1、郑州大学现代远程教育结构力学课程学习指导书( 本科)作者：樊友景郑州大学土木工程学院结构力学课程学习指导书第一章 绪论一、本章学习目标：1、了解结构力学的任务，及其与其他课程间的关系、常见杆件结构的类型。2、掌握结构计算简图的概念和确定计算简图的原则。3、掌握杆件结构的支座分类及结点分类。掌握杆件结构的支座和结点的受力性能和约束性质。 。二、本章重点、要点：1、识记：各种支座能产生的反力，全铰与半铰的区别，计算简图的含义，确定计算简图的原则。2、领会：铰结点、刚结点和组合结点的受力特征和变形特征。第二章 平面体系的几何组成分析一、本章学习目标：1、理解几何不变体系、几何可变体系、刚片、自由度和
2、计算自由度、约束等概念并理解瞬变体系和常变体系的区别。2、掌握无多余约束的几何不变体系的几何组成规则，并能运用这些规则分析体系的几何组成。3、理解体系的几何特性与静力特性。二、本章重点、要点：1、识记：几何不变体系、几何可变体系、常变体系、瞬变体系的概念；可用作建筑结构的体系；自由度、刚片、约束的概念；把复铰折算成单铰的算式；无多余约束的几何不变体系的组成规则；二元体的概念。2、领会：点与刚片的自由度；连杆、单铰的约束作用；虚铰的概念及其约束作用。静定结构的几何特性和静力特性。3、应用：体系的几何组成分析。三、本章练习题：1、判断题1.1 多余约束是体系中不需要的约束。 （ ）1.2 瞬变体系
3、在很小的荷载作用下会产生很大的内力，所以不能作为结构使用。 （ ）1.3 两根链杆的约束作用相当于一个单铰。 （ ）1.4 每一个无铰封闭框都有三个多余约束。 （ ）1.5 连接四个刚片的复铰相当于四个约束。 （ ） 1.6 图示体系是由三个刚片用三个共线的铰 ABC 相连，故为瞬变体系。 （ ）1.7 图示体系是由三个刚片用三个共线的铰 ABC 相连，故为瞬变体系。 （ ）2、单项选择题2.1 将三刚片组成无多余约束的几何不变体系，必要的约束数目是几个 （ ）A 2 B 3 C 4 D 62.2 三刚片组成无多余约束的几何不变体系，其联结方式是 （ ）A 以任意的三个铰相联 B 以不在一条线
4、上三个铰相联C 以三对平行链杆相联 D 以三个无穷远处的虚铰相联 2.3 瞬变体系在一般荷载作用下 （ ）A 产生很小的内力 B 不产生内力C 产生很大的内力 D 不存在静力解答 2.4 从一个无多余约束的几何不变体系上去除二元体后得到的新体系是 （ ）A 无多余约束的几何不变体系 B 有多余约束的几何不变体系C 几何可变体系 D 几何瞬变体系2.5 图示体系属于 （ ）A 静定结构 B 超静定结构 C 常变体系 D 瞬变体系2.6 图示体系属于 （ ）A 无多余约束的几何不变体系 B 有多余约束的几何不变体系C 有多余约束的几何可变体系 D 瞬变体系2.7 不能作为建筑结构使用的是 （ ）A
5、 无多余约束的几何不变体系 B 有多余约束的几何不变体系C 几何不变体系 D 几何可变体系 2.8 一根链杆 （ ）A 可减少两个自由度 B 有一个自由度C 有两个自由度 D 可减少一个自由度2.9 图示体系是 （ ）A 瞬变体系 B 有一个自由度和一个多余约束的可变体系C 无多余约束的几何不变体系 D 有两个多余约束的几何不变体系题 1.7 图A题 1.6 图 CABB C题 2.5 图 题 2.6 图题 2.9 图 题 2.10 图2.10 图示体系是 （ ）A 瞬变体系 B 有一个自由度和一个多余约束的可变体系C 无多余约束的几何不变体系 D 有两个多余约束的几何不变体系2.11 下列那
