中南大学《结构力学》课程作业二及参考答案

习题及参考答案【习题2】【习题3】【习题4】【习题5】【习题6】【习题8】【习题9】【习题10】【习题11】【习题12】【习题13】【习题14】【参考答案】习题22-1〜2-14 试对图示体系进行几何组成分析，如果是具有多余联系的几何不变体系，指出多余则应联系的数目。

题2-2图题2-3图题2-5图题2-6图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图题4-1图4-2 作图示刚架的M 图。

3-1 试作图示多跨静定梁的M 及Q 图。

习题(a)1.5m 1 2m I2.5m | 1.5m l 4.5m题3-1(b)3-2 试不计算反力而绘出梁的M 图。

4m40kN(a) 5kN/mM(b )4-1 作图示刚架的M 、Q 、N 图。

2kN /m2kN • m (a)2kN 题3-2习题4(b ) (c )4-3 4-4 4-54m(a)(d)作图示三铰刚架的M图。

M=4Pa2a(b)4kN4m 4m(c)珂10kN/m4m(e)题4-2图CE0.5m ]m2J 0.5m7mB7m(a)题4-3作图示刚架的M图。

(a)I 盒lUlUUW已知结构的M图，试绘出荷载。

10kN/m1.5m题4-4图urm*~ G3mC7.35m 7.35m(b)m6Nn m220kN40kN/m4m(b)C_PaPaPaa4-6 检查下列刚架的M图，并予以改正。

5-15-2 题4-5图(b)P(d)(e) (f)(c)题4-6图习题5图示抛物线三铰拱轴线方程4 f1kN/mx)x，(h)试求D截面的内力。

20kN10m题5-1图K15m j 5ml=30m带拉杆拱，拱轴线方程 y ，求截面的弯矩。

题5-3图习题66-1 判定图示桁架中的零杆。

6-2 6-3 6-4 6-5 用结点法计算图示桁架中各杆内力。

(b) (c)m题6-2用截面法计算图示桁架中指定各杆的内力。

3m [ 3m3m I 3m题6-3试求图示组合结构中各链杆的轴力并作受弯杆件的用适宜方法求桁架中指定杆内力。

结构力学课程——作业二（答案）
1.请叙述引起结构产生位移的因素。

答案：P77
2.请解释何为虚功？
答案：P78
3.请叙述力法的基本概念，并解释力法典型方程中系数的物理意义。

答案：P113，和P119-120
4.请大致叙述力法的计算超静定结构位移的步骤。

答案：P121
5.请大致叙述超静定结构的特性。

答案：P155-157
6.求图1所示简支梁最大挠度，请写明计算的步骤。

q
图1 题6
答案：
答：最大挠度应出现在梁的中心点，在中心点加单位荷载，画出虚拟状态和实际荷载作用下的弯矩图，两图图乘得最大挠度。

注意实际状态和虚拟状态均以梁中心为对称点成正对称关系，故对一侧图乘后加倍即可。

二次曲线的形心位置如图所示，具体可参加教材P104图6-14。

7.请采用力法作出图2所示刚架的M图、F S图和F N图。

图2 题7
答案：
图2 题2
X 2=1
B C
A
B
FL/2
M P
02222112=∆+⋅+⋅P X X δδ。

中南大学考试试卷2009-2010 学年 1 学期 时间120分钟 结构力学（上） 课程 56 学时 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 土木工程 2007级 总分100分，占总评成绩 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、判断题（本题12分，每小题3分）1．计算自由度小于零的体系一定是几何不变体系。

( )2．静定桁架的影响线在结点之间必定是一条直线。

( )3．若改变超静定结构部分构件的材料或截面尺寸，内力状态也随之改变。

( )4．位移法仅适用于超静定结构，不能用于分析静定结构。

( )二、选择题（本题12分，每小题4分）1. 图示结构的几何构造性质为（）A．几何常变B．几何不变且无多余联系C．几何不变且有一个多余联系D．几何瞬变2. 图示对称桁架零杆的数目为（）A． 4根 B． 6根C． 7根 D． 9根3. 图示同一结构的两种受力状态，根据互等定理第组答案是正确的。

（）。

A. θ2=∆4B. ∆1=θ5C. ∆4=θ2+θ3D. ∆1=θ2+θ3三、填空题（本题20分，每小题4分）1. 图示桁架中指定杆a杆的轴力为。

其中P=10kN。

2. 图示简支刚架支座B下沉b，则C点水平位移(向右为正)为。

3. 图示结构的超静定次数为。

4. 用位移法求解图示结构时，最少基本未知量数目为。

µ5. 图示结构各杆E相同，用力矩分配法计算时，分配系数CA= 。

（题4图）（题5图）四、分析计算题（本题56分）1. 作图示静定刚架的弯矩图（本小题9分）。

2.试作主梁F B、M D、F SD影响线（本小题12分）。

3.用力法计算图示对称结构，画出弯矩图，并求A、B点之间相对位移∆AB。

各杆EI=常数。

（本小题21分）。

4.如图示刚架，各杆刚度EI，试用位移法计算刚架，画出弯矩图，（本小题14分）。

构造力学习题第2章平面体系的几何组成分析2-1～2-6 试确定图示体系的计算自由度。

题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图题2-6图2-7～2-15 试对图示体系进展几何组成分析。

