力法历年计算题 [ 按步骤给分 ，考题重复率较高 ] 1用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。 （1201考题） l l 解：（1）一次超静定结构，基本体系如图 ； （2） 作 1M 图，P M 图如图。 l F P 2 3 /l F P 3/l F P 3 /5l F P 3 /l F P 基本体系 1M 图 P M 图 M 图 （3） 列出力法方程 011111=?+=?P x δ 一次超静定结构，基本体系如图所示。F=10，m l 3=，作单位弯矩图 (4) 计算：∑?==s EI M d 2111δEI EI l l l l l EI EI Ay 542)32213(132 20==?+??=∑， EI EI Fl Fl l Fl l EI EI Ay ds EI M M P P 18032)2.65213121(1322011-=-=?-?===?∑∑? ，kN 310 31==F X (5) 用叠加原理P M X M M +=11,作弯矩图M 图。
2用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。（0907,1801考题） l l P F 解：（1）基本体系如图（a ）。 （2）作1M 图如图（b ），作P M 图如图（c ）。 1 X 1=1 F F P 2 P F （a ）基本体系 （b ）1M （c ）P M （d ）M 图（7/l F P ?） （3）力法方程 01111=?+P X δ （4）计算 EI l 3/7311=δ， EI l F P P /231-=? ， 7/61P F X = （5）用叠加原理P M X M M +=11, 作总弯矩图如图（d ）所示。 2-1用力法计算图示结构并作弯矩图，各杆EI=常数。（1501考题,上题图形左右对称反转，数据不变） 解： （1 ）基本体系如图（a ）所示。 （2）作1 M 图如图（b ）, 作 P M 图如图（c ）所示。 （a ）基本体系 （b ）1M 图 （c ）P M （d ）M 图（×l F P /7） （3）力法方程 01111=?+P X δ （4）计算 EI l 3/7311=δ， EI l F P P /231-=? ， 7/61P F X = （5）用叠加原理P M X M M +=11，作总弯矩图如图（d ）所示。
第七章力法 本章主要内容 1）超静定结构的超静定次数 2）力法的解题思路和力法典型方程（显然力法方程中所有的系数和自由项都是指静定基本结构的位移，可以由上一章的求位移方法求出（图乘或积分）） 3）力法的解题步骤以及用于求解超静定梁刚架桁架组合结构（排架） 4）力法的对称性利用问题，对称结构的有关概念四点结论 5）超静定结构的位移计算和最后内力图的校核 §7-1超静定结构概述 一、静力解答特征： 静定结构：由平衡条件求出支反力及内力； 超静定结构的静力特征是具有多余力，仅由静力平衡条件无法求出它的全部（有时部分可求）反力及内力，须借助位移条件（补充方程，解答的唯一性定理）。 二、几何组成特征：（结合例题说明） 静定结构：无多余联系的几何不变体 超静定结构：去掉其某一个或某几个联系（内或外），仍然可以是一个几何不变体系，如桁架。即：超静定结构的组成特征是其具有多余联系，多余联系可以是外部的，也可能是内部的，去掉后不改变几何不变性。 多余联系（约束）：并不是没有用的，在结构作用或调整结构的内力、位移时需要的，减小弯矩及位移，便于应力分布均匀。 多余求知力：多余联系中产生的力称为 三、超静定结构的类型（五种） 超静定梁、超静定刚刚架、超静定桁架、超静定拱、超静定组合结构 四、超静定结构的解法 综合考虑三个方面的条件： 1、平衡条件：即结构的整体及任何一部分的受力状态都应满足平衡方程； 2、几何条件：也称变形条件、位移条件、协调条件、相容条件等。即结构的变形必须 符合支承约束条件（边界条件）和各部分之间的变形连续条件。 3、物理条件：即变形或位移与内力之间的物理关系。 精确方法： 力法（柔度法）：以多余未知力为基本未知量 位移法（刚度法）：以位移为基本未知量。 力法与位移法的联合应用： 力法与位移法的混合使用：混合法 近似方法：
超静定结构计算——力法 一、判断题: 1、判断下列结构的超静定次数。 (1、 (2、 (a (b (3、 (4、 (5、 (6、 (7、 (a(b 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力,只与各杆件刚度的相对数值有关。 4、在温度变化、支座移动因素作用下,静定与超静定结构都有内力。 5、图a 结构,取图b 为力法基本结构,则其力法方程为δ111X c =。 (a(bX 1
c 6、图a 结构,取图b 为力法基本结构,h 为截面高度,α为线膨胀系数,典型方程中?12122t a t t l h =--(/(。 t 2 1 t l A h (a(bX 1 7、图a 所示结构,取图b 为力法基本体系,其力法方程为。 (a(bP k P X 1 二、计算题: 8、用力法作图示结构的M 图。 B EI 3m 4kN A 283 kN 3m EI