6、个体系中的 1 点不是二元体 （ ）3、分析题3.1 对图示体系进行几何组成分析。3.2 对图示体系进行几何组成分析。四.答案与解答 1、判断题1.1 多余约束的存在要影响体系的受力性能和变形性能，是有用的。 1.2 1.3 连接两刚片的两根不共线的链杆相当于一个单铰（瞬铰）的约束作用。1.4 1.5 相当于（ 41）=3 个单铰，相当于 6 个约束。1.6 BC 杆使用两次。将刚片视为链杆，去除二元体后剩下体系如题 1.6 答图所示，有一个自由度。1.7 AB 杆不能既作为刚片的一部分又作为刚片、连接链杆。去除二元体后剩下的体系如题 1.7 答图所示，有一个自由度。2、单项选择题2.1 D
7、2.2 B 2.3 C 2.4 A题 3.1图 （ a） （ c） （ d） （ b） C题 1.7 答图A B 题 1.6 答图题 2.10 答图ADC题 2.11 图(a) (b)题 3.2 图1 11A B C D12.5 A 2.6 C 2.7 D 2.8 D2.9 D 铰 A 是相当于两个单铰的复铰，体系是三个刚片用四个单铰相连，用了 8 个约束，有两个多余约束。或视为在一个刚片中加入了两根链杆。2.10 B 把刚片视为链杆，然后去除二元体 A，剩下两个刚片用一个单铰相连，有一个自由度，而刚片中 CD 杆是多余约束。 2.11 C 3、分析题3.1（a）依次去掉二元体 A，B ，C
8、， D 剩下右图所示的并排简支梁，故原体系为无多余约束的几何不变体系。3.1（b）先去除基础，刚片有两个多余约束，刚片有四个多余约束，用一个铰一根链杆，故原体系为有 6 个多余约束的几何不变系。3.1（c）依次去掉基础、二元体 A、B，剩下图示部分为两刚用两个铰相联，有一个余约束，故原体系为有一个多余约束的几何不变系。3.1（d）去掉右端二元体后剩下部分如图，刚片用两杆水平支杆相联（形成水平无穷远处的虚铰） ，用两根竖向支杆相联（形成竖向无穷远处的虚铰）用铰 A 相联。三铰不共线，故原体系几何不变无多余约束。3.2（a）先去除基础，由一基本三角形开始，增加二元体扩大刚片的范围，将体系归结为两刚
9、片用一个铰一根链杆相连（题 3.2(a)答图） ，故原体系为无多余约束的几何不变系。3.2（b）先去除基础，由一基本三角形开始，增加二元体扩大刚片的范围，将体系归结为两刚片用四根链杆相连（如题 3.2(c)答图） ，有一个多余约束的几何不变。第三章 静定结构内力分析一、本章学习目标：题 3.1（b）答图 AB题 3.1（d）答图 A题 3.1（c）答图C D题 3.2 (a) 答 图 CABD题 3.1（a）答图题 3.2 (b) 答图题 3.2 (c) 答 图 O12 O23 O13 题 3.2 (b) 答 图 C D A B E F 1、熟练掌握支座反力计算、截面内力计算；绘制内力图的基本
10、方法。2、会利用内力图的形状特征及结点平衡条件简化内力图的绘制；会运用叠加法绘制弯矩图。3、了解多跨静定梁、主从刚架的组成特点和受力特点及内力计算和内力图的绘制。4、熟练绘制各种静定梁和静定刚架的弯矩图。5、理解三铰拱的受力特点及拱结构的优点和缺点，三铰拱的支座反力计算及反力特点。三铰拱的合力拱轴线定义、特点及常用的合力拱轴线的形状。6、掌握桁架的受力特点及按几何组成分类。运用截面法计算桁架中指定杆的内力。会找出桁架中的零杆。二、本章重点、要点：1、各章静定结构的支座反力的计算、刚架指定截面内力计算、桁架中指定杆的内力计算、满跨均布荷载、静水压力作用下的合力拱轴线。静定结构的一般特性。2、绘制