假设是具有多余约束的几何不变体系，那么需指明多余约束的数目。

题2-7图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图题2-12图题2-13图题2-14图题2-15图题2-16图题2-17图题2-18图题2-19图题2-20图题2-21图2-11=W2-1 9-W=2-3 3-W=2-4 2-W=2-5 1-W=2-6 4-W=2-7、2-8、2-12、2-16、2-17无多余约束的几何不变体系2-9、2-10、2-15具有一个多余约束的几何不变体系2-11具有六个多余约束的几何不变体系2-13、2-14几何可变体系为2-18、2-19 瞬变体系2-20、2-21具有三个多余约束的几何不变体系第3章静定梁和静定平面刚架的内力分析3-1 试作图示静定梁的内力图。

〔a〕〔b〕(c) (d)习题3-1图3-2 试作图示多跨静定梁的内力图。

〔a〕〔b〕(c)习题3-2图3-3～3-9 试作图示静定刚架的内力图。

习题3-3图习题3-4图习题3-5图习题3-6图习题3-7图习题3-8图习题3-9图3-10 试判断图示静定构造的弯矩图是否正确。

(a)(b)(c)(d)局部习题答案3-1〔a 〕m kN M B ⋅=80〔上侧受拉〕，kN F RQB 60=，kN F L QB 60-=〔b 〕m kN M A ⋅=20〔上侧受拉〕，m kN M B ⋅=40〔上侧受拉〕，kN F RQA 5.32=，kN F L QA 20-=，kN F LQB 5.47-=，kN F R QB 20=(c)4Fl M C =〔下侧受拉〕，θcos 2F F L QC =3-2 (a)0=E M ，m kN M F ⋅-=40〔上侧受拉〕，m kN M B ⋅-=120〔上侧受拉〕〔b 〕m kN M RH ⋅-=15(上侧受拉)，m kN M E ⋅=25.11〔下侧受拉〕〔c 〕m kN M G ⋅=29(下侧受拉)，m kN M D ⋅-=5.8(上侧受拉)，m kN M H ⋅=15(下侧受拉) 3-3 m kN M CB ⋅=10〔左侧受拉〕，m kN M DF ⋅=8〔上侧受拉〕，m kN M DE ⋅=20〔右侧受拉〕 3-4 m kN M BA ⋅=120〔左侧受拉〕3-5 m kN M F ⋅=40〔左侧受拉〕，m kN M DC ⋅=160〔上侧受拉〕，m kN M EB ⋅=80(右侧受拉) 3-6 m kN M BA ⋅=60〔右侧受拉〕，m kN M BD ⋅=45〔上侧受拉〕，kN F QBD 46.28=3-7 m kN M C ⋅=70下〔左侧受拉〕，m kN M DE ⋅=150〔上侧受拉〕，m kN M EB ⋅=70(右侧受拉) 3-8 m kN M CB ⋅=36.0〔上侧受拉〕，m kN M BA ⋅=36.0〔右侧受拉〕 3-9 m kN M AB ⋅=10〔左侧受拉〕，m kN M BC ⋅=10〔上侧受拉〕 3-10 〔a 〕错误 〔b 〕错误 〔c 〕错误 〔d 〕正确第4章 静定平面桁架和组合构造的内力分析4-1 试判别习题4-1图所示桁架中的零杆。

1：[论述题]1、（本题10分）作图示结构的弯矩图。

各杆EI相同，为常数。

图参考答案：先对右下铰支座取整体矩平衡方程求得左上活动铰支座反力为0，再对整体竖向投影平衡求得右下铰支座竖向反力为0；再取右下直杆作为隔离体可求出右下铰支座水平反力为m/l（向右），回到整体水平投影平衡求出左下活动铰支座反力为m/l（向左）。

反力求出后，即可绘出弯矩图如图所示。

图2：[填空题]2、（本题3分）力矩分配法适用于计算无结点超静定刚架。

参考答案：线位移3：[单选题]7、（本题3分）对称结构在对称荷载作用下，内力图为反对称的是A：弯矩图B：剪力图C：轴力图D：弯矩图和剪力图参考答案：B4：[填空题]1、（本题5分）图示梁截面C的弯矩M C = （以下侧受拉为正）图参考答案：F P a5：[判断题]4、(本小题2分)静定结构受外界因素影响均产生内力，内力大小与杆件截面尺寸无关。

