhuǎn)折_。 有集中力偶作用的截面，剪力圖不變彎矩圖有突變。均布荷載作用的梁段， 剪力圖為斜直線，彎矩圖為拋物線_。剪力為零的截面，彎矩圖有極值_。6. 彎曲正應(yīng)力沿截面高度按_三角形規(guī)律分布：中性軸上c 為零，距中性軸最遠(yuǎn)的上下邊緣c 最大。7. 熱軋鋼筋是將鋼材在高溫狀瓦下軋制而成的。根據(jù)其強(qiáng)度 ，分為I ，n，m，w四個級別。隨著級別的提高，強(qiáng)度 _提高塑性降低。8. 軟鋼從開始加載到拉斷，有彈性階段_、_屈服階段_、強(qiáng)化階段 _、破 壞階段個階段。9. 永

5、久荷載標(biāo)準(zhǔn)值用符號_G_表示；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值用符號 _Q_表示。10. 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為_承載能力_極限狀態(tài)和 _正常使用_極限狀態(tài)兩種。 安全性是由結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 _承載能力_極限狀態(tài)計算來保證的；適用性是由正 常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算來保證的。11. 梁的單筋截面是指僅在 受拉區(qū)配置縱向受力鋼筋的截面，雙筋截面是指受拉區(qū)和受壓區(qū)都配置縱向受力鋼筋的截面。T形截面梁一般都是單筋截面，其原因是 T形梁受壓區(qū)很大，混凝土足夠承擔(dān) 壓力_，不必 再加受壓鋼筋。12. 矩形梁的截面高寬比h / b 一般為_2-3，T形梁的h / b 一般為。13. 混凝土保護(hù)層的作用是防止鋼筋銹蝕，并保證鋼筋和混凝土 牢固

6、粘結(jié)在一起。14. 受彎構(gòu)件正截面承載力計算時，要求 EWE b是為了防止超筋破壞_。15. 雙筋截面設(shè)計時，基本公式應(yīng)滿足適用條件式E<Eb,為了 _避免發(fā)生超筋破壞；為保證受壓鋼筋應(yīng)力能夠達(dá)到抗壓強(qiáng)度，基本公式適用條件為_X> 2's亠當(dāng)此條件不滿足時可近似地取X=2's計算，此時受拉鋼筋截面面積As= AdMfy(ho a's)16. 雙筋矩形截面中，配置受壓鋼筋的作用是1、承受較大的彎矩 2、承受異號彎矩用3、充分利用已預(yù)先配置的受壓區(qū)鋼筋_。形截面梁由 梁肋和翼緣兩部分組成。T形截面連續(xù)梁在負(fù)彎矩段，由于 翼緣處在受拉區(qū)，應(yīng)按矩形截面計算；在正彎矩

7、段，按T形截面計算。18. 在彎起縱向鋼筋時，為了保證斜截面有足夠的受彎承載力，必須把彎起鋼筋伸過其充分利用點(diǎn)至少后方可彎起。19. 當(dāng)軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比I。/b_W 8時，可不考慮向彎曲的影響，稱為_短 柱；當(dāng)柱過分細(xì)長時，受壓容易發(fā)生_壓彎破壞。20. 影響鋼筋混凝土軸心受壓柱穩(wěn)定系數(shù)©的主要因素是 長細(xì)比當(dāng)它_w8 時，可以不考慮縱向彎曲的影響，稱為短柱。當(dāng)>8時，©值隨。/b_的 增大而減小_。21. 區(qū)別大、小偏心受壓的關(guān)鍵是遠(yuǎn)離軸向壓力一側(cè)的鋼筋先 屈服_,還是靠近 軸向壓力一側(cè)的混凝土先壓碎_。鋼筋先屈服者為大偏心受壓，混凝土先一壓碎 者為小偏心受壓。

8、這與區(qū)別受彎構(gòu)件中 _適筋梁_和超筋梁的界限相 類似。22. 大偏心受壓破壞的主要特征是受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，混凝土壓區(qū)被壓 碎，受壓鋼筋也達(dá)到屈服強(qiáng)度，因此也稱其為受拉破壞。三作圖題1 用力的平行四邊形法則求以下兩力的合力2 試畫出如圖所示小球的受力圖1、據(jù)題意取小球 為研究對象；2、畫出主動力即 小球的重力G;3、畫出小球的約 束反力，拉力 Fa各尖角約束 力Fb；4、受力圖見左側(cè)。3.分別畫出圖中三個物體系中各桿件的受力圖和各物體系整體的受力圖。（注意有二力桿時的畫法。）4.桿件受力如圖所示，試求桿內(nèi)的軸力并作出軸力圖取截面右側(cè)為研究對象1 截面：FN仁 F4+P2-P1-P3=25K