/m C 9、用力法作图示排架的M 图。已知 A = 0.2m 2,I = 0.05m 4 ,弹性模量为E 0。 q 8m =2kN/m 6m I I A 10、用力法计算并作图示结构M 图。EI =常数。 M a a a a 11、用力法计算并作图示结构的M图。 q l l ql/2 2 EI EI EI 12、用力法计算并作图示结构的M图。
q= 2 kN/m 3 m 4 m 4 m A EI C EI B 13、用力法计算图示结构并作出M图。E I 常数。(采用右图基本结构。P l2/3l/3l/3 l2/3 P l/3 X 1 X 2 14、用力法计算图示结构并作M图。EI =常数。 3m 6m
力法和位移计算
1. 平面杆系结构位移计算一般公式 R N s K F c F du M d F ds ?γ?=-+++∑∑∑∑???弹塑性结构都适用。 ( ) 2. 图示结构的超静定次数为： ( ) A. 7； B. 8； C. 9； D. 10。 3 ．图中取A 支座反力为力法的基本未知量X 1 (向上为正)，则X 1为 （ ） A. 3P/16； B. 4P/16； C. 5P/16； D. 不定，取 决于EI 值 A EI l /P 2l /2 4. 图示梁的跨中挠度为零。（ y ） M M 5．图示结构的超静定次数是 。
6. n次超静定结构，只需去掉n个多余约束即可作为力法基本结构。（n） 7. 试求图示结构C截面的角位移。 P C EI L EI EI L A B 8. 图示结构的超静定次数为：( ) ①. 5； ②. 6； ③. 7； ④. 8。 9. 图示同一结构的两种受力状态，根据互等定理，第（D）组答案是正确的。 A. θ2=Δ4 B. θ1=Δ 5
C. Δ1=θ2+θ3 D. Δ4=θ2+θ3 θθθθ 10．已知图示简支梁仅在C 点作用荷载P 1=1时， D 点产生的竖向位移为f D ＝2mm （ ），则当在D 点作用荷载P 2=2时，C 点产生的竖向位移为f c ＝______mm 。 P 1=1 P 2=2 f D ＝2mm f c (a) (b) 11．图示对称刚架，A 支座的三个反力中，必定为零的是 （ ） A ． V A ; m B ． H A ; C ． M A ; D ． H A 和M A 。 H A V A M A
第四章 超静定结构计算——力法 一、判断题： 1、判断下列结构的超静定次数。 （1）、 （2）、 (a ) (b ) （3）、 （4）、 （5）、 （6）、 （7）、 (a)(b) 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力，只与各杆件刚度的相对数值有关。 4、在温度变化、支座移动因素作用下，静定与超静定结构都有内力。 5、图a 结构，取图b 为力法基本结构，则其力法方程为δ111X c =。 (a) (b) X 1
6、图a 结构，取图b 为力法基本结构，h 为截面高度，α为线膨胀系数，典型方 程中?1212 2t a t t l h =--()/()。 t 21 t l A h (a) (b) X 1 7、图a 所示结构，取图b 为力法基本体系，其力法方程为 。 (a)(b) 1 二、计算题： 8、用力法作图示结构的M 图。 3m m 9、用力法作图示排架的M 图。已知 A = 0.2m 2 ，I = 0.05m 4 ，弹性模量为E 0。 q
a a 11、用力法计算并作图示结构的M 图。 ql /2 12、用力法计算并作图示结构的M 图。 q 3 m 4 m 13、用力法计算图示结构并作出M 图。E I 常数。（采用右图基本结构。） l 2/3 l /3 /3 l /3 14、用力法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 3m 3m
2m 2m 2m 2m 16、用力法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l q l l 17、用力法计算并作图示结构M 图。E I =常数。 18、用力法计算图示结构并作弯矩图。 16 1 kN m m m m 19、已知EI = 常数，用力法计算并作图示对称结构的M 图。 q l l q
建筑力学基本计算5 力法计算一次超静定结构 1、基本概念和计算要求 在学习力法计算超静定结构的时候,要注意下列几点： 1） 力法的基本原理，通过多余未知力的概念，把超静定结构问题转化为静定结构的计算问题。 2） 结构超静定次数的确定，多余约束、多余约束反力和抄静定次数的关系，基本结构的确定。 3） 力法典型方程的建立及方程中想关系数的意义。 2、基本计算方法 在学习力法的基本方法时，要注意下列问题： 1） 选择基本结构。由于力法是以多余未知力作为基本未知量，首先应根据去掉多余约束的 原则和方法去掉多余约束代之以多余未知力，得到与原结构相应的静定结构即基本结构。选择基本结构应注意：基本结构必须是几何不变体系的静定结构，几何可变体系（或瞬变体系）不能用作基本结构；多余约束力的方向应该符合约束的方向；选择的基本结构应该尽量使解题步骤简化。 2） 基本方程的建立。