参考答案：错误6：[判断题]3、(本小题 2分)在温度变化与支座移动因素作用下静定与超静定结构都有内力。

参考答案：错误7：[判断题]1、(本小题2分)在竖向均布荷载作用下，三铰拱的合理轴线为圆弧线。

参考答案：错误8：[论述题]2、（本小题10分）试对下图所示体系进行几何组成分析。

参考答案：结论：无多余约束的几何不变体系。

9：[单选题]1、(本小题3分）力法的基本未知量是A：结点角位移和线位移B：多余约束力C：广义位移D：广义力参考答案：B10：[单选题]2、（本小题3分）静定结构有温度变化时A：无变形，无位移，无内力B：有变形，有位移．无内力C：有变形．有位移，有内力D：无变形．有位移，无内力参考答案：B11：[判断题]2、(本小题2分)几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。

参考答案：错误12：[判断题]5、(本小题2分) 按虚荷载原理所建立的虚功方程等价于几何方程。

参考答案：正确13：[单选题]3、（本小题3分）变形体虚功原理A：只适用于静定结构B：只适用于线弹性体C：只适用于超静定结构D：适用于任何变形体系参考答案：D14：[单选题]4、（本小题3分）由于静定结构内力仅由平衡条件决定,故在温度改变作用下静定结构将A：产生内力B：不产生内力C：产生内力和位移D：不产生内力和位移参考答案：B15：[单选题]5、（本小题3分）常用的杆件结构类型包括A：梁、拱、排架等B：梁、拱、刚架等C：梁、拱、悬索结构等D：梁、刚架、悬索结构等参考答案：B16：[单选题]6、（本题3分）图示计算简图是图A：为无多余约束的几何不变体系。

一、单项选择题（15分，共 5 题，每小题 3 分）1. 图示结构，要使结点B产生单位转角，则在结点B需施加外力偶为A. 13iB. 5iC. 10iD. 8i2. 图示各结构中，除特殊注明者外，各杆件EI=常数。

其中不能直接用力矩分配法计算的结构是：()A.B.C.D.3. 图示两个结构的关系是（）。

A. 内力相同，变形也相同B. 内力相同，变形不相同C. 内力不相同，变形相同D. 内力不相同，变形不相同4. 图示刚架中杆长l，EI相同，A点的水平位移为：（）A. 2M0l2/3EI(→)B. M0l2/3EI(→)C. 2M0l2/3EI(←)D. M0l2/3EI(←)5. 图示结构M CB的值为()A. 0.5 FLB. FLC. 1.5 FLD. 2 FL二、判断题（30分，共 10 题，每小题 3 分）1. 图示结构横梁无弯曲变形，故其上无弯矩（）2. 静定结构的支反力一定可以只凭平衡方程求解得到（）3. 在荷载作用下，超静定结构的内力与EI的绝对值大小有关。

（）4. 力法方程的物理意义是表示变形条件。

（）5. 计算超静定结构位移时，单位力只能加在原超静定结构上。

（）6. 位移法仅适用于解超静定结构，不适用于解静定结构。

（）7. 图示梁AB在所示荷载作用下的M图面积为：gl3/38. 单独使用力矩分配法，只能解算连续梁及无侧移刚架。

（）9. 功的互等定理仅适用于线性弹性体系，不适用于非线性非弹性体系（）10. 对于某结构，在1、2截面分别作用P1与P2，当P1＝1，P2＝0，时，1点的挠度为a1，2点挠度为a2。

当P1=0,P2=1，时，则1点的挠度为(a1+a2)。

（）三、填空题（30分，共 10 题，每小题 3 分）1.位移法方程中的系数是由______互等定理得到的结果。

2. 对图示结构作内力分析时，应先计算 ______ 部分，再计算 ______ 部分3.图示结构K截面的弯矩M K=＿＿＿＿＿。

结构力学章节习题及参考答案第1章绪论（无习题）第2章平面体系的机动分析习题解答习题2.1 是非判断题(1) 若平面体系的实际自由度为零，则该体系一定为几何不变体系。

( )(2) 若平面体系的计算自由度W=0，则该体系一定为无多余约束的几何不变体系。

( )(3) 若平面体系的计算自由度W＜0，则该体系为有多余约束的几何不变体系。

( )(4) 由三个铰两两相连的三刚片组成几何不变体系且无多余约束。

( )(5) 习题2.1(5) 图所示体系去掉二元体CEF后，剩余部分为简支刚架，所以原体系为无多余约束的几何不变体系。

( )习题2.1(5)图(6) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体ABC后，成为习题2.1(6)(b)图，故原体系是几何可变体系。