11、多跨静定梁和刚架的内力图，尤其是弯矩图的绘制要十分的熟练。3、内力图的形状特征和绘制弯矩图的叠加法。4、计算题要掌握：多跨静定梁和刚架的弯矩图绘制、求桁架中指定杆的内力。三、本章练习题：1、单项选择题1.1 外力作用在基本部分上时，附属部分的内力、变形和位移均为零。 （ ）1.2 静定结构满足平衡方程的内力解答是唯一正确的内力解答。 （ ）1.3 对于静定结构，改变材料的性质，或改变横截面的形状和尺寸，不会改变其内力分布，也不会改变其变形和位移。 （ ）1.4 如果图(a)梁的弯矩图为图 (b)所示，则 x=m/FP。 （ ）1.5 静定结构在非荷载外因（支座移动、温度改变、制造误差、材料收缩
12、）作用下，不产生内力，但产生位移。 （ ）1.6 零杆不受力，所以它是桁架中不需要的杆，可以撤除。 （ ）1.7 图示结构中 FN1=0。 （ ）1.8 三铰拱的水平推力不仅与三铰的位置有关，还与拱轴线的形状有关。 （ ）1.9 带拉杆三铰拱中拉杆的拉力等于无拉杆三铰拱的水平推力。 （ ）1.10 改变荷载值的大小，三铰拱的合理拱轴线不变。 （ ）1.11 三铰拱的主要受力特点是：在竖向荷载作用下产生水平反力。 （ ）1.12 图示两个抛物线三铰拱的受力完全一样。 （ ）a aa aa a a a a a题 1.12 图x FP m(a)(b)题 1.4 图 题 1.7 图 1 2、 单项选择
13、题2.1 图示斜梁的弯矩图正确的是 （ ）2.2 图示多跨静定梁 MB= （ ）A M（上拉） B M（下拉） C 2M（上拉） D 2M（下拉）2.3 图示结构弯矩图的形状正确的是 （ ）2.4 静定结构的内力与刚度 （ ）A 有关 B 比值有关 C 绝对大小有关 D 无关2.5 下列各结构弯矩图的形状正确的是 （ ）2.6 下列各结构弯矩图的形状正确的是 （ ）2.7 下列各结构弯矩图的形状正确的是 （ ）2.8 外力作用在基本部分上时，附属部分有 （ ）A 反力 B 内力 C 位移 D 变形821ql82qlMA MBA MA MBB题 2.1 图 MA MBC MA MBDMA MBl
14、1 ll q MB题 2.2 图a aa/2 a/2M题 2.3 图l/2 l/2 l q 2ql 3l/2 AB C D 题 2.8图 A B C D A B B C m A D （ ） B C 题 2.9图 m （ ） m （ ） m A D （ ） B C 题 2.10图 C B B C CA B C B C 题 2.5 图题 2.8图 A B C D A B B C m A D （ ） B C 题 2.9图 m （ ） m （ ） m A D （ ） B C 题 2.10图 C B B C A B C B C 题 2.6 图题 2.7 图2.9 桁架计算的结点法所选分离体包含几个结点
15、（ ）A 单个 B 最少两个 C 最多两个 D 任意个2.10 桁架计算的截面法所选分离体包含几个结点 （ ）A 单个 B 最少两个 C 最多两个 D 任意个2.11 图示结构有多少根零杆 （ ）A 5 根 B 6 根 C 7 根 D 8 根2.12 图示结构有多少根零杆 （ ）A 5 根 B 6 根 C 7 根 D 8 根 2.13 图示结构有多少根零杆 （ ）A 9 根 B 6 根 C 7 根 D 8 根 2.14 图示结构中不属于拱结构的是那个 （ ）2.15 在图示荷载作用下，对称三铰拱的合理拱轴线是什么曲线 （ ）A 抛物线 B 双曲线 C 悬链线 D 圆弧曲线2.16 在图示荷载作