将基本结构与原结构以受力条件进行比较会发现：只要多余未知力就 是原结构的支座反力，则基本结构与原结构受力情况完全一致；当解出多余未知力，将其视为荷载加在基本结构上，超静定结构的计算即转化为静定结构的计算。 3、计算步骤和常用方法 考试要求基本是以力法计算一次超静定刚架（或梁）为主，基本计算步骤是： 1） 选择基本结构。确定超静定结构的次数，去掉多余约束，并以相应的约束力代替而得到 的一个静定结构作为基本结构。 2） 建立力法典型方程。01111=?+P X δ（一次超静定结构） 3） 计算δ11和Δ1P 。首先要画出基本结构在荷载作用下的M P 图和基本结构在单位未知力作用下的1M 图，然后用图乘法分别计算δ11（1M 图和1M 图图乘）和Δ1P （M P 图和1M 图图乘）。 4） 求多余未知力。代入力法典型方程求出多余未知力。 5） 作内力图（一般为作弯矩图）。可按P M X M M +?=11式叠加对应点的弯矩，从而画 出弯矩图。 4、举例 作图（a ）所示超静定刚架的弯矩图。已知刚架各杆EI 均为常数。 [解]（1）选择基本结构 图（a ）为二次超静定刚架，去掉C 支座约束，代之以多余未知力X 1、X 2得到如图（b ）所示悬臂刚架作为基本结构。 （2）建立力法典型方程 原结构C 支座处无竖向位移和水平位移，故△1=O ，△2=0，则其力法方程为
第八章力法 本章主要内容 1）超静定结构的超静定次数 2）力法的解题思路和力法典型方程（显然力法方程中所有的系数和自由项都是指静定基本结构的位移，可以由上一章的求位移方法求出（图乘或积分）） 3）力法的解题步骤以及用于求解超静定梁刚架桁架组合结构（排架） 4）力法的对称性利用问题，对称结构的有关概念四点结论 5）超静定结构的位移计算和最后内力图的校核 6） §8-1超静定结构概述 一、静力解答特征： 静定结构：由平衡条件求出支反力及内力； 超静定结构的静力特征是具有多余力，仅由静力平衡条件无法求出它的全部（有时部分可求）反力及内力，须借助位移条件（补充方程，解答的唯一性定理）。 二、几何组成特征：（结合例题说明） 静定结构：无多余联系的几何不变体 超静定结构：去掉其某一个或某几个联系（内或外），仍然可以是一个几何不变体系，如桁架。即：超静定结构的组成特征是其具有多余联系，多余联系可以是外部的，也可能是内部的，去掉后不改变几何不变性。 多余联系（约束）：并不是没有用的，在结构作用或调整结构的内力、位移时需要的，减小弯矩及位移，便于应力分布均匀。 多余求知力：多余联系中产生的力称为 三、超静定结构的类型（五种） 超静定梁、超静定刚刚架、超静定桁架、超静定拱、超静定组合结构 四、超静定结构的解法 综合考虑三个方面的条件： 1、平衡条件：即结构的整体及任何一部分的受力状态都应满足平衡方程； 2、几何条件：也称变形条件、位移条件、协调条件、相容条件等。即结构的变形必须 符合支承约束条件（边界条件）和各部分之间的变形连续条件。 3、物理条件：即变形或位移与内力之间的物理关系。 精确方法： 力法（柔度法）：以多余未知力为基本未知量 位移法（刚度法）：以位移为基本未知量。 力法与位移法的联合应用： 力法与位移法的混合使用：混合法 近似方法：
力法历年计算题[ 按步骤给分，考题重复率较高] 一、三杆刚架力法题 1用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。（1201考题） l l l P F 解：（1）一次超静定结构，基本体系如图；（2）作 1 M图， P M图如图。 X1 P F l X1=1 l l l F P 2 3/l F P 3/l F P 3/ 5l F P 3/l F P 基本体系1 M 图P M 图M图（3）列出力法方程 1 1 11 1 = ? + = ? P x δ （4）计算 3 , 3 2 , 2 1 3 P1 3 11 P P F X EI l F EI l = - = ? = δ（5）画M图 P M X M M+ = 1 1 1-1用力法计算图示结构并作弯矩图，各杆EI=常数。（1507考题） 解：(1)一次超静定结构，基本体系如图所示。(2) 列力法方程0 1 1 11 = ? + P x δ (3) F=10，m l3 =，作单位弯矩图 1 M图和荷载弯矩图 P M图。 (4) 计算：∑?= =s EI M d 2 1 11 δ EI EI l l l l l EI EI Ay54 2 ) 3 2 2 1 3( 13 2 2 0= = ? + ? ? = ∑， EI EI Fl Fl l Fl l EI EI Ay ds EI M M P P 180 3 2 ) 2. 6 5 2 1 3 1 2 1 ( 13 2 2 1 1 - = - = ? - ? = = = ?∑ ∑?，kN 3 10 3 1 = = F X (5) 用叠加原理P M X M M+ = 1 1 ,作弯矩图M图。
§6-4 力法计算的简化
目的: 使选用的基本结构和基本未知量便于计算。 ? 尽可能缩小计算规模，降低线性方程组的阶数； ? 使尽可能多的副系数等于零. （减少未知量数；减小未知力和外载的影响范围）
1
6-4-1 无弯矩状态的判别
不计轴向变形前提下，下列情况无弯矩，只有轴力。 (1) 集中荷载沿柱轴作用 (2) 等值反向共线集中荷载沿杆轴作用。 (3) 集中荷载作用在不动结点。