9、N拉）2 截面：FN2=P2+P4-P3=45KN拉）3 截面：FN3=F4-P3=-15KN （壓）4 截面：FN4=P4=10KN 拉）P1=20KNP2=20KN單位:rc|P3=30KN取左側(cè)為研究對象1截面：FN仁P1=2OKN拉）2 截面：FN2=P1+P2=4OKN拉）3 截面：FN3=P1+P2-P3=10KN拉） 四.計算題1. 桿AO和桿B0相互以鉸O相連接，兩桿的另一端均用鉸連接在墻上。鉸O處掛一個重物Q= 50kN,如圖所示。試用解析法求桿 A0和桿B0所受的力.解：以點(diǎn)0為研究對象，受力如圖所示:列平衡方程，得刀 Fx=OF刀 Fy=O F 求解上式，得：bo Fao

10、COs60 =0AOsin60 Fc=OFaO= , FBO=2. 求圖示各梁的支座反力AB處的約束力解：受力分析，畫受力圖：由于 AB桿上僅有一個力偶負(fù)載, 組成一個力偶；受力圖如下：列平衡方程：刀 M=O m Fb x a=O F B=Pa/a=PFa= F b= =P3. 圖示各剛架的支座反力Er負(fù)2m解：取整個結(jié)構(gòu)為研究對象 畫受力圖。由刀FX = 0:Fax 20kN由刀MA = 0:OBF62FB 26.67kNFya 20 20 Fyb0Fay 13.33kN4. 圖示桁架的支座反力加OkN2 m2mpr叫刀 M=0得 40 X 2+ 20 X 4X 2- Fby X 4=0Fb

11、y=60KN(才刀 Fx=O得 Fax- 40= 0Fax=40KN(幵刀 Fy=0得 FAy- 20 X 4+ 60=0FAy=20KN()5. 作圖示階梯狀直桿的軸力圖，如橫截面的面積A1= 200mm2 A2=300mm2A3=400mm2求各橫截面上的應(yīng)力.解：（1）計算各段桿件橫截面上的軸力 利用截面法求得階梯桿各段的軸力（如圖）F1=-10KN （壓力），F(xiàn)2=-10-50=-60kN （壓力），F(xiàn)3=-10-50+20=-40KN （壓力）,(2)計算各段應(yīng)力Ai段：F1310 10A1200F2360 10A300F3340 10A2400MPa1A段:MPa2A段:MPa35

12、0MPa200MPa100MPa6.圖示雨篷結(jié)構(gòu)簡圖，水平粱AB上受均布荷載q= 10kN/ m的作用，B端用圓鋼解：1、求各點(diǎn)約束反力，以整個構(gòu)架為研究對象，受力如圖所示:4m列平衡方程刀 M=0 -3xF B(cosa 2x4xq =0求解上式，得：Fbc=(負(fù)號表示力的實(shí)際方向相反)2、確定鋼桿面積A由強(qiáng)度準(zhǔn)則：FbCA< 門得：a = F bc /門=160x10 6=(mm)3、確定鋼桿直徑d24 A 4 208.3 “由 A=n d /4得 d=”： 一=16.28mm取鋼桿的直徑d為17毫米。7.計算下列圖形對形心Zc軸的慣性矩。II 15emT卜8'亠 解：(1)

13、確定界面形心C的位置建立坐標(biāo)系Oyz,將截面分為兩個矩形1、2,其面積及各自的形心縱坐標(biāo)分別為:2A= 5X 20= 100cmyc1= 5+20/2 = 15cm2A=5X 15= 75cmyc2= 5/2 = 2.5cm由形心計算公式，組合截面形心 C的縱坐標(biāo)為A1 yc1 A2 yc2100 15 75 2.5100 759.64cm(2 )求截面對形心軸 zc的慣性矩I Z根據(jù)組合公式有:Izc Izc(1) IzC 2由平移軸公式有：I zC (1)=5 20312159.64 25 206.21 10cm4Izc(2)15 539.64 2.5 2 15 53.98 10cm48

14、用截面法求圖示各梁指定截面上的內(nèi)力1、 求支座反力。由于僅有Y軸荷載，故兩支座也僅有Y軸力。列平衡方程：刀Fy=0 F a P+ Fb =0EMa=0 F B X l P*a =0bPap解得：Fa =F B =0ll2、選A處1-1截面左段為研究對象以Q表示剪力，由平衡條件Fy 0可知由平衡方程確定剪力的大小及實(shí)際方向Fy Fa Q 0Q= FabPl由于1-1與A重合，又由平衡條件m1(F)0可知，M=02、選P處左段2-2截面為研究對象由平衡條件Fy0可知由平衡方程確定剪力FyFaQ= FabPl由平衡條件m2(F)0可知m2 Q2 aabP3、選P處右段bPal3-3截面為研究對象由平

