建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與識(shí)圖 第2版 習(xí)題答案 模塊1 同步訓(xùn)練答案

同步訓(xùn)練答案模塊1建筑力學(xué)基本知識(shí)第頁(yè)模塊1同步訓(xùn)練答案一、簡(jiǎn)答題1.【答案】：力是物體與物體之間的相互作用。其三要素為：力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)。2.【答案】：二力平衡公理中的兩個(gè)力是作用于同一物體、等值、反向、共線。兩個(gè)力作用于同一物體。作用力與反作用力公理中的兩個(gè)力是作用于不同的兩個(gè)物體、等值、反向、共線。兩個(gè)力作用于不同的兩個(gè)物體。 3.【答案】：作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為一個(gè)力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示。不一定。4.【答案】：固定鉸支座、固定端支座、可動(dòng)鉸支座。固定鉸支座反力在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)，通過鉸心，且方向未定?？蓜?dòng)鉸支座的反力通過銷釘中心，并垂直于支承面，指向未定。固定端支座反力為兩個(gè)相互垂直的分力和一個(gè)約束力偶，其指向和大小未定。5.【答案】：外力是指外部物體對(duì)物體產(chǎn)生的作用；內(nèi)力是指物體內(nèi)部各部分之間產(chǎn)生的相互作用力；應(yīng)力是指內(nèi)力在截面某一點(diǎn)處的分布集度。6.【答案】：柔體約束、光滑接觸面約束、光滑圓柱鉸鏈約束、鏈桿約束、鉸鏈支座約束。柔體約束的反力為拉力，沿著柔體的中心線背離被約束的物體。光滑接觸面約束反力為壓力，通過接觸點(diǎn)，沿著接觸面的公法線方向指向被約束的物體。光滑圓柱鉸鏈約束反力方向待定。鏈桿約束反力方向待定。鉸鏈支座約束反力方向待定。7.【答案】：桿件是材料力學(xué)中的主要研究對(duì)象。工程中，通常將長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向尺寸的構(gòu)件稱為桿件。其幾何特征：橫截面是與桿長(zhǎng)方向垂直的截面，而軸線是各截面形心的連線。8．【答案】：軸向拉伸或壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲。結(jié)構(gòu)柱子主要是軸向壓縮變形；用螺栓連接兩個(gè)構(gòu)件的連接件中的螺桿主要是剪切變形；汽車方向盤的軸主要是扭轉(zhuǎn)變形；建筑中的梁、板構(gòu)件主要是彎曲變形。9.【答案】：自由度是指確定體系位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。減少體系自由度的裝置稱為約束。工程中常見的約束有柔體約束、光滑接觸面約束、光滑圓柱鉸鏈約束、鏈桿約束、鉸鏈支座約束。10.【答案】：剪力：橫截面上平行且反向的內(nèi)力。彎矩：橫截面上的內(nèi)力偶矩。剪力：作用于橫截面上的剪力使梁段有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)的為正，反之為負(fù)；彎矩：作用于橫截面上的彎矩使梁段產(chǎn)生下凸趨勢(shì)的為正，反之為負(fù)。11.【答案】：以沿梁軸線的橫坐標(biāo)x表示梁橫截面的位置，以縱坐標(biāo)表示相應(yīng)橫截面上的剪力或彎矩，該圖形即為剪力圖和彎矩圖。剪力圖：正的剪力畫在x軸上方，負(fù)的剪力畫在x軸下方。彎矩圖：正的彎矩在x軸下方，負(fù)的彎矩畫在x軸上方。12.【答案】：用一個(gè)狀態(tài)的力去乘以另一狀態(tài)的對(duì)應(yīng)位移就構(gòu)成了虛功。13.【答案】：結(jié)構(gòu)剛度演算；分析超靜定結(jié)構(gòu)；分析大跨度結(jié)構(gòu)施工中的初始形態(tài)。二、實(shí)例分析題：1.【解】：取小球?yàn)檠芯繉?duì)象，單獨(dú)畫出小球。小球受到重力G的作用。與小球有直接聯(lián)系的物體有繩索和光滑的墻面，這些與小球有直接聯(lián)系的物體對(duì)小球都有約束反力。繩索對(duì)小球的約束反力T作用于A點(diǎn)，沿繩索的中心線，對(duì)小球是拉力。光滑的墻面對(duì)小球的約束反力N作用于它們的接觸點(diǎn)，沿著接觸面的公法線(公法線與墻面垂直，并過球心)，指向球心。