FP FP FP FP
2
6-4-2 对称性的利用
(1) 结构对称性(Symmetry) 的概念
几何对称 支承对称 刚度对称
3
反对称结构？
？
？
对称结构 （1）选取对称的基本结构
X2 FP FP X3 X3 X2 X1 X1 基本未知量 的性质？
4
X1---反对称基本未知量 X2、 X3---对称的基本未量
?δ11X1 + δ12X2 + δ13X3 + Δ1P = 0 ? ?δ21X1 + δ22X2 + δ23X3 + Δ2P = 0 ?δ X + δ X + δ X + Δ = 0 ? 31 1 32 2 33 3 3P
作单位弯矩图，荷载弯矩图； 求出系数和自由项 δ Δ1+ + = 0 ?δ XX 11 1δ Pδ 11 1+ 12 X2 13 X3 + Δ1P = 0 ? δ2122 X δ2 23 X Δ +X =00 +2 +δ Δ22P X1 δ22 X+ ?δ 233 3+ P = X1 = 1 ?δ X + δ X + δ X + Δ = 0 X 2 32 + δ2 33 X 31 333 + 3 Δ33 P = 0 ?δ 32 1 P M
反对称
X2 = 1
1
5
δ12 = δ 21
M2
=0
基本方程分为两组： 一组只含反对称未知量 一组只含对称未知量
对称
X3 = 1
δ13 = δ31
对称
=0
M3
选用对称的基本结构计算， 降低线性方程组的阶数
一. 用力法计算超静定结构 （一）复习重点 1. 理解超静定结构及多余约束的概念，学会确定超静定次数 2. 理解力法原理 3. 掌握用力法计算超静定梁和刚架（一次及二次超静定结构） 4. 掌握用力法计算超静定桁架和组合结构（一次及二次超静定结构） 5. 了解温度变化、支座移动时超静定结构的计算（一次超静定结构） （二）小结 1. 超静定结构、多余约束、超静定次数 （1）超静定结构 从几何组成角度，结构分为静定结构和超静定结构。 静定结构：几何不变，无多余约束。 超静定结构：几何不变，有多余约束。 （2）多余约束 多余约束的选取方案不唯一，但是多余约束的总数目是不变的。 （3）超静定次数 多余约束的个数是超静定次数。 判断方法：去掉多余约束使原结构变成静定结构。
2. 力法原理 力法是计算超静定结构最基本的方法 （1）将原结构变为基本结构 （2）位移条件： （3）建立力法方程
3．用力法求解超静定梁和刚架例：二次超静定结构 （1）原结构变为基本结构 （2）位移条件 （3）力法方程
（3）绘弯矩图 4. 用力法计算超静定桁架和组合结构 注意各杆的受力特点：二力杆只有轴力，受弯杆的内力有弯矩、剪力和轴力。 例：超静定组合结构 （1）原结构变为基本结构 （2）位移条件
（3）力法方程 （4）绘弯矩图 5. 了解温度变化、支座移动时超静定结构的内力计算 （1）温度变化时，超静定结构的内力计算 原结构变为基本结构 位移条件 力法方程
（2）支座移动时，超静定结构的内力计算 原结构变为基本结构 位移条件 二. 用位移法计算超静定结构 （一）复习重点 1. 了解位移法基本概念及位移法与力法的区别 2. 掌握用位移法计算超静定结构（具有一个及两个结点位移） 3. 掌握计算对称结构的简化方法 （二）小结 1. 了解位移法基本概念及位移法与力法的区别 位移法是求解超静定结构的又一基本方法，适用于求解超静定次数较高的连续梁和刚架。 位移法的前提假设：对于受弯的杆件，可略去轴向变形和剪切变形的影响，且弯曲变形是微 2. 掌握用位移法求解超静定结构（具有一个及两个结点位移的结构） 例：求连续梁的内力 解：（1）确定基本未知量及基本体系
力法历年计算题 [ 按步骤给分，考题重复率较高 ] 一、三杆刚架力法题 1用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。（1201考题） l l l P F 解：（1）一次超静定结构，基本体系如图；（2）作 1 M图， P M图如图。 X1 P F l X1=1 l l l F P 2 3/l F P 3/l F P 3/ 5l F P 3/l F P 基本体系1 M 图P M 图 M图（3）列出力法方程 1 1 11 1 = ? + = ? P x δ （4）计算 3 , 3 2 , 2 1 3 P1 3 11 P P F X EI l F EI l = - = ? = δ（5）画M图 P M X M M+ = 1 1 1-1用力法计算图示结构并作弯矩图，各杆EI=常数。（1507考题） 解： (1)一次超静定结构，基本体系如图所示。 (2) 列力法方程0 1 1 11 = ? + P x δ (3) F=10，m l3 =，作单位弯矩图 1 M图和荷载弯矩图 P M图。 (4) 计算：∑?= =s EI M d 2 1 11 δ EI EI l l l l l EI EI Ay54 2 ) 3 2 2 1 3( 13 2 2 0= = ? + ? ? = ∑， EI EI Fl Fl l Fl l EI EI Ay ds EI M M P P 180 3 2 ) 2. 6 5 2 1 3 1 2 1 ( 13 2 2 1 1 - = - = ? - ? = = = ?∑ ∑?，kN 3 10 3 1 = = F X