16、用下，对称三铰拱的合理拱轴线是什么形状 （ ）A 抛物线 B 双曲线 C 三角形 D 等腰梯形2.17 图示三结构的关系是 （ ）A 弯矩相同 B 剪力相同C 轴力相同 D 支座反力相同题 2-24图 a a a a aa a a a a P P P P a a a aa P P P P a a a a C D A B a aaa a题 1-25 图aa a a aFP FPB题 1-26 图题 2-21图 题 2-2图 P P 题 2-23图 题 2.11 图 题 2.12 图 题 2.13 图题 2.13 图题 2.23 图题 2-27图 a a a a a 抛 物 线 q a a a a
17、 a A q a a a a a q B C 题 2.27 图2.18 设图 2.27 所示三结构中的最大弯矩分别为 MAmax， MBmax，M Cmax，则下列关系正确的是 （ ）A MAmaxM BmaxM Cmax B MAmaxM BmaxM CmaxC MAmaxM BmaxM Cmax D MAmaxM BmaxM Cmax 3、分析与计算3.1 试用叠加法绘制弯矩图。3.2 试绘制下列刚架的内力图。3.3 试绘制下列刚架的弯矩图。3.4 试绘制下列刚架的弯矩图。m（c ）3kN/m 3kN.m（a ）4kN/m4kN（b）题 3.4 图2m 2m 1m 1m2m a aa3m3
18、m题 3.1 图6kN.mMQ4kN3kN/mMQ(a)10kN m6kN/mMQ(b)2m 2m 2m 2m10kN/m 60kN.m 15kN (c)6m3m4m4m 2m2m 2m 2m 2m60kN.m 20kN(d)题 3.3 图q (c)a a4kN/m2kN.m5kN(a)7kN 4kN.m(b)3m 1m2m2m2m 2m4m题 3.2 图4kN4kN/m（b）m4kN/m4kN（a）4m 4m 4m4m 4m3.5 找出图示桁架中的零杆。3.6 求图示桁架中指定杆的轴力。四.答案与解答 1、 判断题1.1 附属部分不受力、不变形，但要随基本部分发生刚体位移。1.2 1.3 不
19、会改变内力分布，但要改变变形和位移。1.4 由弯矩图可知，右支座反力为零，所以左支座反力为 FP。1.5 1.6 1.7 FN1=FQBC1.8 与拱轴线的形状无关。1.9 1.10 因为弯矩与荷载成正比。 与 荷 载 的 大 小 无 关 。知由 )()(0xyfMxyC1.11 1.12 两个拱处于无弯矩状态，各截面都无弯矩都相当于铰，所以铰可放在任意位置。2、单项选择题2.1 A 在竖向荷载作用下，简直斜梁与水平梁的弯矩图相同；弯矩图竖标要垂直轴线。2.2 B 2.3 D 2.4 D2.5 B 在答案 A 中，A 处有反力，AB 杆有弯矩；在答案 C 中，CB 段剪力为零，弯矩图平行轴线；
20、在答案 D 中，梁的弯矩图凸向有误，结点不平衡，柱子有弯矩。2.6 D 在答案 A 中，BC 是附属部分，不受力；在答案 B 中，B 处水平反力为零，CB 段无弯矩；在答案 C 中， C 点弯矩图不应有尖点，应光滑相连。2.7 B 在答案 A 中，A 处水平反力为零，AB 段无弯矩；在答案 C 中，C 铰处截面弯矩为零；在答案 D 中，BC 部分能平衡外力，其它部分不受力。2.8 C 2.9 A 2.10 B 2.11 C 2.12 D 2.13 A(a) 1 2 3 3m4 12m (b) 3 2 1 a5a 4m 1.5a 1.5a 3a (d) 1 2 3 P P P 63m4m A B D C a b c (c) 题 3-6图 P P P P P P 题 3.6 图题 2-21 答图 题 2-22 答图 题 223 答图题 2.11 答图 题 2.12 答图 题 2.13 答图题 3-7a图 题 3-7b图 题 3-7c图 题 3-7d图 题 3-7a图 题 3-7b图 题 3-7c图 题 3-7d图 题 3.5a 图 题 3.5b 图题 3.5c 图