15、衡條件Fy 0可知由平衡方程確定剪力 QF yF a P Q3 0Q= Fa P由平衡條件m3 Qa ai0可知abPbP p aPT ma(F)bPa9. 畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖SkN/mA)刀 Fx=0 得 Fax=0刀 Fy=0 得 Fay=0刀 Mo=0得 M=PX L十 2- P X L=- P X L十 2 (順時針)B)刀 Fx=0 得 Fax=0刀Fy=0得FAy+ F By =1結(jié)合下面的FAy =刀 Mo=0得 MA=FByX 2-1 X 1X 1 十 2=0 可推出 Fb=10. 圖示矩形截面懸臂梁，受均布荷栽作用，材料的容許應(yīng)力c 二10MPa其高 寬比為h: b

16、= 3: 2,試確定此梁橫截面尺寸。解：1）求支座反力M=lqx2 也2 2(3)求截面尺寸max得：麻67M b 一h=420mmMWz2.667 80 10610 106M (J =10kN/mtL丄1 14nt I由刀 FX = 0 Fax 0由刀 Fy = 0Fay q 丨 10 4 40 KNM=10X 4X 2 =80KN/m2)求最大剪力及彎矩Q=qx 10 4 40KN (0<x<4)1 2-10 42 80KN /m(0<x<4)26M 6M6M2.667M2233bhb (1.5b)2.25b b277.35 280mm11. 圖示外伸粱，由工字鋼

17、20b制成，已知L= 6m P= 30kN,q = 6kN/ m 材料的 容許應(yīng)力(T = 160MPa T = 90MPa試校核梁的強(qiáng)度.該梁強(qiáng)度安全12. 對以下各體系做幾何組成分析答：第一個為幾何可變體系，第二、三個皆為幾何不變體系13 .試作圖示剛架的M Q N圖20kN/m14. 試判斷圖示桿架中的零桿。15. 用截面法計算圖示桁架中指定桿件的內(nèi)力16. 兩端鉸支壓桿，材料為 Q235鋼，具有圖示四種截面形狀，截面面積均為X 103mrh試比較它們的臨界力。其中d2= 0. 7d1。提示公式找出來就指導(dǎo)臨界力的比值等于各截面慣性矩的比值，根據(jù)等截面求出上述截面尺寸的關(guān)系帶入慣性矩公式

18、就可以，17. 已知矩形截面簡支梁,截面尺寸（200*550）,持久承受跨中彎矩設(shè)計值。求鋼 筋截面面積As并繪出截面配筋圖。（資料：U級安全級別丫 0=、一類環(huán)境條件 c=25mm,砼等級為C20,fc = 10n/mm,鋼筋等級U級，fy=310n/mm： E b=,結(jié)構(gòu)系數(shù) Y d=） o解題：取 as=35mm h o= 550 35= 515mmdMfcbh。21.20 125 10610 200 5152 = °.28281. 1 2 s = 1.12 0.28280.3409 < E b=p = E f c/ f y =x 10/310 =% >P min=

19、%2A=p bho=%x 200x 515= 1133mm2A=1133mm18. 已知矩形截面簡支梁,截面尺寸（200*4500 ,持久承受跨中彎矩設(shè)計值。求鋼 筋截面面積As并繪出截面配筋圖。（資料：U級安全級別丫 o=、一類環(huán)境條件 c=25mm,砼等級為C25,鋼筋等級U級,E b=,結(jié)構(gòu)系數(shù)丫 d=）。解題：（1）取 as=60mm 貝U h°= 450 60= 390mm（2）驗(yàn)算是否需要配雙筋：dM2fcbho1.2 180=12.520.5680200 3902sb0.396 (查表 9 1)故須按雙筋截面配筋。(3)b =，即sb =oA'sdMf'y(h。 a's)sb fc bh01.2 180 106 0.396 12.5 200 39022594.5mm310 (390 35)(4) A(fc bhof'yA's) =(XX 200 X 390+ 310X) /3102=2305.5mm2A=2305.5mm19. 某偏心受壓柱bh=300X 450mm l °=4.5m,在使用期間承受永久荷載產(chǎn)生的軸 向力標(biāo)準(zhǔn)值 N=150kN,可變荷載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值 N=200kN,偏心矩e° =300mm采用對稱配筋，試對該截面進(jìn)行配筋設(shè)計。(資料：丫，丫 q=,H級安 全級別丫 o=