(5) 用叠加原理P M X M M +=11,作弯矩图M 图。 2用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。（0907,1801考题） l l P F 解：（1）基本体系如图（a ）。 （2）作1M 图如图（b ），作P M 图如图（c ）。 1 X 1=1 F F P 2 P F （a ）基本体系 （b ）1M （c ）P M （d ）M 图（7/l F P ?） （3）力法方程 011 11=?+P X δ （4）计算 EI l 3/73 11=δ， EI l F P P /231-=? ， 7/61 P F X = （5）用叠加原理P M X M M +=11, 作总弯矩图如图（d ）所示。 2-1用力法计算图示结构并作弯矩图，各杆EI=常数。（1501考题,上题图形左右对称反转，数据不变） 解： （1）基本体系如图（a ）所示。 （2）作1M 图如图（b ）, 作P M 图如图（ c ）所示。 （a ）基本体系 （b ）1M 图 （c ）P M （d ）M 图（×l F P /7） （3）力法方程 011 11=?+P X δ
力的分解计算方法举例 一、三角函数法 例1：如图所示，用光滑斜劈ABC 将一木块挤压两墙之间， 斜劈AB=2cm ，BC=8cm ，F=200N ，斜劈AC 对木块压力大小为____N ， BC 对墙壁的压力为_____N 。 解析：先根据力F 对斜劈产生的作用效果，将力F 分解为 垂直AC 方向和垂直BC 方向的两个分力，然后由力矢量关系及 几何关系确定两个分力的大小。 选斜劈为研究对象，将F 进行分解如图所示，可以得出： 点评：三角函数法适用于矢量三角形是一 个直角三角形的情况，且已知合力的大小及其中 一个分力的方向。 二、相似三角形法 例2：两根等长的轻绳，下端结于一点挂一质量为m 的物体，上端固定在天花板上相距为S 的两点上，已知两绳能承受的最大拉力均为T ，则每根绳长度不得短于多少？ 解析：因为天花板水平，两绳又等长，所以受力相等。又因MN 两点距离为S 固定，所以绳子越短，两绳张角越大，当合力一定时，绳的张力越大。设绳子张力为T 时，长度为L ，受力分析如右图所示。在左图中过O 点作MN 的垂线，垂足为P ，由三角形相似，对应边成比例得： ， 解得： 例3：图1是压榨机的示意图，图中AB 、AC 是用铰链连接的两个等长的不计重力的轻杆，B 是固定的铰链，C 是有铰链的滑块，（C 的重力不计）。当在A 处加一个水平推力F 后，会使C 压紧被压榨的物体D ，物体D 受到的压力N 和推 力F 的大小之比N/F 为（ ） A. 1 B. 3 C. 5 D. 7 解析：1.根据力F 作用于A 点所产生的效果将F 沿 AB 、AC 进行分解，组成一个力的平行四边形，如图2所 示；2.Fc 是杆对物块C 斜向下的压力，将Fc 分别沿Y 和X 方向分解，如图3所示，其中Ny 就是物块C 对物块 D 的压力（大小），所以本题要用到对力的两次分解； 3.由图可知，力的矢量图和压榨机的杆组成相似三角形， 所以我们可以根据相似三角形对应
力法 思考题 1.超静定结构与静定结构在几何组成上有何区别？解法上有什么不同？ 2.力法中超静定结构的次数是如何确定的？ 3.力法方程及方程中各系数和自由项的物理意义是什么？ 4.应用力法计算时，对超静定结构作了什么假定？ 5.在超静定桁架和组合结构中，切开或撤去多余链杆的基本结构，两者的力法方程是否相同？ 6.举例说明用力法解超静定结构的步骤。 7.力法方程中为什么主系数必为正值，而副系数可为正值、负值或为零？ 8.如何判定结构是否为对称结构？在分析对称结构时，应如何简化计算？ 习题 1.试确定图示各结构的超静定次数。
题1图 2.试用力法计算图示超静定梁，并绘出内力图。 题2图 3.用力法计算图示连续梁，并绘弯矩图，EI为常量。
题3图 4.用力法计算图示刚架，并作出内力图。 题4图 5.用力法计算图示刚架，并作出内力图。 题5图 6.用力法计算图示刚架，并作出弯矩图。
题6图 7.试求图示超静定桁架各杆的内力。各杆EA均相同。 题7图 8.作图示结构中CD梁的弯矩图，各杆EI=常数，立柱AB截面面积A= 题8图 9.试用力法计算下列排架，作弯矩图。
题9图 10.利用对称性计算图示结构，绘出弯矩图。 题10图 位移法 思考题 1.用位移法计算结构时，为什么能够用结点位移作为基本未知量？ 2.举例说明用位移法解超静定结构的步骤。 3.为什么一个刚结点只有一个转角作为基本未知量？为什么铰处的转角不作
为基本未知量？ 4.位移法能否用于求解静定结构，为什么？ 习题 1.试确定图示各结构用位移法计算时的基本未知量数目。 题1图 2.用位移法计算图示刚架，并作出内力图。 题2图 3.用位移法计算图示刚架，并作出内力图。
超静定结构计算——力法 一、判断题： 1、判断下列结构的超静定次数。 （1）、 （2）、 (a )(b ) （3）、 （4）、 （5）、 （6）、 （7）、 (a)(b) 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力，只与各杆件刚度的相对数值有关。 4、在温度变化、支座移动因素作用下，静定与超静定结构都有内力。 5、图a 结构，取图b 为力法基本结构，则其力法方程为δ111X c =。 (a)(b)X 1 c