( )(7) 习题2.1(6)(a)图所示体系去掉二元体EDF后，成为习题2.1(6)(c)图，故原体系是几何可变体系。

()(a)(b)(c)习题2.1(6)图习题2.2 填空(1) 习题2.2(1)图所示体系为_________体系。

习题2.2(1)图(2) 习题2.2(2)图所示体系为__________体系。

习题2-2(2)图(3) 习题2.2(3)图所示4个体系的多余约束数目分别为_______、________、__________、__________。

习题2.2(3)图(4) 习题2.2(4)图所示体系的多余约束个数为___________。

习题2.2(4)图(5) 习题2.2(5)图所示体系的多余约束个数为___________。

习题2.2(5)图(6) 习题2.2(6)图所示体系为_________体系，有_________个多余约束。

习题2.2(6)图(7) 习题2.2(7)图所示体系为_________体系，有_________个多余约束。

习题2.2(7)图习题2.3 对习题2.3图所示各体系进行几何组成分析。

(a)(b)(c)(d)(e)(f)习题2.3图(h)第3章(g)静定梁与静定刚架习题解答习题3.1 是非判断题(1) 在使用内力图特征绘制某受弯杆段的弯矩图时，必须先求出该杆段两端的端弯矩。

平面体系机动分析答案一、1X2O3X4X5X6X7X二、1B2B3B4A5C6A三、1、无多余约束的几何不变2、无多余约束的几何不变3、无多余约束的几何不变。

四、1、几何不变，且无多余联系。

(5分)2、铰接三角形BCD视为刚片I，AE视为刚片II，基础视为刚片III(2分)；I、II间用链杆AB、EC构成的虚铰(在C点)相连，I、III 间用链杆FB和D处支杆构成的虚铰(在B点)相联，II、III间由链杆AF和E处支杆构成的虚铰相联(2分)；3、用两刚片三链杆法则，几何不变无多余约束。

(4分）五、几何不变，无多余约束。

（5分）静定梁、刚架内力计算答案一、1X2X3X4O5X6X二、1A2B3C4C三、1、2外侧2、0，0（各2.5分）3、CB,CD(或ACD）（4分）4、-8kN(5分)5、-30kN(5分)四、5分五Y A =0,X A=P()←,Y B=3P EB(2分)M 图每杆（3分），图名（1分）3Pa1.53.552PaPa PaPaM 图六、Y A =3kN ()↑,X B =6kN ()→,Y B =3kN ()↓(2分)M 图每杆（2.4分），图名单位（1分）35266155M 图(kN ·m )七、X B =12kN ()←,可不求竖向反力；Y A =4kN ()↓;Y B =1kN ()↓(2分)M 图每杆（2.4分），图名,单位（1分）1210284161038M 图(kN ·m )八、l l l ll l 2222221212q q q q q 32M .（15分）九、图M 2qa 22qa 2qa 22qa 2qa2每杆（2.5分）十、PlPlPl2图M （15分）十一、_9993++99−−3618Q 图(kN)（2分）N 图(kN)（2分）图 M ()kN .m （5分）三铰拱、桁架、组合结构内力计算答案一、1X2X3X 4O 5O二、1A 2A3B4B三、1、30kN（6分）2、-30kN ·m（3分）50kN ·m （3分）3、-30°,（2分）-qa /2(()3212−,（2分）(-qa /2)cos(-300)-(qa /2)sin(-300)（2分）4、Pd ，下（2分）-P （2分）0（2分）5、P （6分）6、有，无（4分）7、30kN （↑）（6分）8、N 1102=−kN ，M K =⋅20kN m （各3分）9、20kN （6分）10、-8P ,4P（6分）四、1N AB =13.43kNAB图 M ()kN .m 20（15分）五、M 图（9分）N 1=-P（3分）N 2=2P /2（3分）六、Pl12345678Pl Pl Pl /2M 图（7分）N N N N N N P 123456======−，N N 780==（各1分）七、N P12=−（5分）M Pl2Pl（10分）八、1Pl 2MPl 22345（9分）N N N N 1234====5P /12（各1分）N 5=－P /6（2分）九、Pa 2Pa 2M 图（7分）十、S a =100kN ,S b =30kN（7分）十一、利用对称性对称情况：N N 120''==（8分）反对称情况：N N P122""=−=−N N N P1112=+=−'"N N N P2222=+='"（7分）结构位移计算答案一、1X 2X 3X 4X 5X6O7X 8O 9O 10O 二、1C2B 3D4C 5B6A7A 8C9A 10C三、1、)(240↓↑=∆tl ktα(5分)2、±0.4cm (6分）四、2/3( 4 )E Hm ∆=←002.()（5分）（1分）五、MP2q（5分）M 图（5分）∆=2EI ()13223424××××=q qEI()↓↑（5分）六、在C 点加竖向力P =1,求N。