小球的受力圖如圖1-1所示。圖1-12.【解】：取重物為研究對(duì)象，受力圖如圖2-2（a）所示；取滑輪為研究對(duì)象，受力圖如圖2-2（b）所示；取BD桿為研究對(duì)象，受力圖如圖2-2（c）所示；取AB桿為研究對(duì)象，受力圖如圖2-2（d）所示；取整體為研究對(duì)象，受力圖如圖2-2（e）所示。（a）（b）（c）（d）（e）圖2-23.【解】：（1）取小球A為研究對(duì)象（畫分離體）。（2）畫主動(dòng)力：重力FP。（3）畫約束反力：繩子的拉力為FT，光滑接觸面的法向支持力為FN，作用線均通過球心。受力圖如圖3-3所示。圖3-34.【解】：（1）取梁為研究對(duì)象。（2）畫主動(dòng)力：集中力F。（3）畫約束反力：A處：FAx和FAyB處：FB。（a）（b）圖4-4梁的受力如圖4-4（a）所示。根據(jù)三力平衡匯交定理，最終可畫出受力圖如圖4-4（b）所示。5.【解】：（1)求支座反力。首先假設(shè)反力方向如原圖5-5(b)所示，以整根梁為研究對(duì)象。即HA方向與原假設(shè)方向相同。VA方向與原假設(shè)方向相同。VB方向與原假設(shè)方向相同。（2）計(jì)算截面上的內(nèi)力取計(jì)算截面左側(cè)為隔離體，如原圖5(c)所示，則由靜力平衡條件得：NX方向與原假設(shè)相反。圖5-56.【解】在上題中已求出簡(jiǎn)支梁的支座反力，下面確定控制截面上的內(nèi)力，該梁的控制截面包括支座A、支座B和梁的中點(diǎn)。支座A:根據(jù)靜力平衡條件可求得其剪力QA=VA=6kN；該支座為鉸支座且該支座處無外力偶作用，故其彎矩為零。支座B：同樣可求得該處剪力QB=VB=6kN；MB=0?？缰校喝】缰薪孛嬗覀?cè)為隔離體，內(nèi)力方向如圖6-6所示。根據(jù)靜力平衡條件:得NX=P=4kN，方向與原假設(shè)相同。得QX=3×2-6=0由于該梁上承受均布荷載和一固定軸力，因此該梁各截面上的軸力為一常數(shù)，軸力圖為一水平直線，剪力圖為一傾抖直線，彎矩圖為一拋物線，且在跨中處為最大值，如圖6-6所示。圖6-67.【解】：均布荷載q使梁在xy平面內(nèi)彎曲，集中力F使梁在xz平面內(nèi)彎曲，故為雙向彎曲問題。兩種荷載均使固定端截面產(chǎn)生最大彎矩，所以固定端截面是危險(xiǎn)截面。由變形情況可知，在該截面上的A點(diǎn)處產(chǎn)生最大拉應(yīng)力，B點(diǎn)處產(chǎn)生最大壓應(yīng)力，且兩點(diǎn)處應(yīng)力的數(shù)值相等。N/m2=107.7N/m2=107.7MPaMPaMPa8.【解】：第一步，考慮能否去簡(jiǎn)支。本例上部結(jié)構(gòu)和地基以純簡(jiǎn)支方式連接，所以可以不管地基只分析上部，如圖8-8（a）所示。圖8-8第二步，考慮能否去二元體。對(duì)于圖8-8（a）所示的體系來說，BAG和CDJ是兩個(gè)多元體，可以去掉，得到圖8-8（b）所示的體系。第三步，運(yùn)用兩、三剛片規(guī)則分析圖8-8（b）所示的體系。GHE是一個(gè)三角形，以此為基礎(chǔ)加上二元體EJH后擴(kuò)大成無多余約束的剛片GEJ，然后再加上兩個(gè)二元體EBG和ECJ擴(kuò)大成無多余約束的剛片BECJG?？梢钥闯鲦湕UBC是加在剛片BECJG內(nèi)的一個(gè)多余約束。通過分析可以看出，該體系是具有一個(gè)多余約束的幾何不變體系。9.【解】：(1)求截面C的剪力，以CD段桿件作為研究對(duì)象，將桿件從C處截開，并對(duì)CD桿件作受力圖，如圖9-9（a）所示。由豎直方向上的力平衡條件可得C截面的剪力為：FQC=10kN正號(hào)表明剪力和圖中設(shè)定的方向相同。（a）（b）（C）圖9-9（2）求截面B的彎矩，以AB段桿件作為研究對(duì)象，將桿件從B處截開，并對(duì)AB段桿件作受力圖，如圖9-9（b）所示。這時(shí)AB上有FVA、FQB、FNB和MB四個(gè)未知力。而平面任意力系的平衡條件只能提供三個(gè)獨(dú)立的平衡方程，無法求解。為此需要先求支座反力FVA。（3）求支座反力，以整個(gè)梁AD段桿件作為研究對(duì)象作受力圖，如圖9-9（c）所示。由C點(diǎn)的力矩平衡條件可得：所以FVA=5kN現(xiàn)在再來考慮圖9-9（b）所示AB桿的平衡。由B點(diǎn)的力矩平衡條件可得：所以MB=10kN·m方向和圖中設(shè)定的相同。所以，梁C截面的剪力和B截面的彎矩分別為5kN和10kN·m，方向和圖中設(shè)定的相同。10.【解】：畫出的剪力圖如圖10-10（a）所示，彎矩圖如圖10-10（b）所示。（a）（b）圖10