6、图a 结构，取图b 为力法基本结构，h 为截面高度，α为线膨胀系数，典型方 程中?12122t a t t l h =--()/()。 t 2 1 t l A h (a)(b)X 1 7、图a 所示结构，取图b 为力法基本体系，其力法方程为 。 (a)(b)P k P X 1 二、计算题： 8、用力法作图示结构的M 图。 B EI 3m 4kN A 283 kN 3m EI /m C 9、用力法作图示排架的M 图。已知 A = 0.2m 2，I = 0.05m 4 ，弹性模量为E 0。
q 8m =2kN/m 6m I I A 10、用力法计算并作图示结构M 图。EI =常数。 M a a a a
11、用力法计算并作图示结构的M图。 q l l ql/2 2 EI EI EI 12、用力法计算并作图示结构的M图。 q= 2 kN/m 3 m 4 m 4 m A EI C EI B
13、用力法计算图示结构并作出M图。E I 常数。（采用右图基本结构。） P l2/3l/3l/3 l2/3 P l/3 X 1 X 2 14、用力法计算图示结构并作M图。EI =常数。 3m 6m q=10kN/m 3m
第五章 力法一、是非题 1、图示结构用力法求解时，可选切断杆件 2、4后的体系作为基本结构。 1 2 3 4 5 a b a b 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、图a 结构，取图b 为力法基本结构，则其力法方程为δ111X c = 。 (a) (b) 1 4、图a 所示结构，取图b 为力法基本体系， 线胀系数为α，则?1= t t l h -32 2 α()。 l o +2t 1 X (a) (b) 5、图a 所示梁在温度变化时的M 图形状如图b 所示。 (a) (b) 0C 图 -50C +15M 6、超静定结构在荷载作用下的反力和内力，只与各杆件刚度的相对数值有关。 7、在温度变化、支座移动因素作用下，静定与超静定结构都有内力。 8、图示结构中，梁AB 的截面EI 为常数，各链杆的E A 1相同，当EI 增大时，则梁截面D 弯矩代数值M D 增大。 9、图示对称桁架，各杆EA l ,相同，N P AB =2。 二、选择题 1、图a 所示结构 ，EI =常数 ，取图b 为力法基本体系，则下述结果中错误的是： A ．δ230= ； B ．δ310= ； C ．?20P = ； D ．δ120= 。( )
l l l l /2X (a) P (b) 2、图示连续梁用力法求解时, 简便的基本结构是： A ．拆去B 、C 两支座； B ．将A 支座改为固定铰支座，拆去B 支座； C ．将A 支座改为滑动支座，拆去B 支座； D ．将A 支座改为固定铰支座 ，B 处改为完全铰。 () 3、图示结构H B 为： A ．P ； B ．- P 2 ； C ．P ； D ． -P 。( ) 4、在力法方程δij j c i X ∑+=??1中： A B. C. D .;;;.???i i i =><000前三种答案都有可能。 () 5、图示两刚架的 EI 均为常数，并分别为EI = 1和EI = 10，这两刚架的内力关系为：( ) A ．M 图相同； B ．M 图不同； C ．图a 刚架各截面弯矩大于图b 刚架各相应截面弯矩； D ．图a 刚架各截面弯矩小于图b 刚架各相应截面弯矩。 /2/2 /2(a)l l /2/2 /2 (b) l l
第十章超静定结构计算力法 一．超静定次数确定 1、 超静定结构的特性：与静定结构比较，超静定结构有如下特性： 静定结构 超静定结构 几何特性 无多余约束的几何不变体系 有多余约束的几何不变体系 静力特性 满足平衡条件内力解答是唯 一的，即仅由平衡条件就可求出 全部内力和反力。 超静定结构满足平衡条件内力解 答有无穷多种，即仅由平衡条件求 不出全部内力和反力，还必须考虑 变形条件。 非荷载外因的影响 不产生内力 产生了自内力 内力与刚度的关系 无关 荷载引起的内力与各杆刚度的比值有关，非载载外因引起的内力与各杆刚度的绝对值有关。 内力超静定，约束有多余，是超静定结构区别于静定结构的基本特点。 2、超静定次数的确定： 结构的超静定次数为其多余约束的数目，因此上，结构的超静定次数等于将原结构变成静定结构所去掉多余约束的数目。 在超静定结构上去掉多余约束的基本方式，通常有如下几种： （1）断一根链杆、去掉一个支杆、将一刚接处改为单铰联接、将一固定端改为固定铰支座，相当于去掉一个约束。 （2）断一根弯杆、去掉一个固定端，相当于去掉三个约束 （3）开一个单铰、去掉一个固定铰支座、去掉一个定向支座，相当于去掉两个约束。 3、几点注意： ①由图10-1结构的分析可得出结论：一个无铰闭合框有三个多余约束，其超静定次数等于三。对于无铰闭合框结构其超静定次数=3×闭合框数。如图10-2 所示结构的超静定次数为3×5=15次；对于带铰闭合框结构其超静定次数=3×闭合框数－结构中的单铰数（复铰要折算成单铰）如图10-3所示结构的超静 定次
数为3×5-（1+1+3）=15次。D点是连接四个刚片的复铰，相当于（4-1）=3个单铰。 ②一结构的超静定次数是确定不变的，但去掉多余约束的方式是多种多样的。如图10-1结构。 ③在确定超静定次数时，要将内外多余约束全部去掉。如图10-4结构外部1次超静定，内部6次超静定，结构的超静定次数是7。 ④在支座解除一个约束，用一个相应的约束反力来代替，在结构内部解除约束，用作用力和反作用力一对力来代替。如图10-1结构所示。 ⑤只能去掉多余约束，不能去掉必要的约束，不能将原结构变成瞬变体系或可变体系。如图10-4结构中A点的水平支杆不能作为多余约束去掉。如图10-5结 构中支杆a,b和链杆c不能作为多余约束去掉，否则就将原结构变成了瞬变体系。
1．选出图示结构的力法基本结构，并绘出相应的多余约束力。 l l 2 A 2．用力法计算图示桁架的内力。EA =常数，各杆长为l 。 3．用力法计算，并绘图示结构的M 图。EI =常数。 l 4．已知荷载作用下桁架各杆的内力如图所示，试求结点D 的水平位移。EA =常数。 6 m -()N P ? 5．用力法计算图示桁架内力。各杆EA =?8103kN 。
6．选取图示对称结构的较简便的力法基本结构。EI =常数。 7．图示力法基本体系，求力法方程中的系数δ11和自由项?1P。EI是常数。 1 l/4/2 /4l l 8．用力法作图示结构的M图。 3m m 9．图示结构，杆BC承受向下的均布荷载q=2kN m，图中已画出其M图，各杆EI相同。试求D截面转角θD。 2m 3m2m 5.7 3.6 5.8 A B D C M图· (kN m) 10．用力法计算图示结构，并绘出M图。EI =常数。 3m =10kN/m q
11．图a 所示结构，取图b 为力法基本体系。已知：δ111283=/()EI ，δ226403=/()EI ， δ122723=/()EI ，?1163P q EI =-/()，?2323P q EI =-/()，求作M 图。 4m 4m m q q 2 (b) 12．用力法计算图示结构，并作M 图。EI =常数。 l /3 l 13．图a 结构，取图b 为力法基本体系，EI =常数，EA EI l =/2，计算δ12。 (b) l (a)l 14．求图示单跨梁截面C 的竖向位移?C V 。 l l /2 /2 15．用力法计算，并作图示对称结构M 图。EI =常数。 l l
建筑力学问题简答（七）超静定结构内 力计算 194．什么是超静定结构？它和静定结构有何区别？ 答：单靠静力平衡条件不能确定全部反力和內力的结构为超静定结构。 从几何组成的角度看，静定结构是没有多余约束的几何不变体系。若去掉其中任何一个约束，静定结构即成为几何可变体系。也就是说，静定结构的任何一个约束，对维持其几何不变性都是必要的，称为必要约束。对于超静定结构，若去掉其中一个甚至多个约束后，结构仍可能是几何不变的。 195．什么是超静定结构的超静定次数？ 答：超静定结构多余约束的数目，或者多余约束力的数目，称为结构的超静定次数。 196．超静定结构的基本结构是否必须是静定结构？ 答：超静定结构的基本结构必须是静定结构。 197．如何确定超静定结构的超静定次数？ 答：确定结构超静定次数的方法是：去掉超静定结构的多余约束，使之变为静定结构，则去掉多余约束的个数，即为结构的超静定次数。 198．撤除多余约束的方法有哪几种？ 答：撤除多余约束常用方法如下： （1）去掉一根支座链杆或切断一根链杆，等于去掉一个约束。 （2）去掉一个固定铰支座或拆去一个单铰，等于去掉两个约束。 （3）去掉一个固定端支座或把刚性连接切开，等于去掉三个约束。 199．用力法计算超静定结构的基本思路是什么？ 答：用力法计算超静定结构的基本思路是： 去掉超静定结构的多于约束，代之以多余未知力，形成静定的基本结构；取多余未知力作为基本未知量，通过基本结构的位移谐调条件建立力法方程，利用这一变形条件求解多余约束力；将已知外荷载和多余约束力所引起的基本结构的内力叠加，即为原超静定结构在荷载作用下产生的内力。 200．什么是力法的基本结构和基本未知量？ 答：力法的基本结构是：超静定结构去掉多余约束后得到的静定结构。力法的基本未知量是对应于多余约束的约束反力。 201．简述n 次超静定结构的力法方程，及求原结构的全部反力和內力的方法。 答：（1）n 次超静定结构的力法方程 对于n 次超静定结构，撤去n 个多余约束后可得到静定的基本结构，在去掉的n 个多余约束处代以相应的多余未知力。当原结构在去掉的多余约束处的位移为零时，相应地也就有n 个已知的位移谐调条件：Δi =0（i =1，2，…，n ）。由此可以建立n 个关于求解多余未知力的方程： 00 22112222212111212111=?++++=?++++=?++++nP n nn n n P n n P n n X X X X X X X X X δδδδδδδδδ 式中： δii 称为主系数，表示当X i =1作用在基本结构上时，X i 作用点沿X i 方向的位移。由于δ
力法历年计算题 [ 按步骤给分，考题重复率较高 ]一、三杆刚架力法题 1用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。（1201考题） l l l P F 解：（1）一次超静定结构，基本体系如图；（2）作 1 M图， P M图如图。 X1 P F l X1=1 l l l F P 2 3/l F P 3/l F P 3/ 5l F P 3/l F P 基本体系1 M 图P M 图 M图（3）列出力法方程 1 1 11 1 = ? + = ? P x δ （4）计算 3 , 3 2 , 2 1 3 P1 3 11 P P F X EI l F EI l = - = ? = δ（5）画M图 P M X M M+ = 1 1 1-1用力法计算图示结构并作弯矩图，各杆EI=常数。（1507考题） 解： (1)一次超静定结构，基本体系如图所示。 (2) 列力法方程0 1 1 11 = ? + P x δ (3) F=10，m l3 =，作单位弯矩图 1 M图和荷载弯矩图 P M图。 (4) 计算：∑?= =s EI M d 2 1 11 δ EI EI l l l l l EI EI Ay54 2 ) 3 2 2 1 3( 13 2 2 0= = ? + ? ? = ∑， EI EI Fl Fl l Fl l EI EI Ay ds EI M M P P 180 3 2 ) 2. 6 5 2 1 3 1 2 1 ( 13 2 2 1 1 - = - = ? - ? = = = ?∑ ∑?，kN 3 10 3 1 = = F X (5) 用叠加原理 P M X M M+ = 1 1 ,作弯矩图M图。
1. 平面杆系结构位移计算一般公式R N s K F c F du Md F ds ?γ?=-+++∑∑∑∑???弹塑性结构都适用。 ( ) 2. 图示结构的超静定次数为： ( ) A. 7； B. 8； C. 9； D. 10。 3．图中取A 支座反力为力法的基本未知量X 1 (向上为正)，则X 1为 （ ） A. 3P/16； B. 4P/16； C. 5P/16； D. 不定，取决于EI 值 A EI l /P 2l /2 4. 图示梁的跨中挠度为零。（ y ） M M 5．图示结构的超静定次数是 。 6. n 次超静定结构，只需去掉n 个多余约束即可作为力法基本结构。（n ） 7. 试求图示结构C 截面的角位移。 C EI L EI EI L A B L
8. 图示结构的超静定次数为： ( ) ①. 5； ②. 6； ③. 7； ④. 8。 9. A. θ2=Δ4 B. θ1=Δ5 C. Δ1=θ2+θ3 D. Δ4=θ2+θ 3 10．已知图示简支梁仅在C 点作用荷载P 1=1时，D 点产生的竖向位移为f D ＝2mm （ ），则 当在D 点作用荷载P 2=2时，C 点产生的竖向位移为f c ＝______mm 。 (a) 11．图示对称刚架，A 支座的三个反力中，必定为零的是 （ ） A ． V A ; B ． H A ; C ． M A ; D ． H A 和M A 。 12．图示下承式三角形桁架中，a 杆轴力a N 的影响线在C 点处的竖标值为_______。 13. 图（a ）所示结构，取图（b ）所示结构为力法基本体系进行计算，则力法方程为：1111p X δ+?= 。(各二力杆EA 为常数). (a) (b)
第五章 力法 一、是非题 1、图示结构用力法求解时，可选切断杆件 2、4后的体系作为基本结构。 1 2 3 4 5 a b a b 2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。 3、图a 结构，取图b 为力法基本结构，则其力法方程为δ111X c = 。 (a)(b) 1 4、图a 所示结构，取图b 为力法基本 体系，线胀系数为α，则 ?1= t t l h -32 2 α()。 l o +2t 1 X (a) (b) 5、图a 所示梁在温度变化时的M 图形状如图b 所示。 (a) (b) C 图 -50C +15M 6、超静定结构在荷载作用下的反力和内力，只与各杆件刚度的相对数值有关。 7、在温度变化、支座移动因素作用下，静定与超静定结构都有内力。 8、图示结构中，梁AB 的截面EI 为常数，各链杆的E A 1相同，当EI 增大时，则梁截面D 弯矩代数值M D 增大。 C 9、图示对称桁架，各杆EA l ,相同，N P AB =2。
二、选择题 1、图a 所示结构 ，EI =常数 ，取图b 为力法基本体系，则下述结果中错误的是： A ．δ230= ； B ．δ310= ； C ．?20P = ； D ．δ120= 。( ) l l l /2 l /2X (a) P (b) 2、图示连续梁用力法求解时, 简便的基本结构是： A ．拆去 B 、 C 两支座； B ．将A 支座改为固定铰支座，拆去B 支座； C ．将A 支座改为滑动支座，拆去B 支座； D ．将A 支座改为固定铰支座 ，B 处改为完全铰。 () 3、图示结构H B 为： A ．P ； B ．- P ； C ．P 2 ； D ． -P 。( ) 4、在力法方程δij j c i X ∑+=??1中： A B. C. D .;;;.???i i i =><000前三种答案都有可能。()