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结构设计原理叶见曙版课后习题4-6章答案第四章：刚架结构的基本概念和分析方法习题4-1：定义刚架结构，列举其特点，并结合实际案例进行说明。
答案：刚架结构是指由多个构件通过铰接或者铰接与刚性连接的节点组成的一种框架结构。
刚架结构的特点包括：节点可以是铰接的或者刚性连接的，构件可以是线性弹性的，节点可以是刚性的或者可变形的。
实际案例：一栋多层钢结构办公楼。
楼房的框架结构由钢梁和钢柱组成，构件之间通过刚性连接的节点连接在一起，形成了一个整体刚性的结构。
这种刚架结构能够承受楼房的自重和外部荷载，并且具有良好的抗震性能。
习题4-2：对于下列刚架结构，判断其是否为静定结构，并说明理由。
a) 一个刚架结构，有10个节点和15个构件。
b) 一个刚架结构，有10个节点和12个构件。
答案： a) 这个刚架结构是静定结构。
刚架结构的节点数目n和构件数目m之间的关系为n=2m-3。
在这个刚架结构中，节点数目为10，构件数目为15，满足n=2m-3的关系，所以是静定结构。
b) 这个刚架结构不是静定结构。
刚架结构的节点数目n和构件数目m之间的关系为n=2m-3。
在这个刚架结构中，节点数目为10，构件数目为12，不满足n=2m-3的关系，所以不是静定结构。
习题4-3：刚架结构的静力分析方法包括哪些？简要说明其原理。
答案：刚架结构的静力分析方法包括平衡法、位移法和力法。
平衡法是基于力的平衡原理进行分析的方法。
在平衡法中，首先根据结构的几何特征和外部荷载确定节点的受力情况，然后根据节点的受力平衡条件，得到节点的受力大小和方向。
位移法是基于结构的位移和刚度关系进行分析的方法。
在位移法中，首先假设结构的节点位移，然后根据结构的刚度关系，计算出节点的受力大小和方向，最后通过迭代计算，得到结构的位移和受力。
力法是基于力的平衡原理和受力平衡条件进行分析的方法。
在力法中，首先根据结构的几何特征和外部荷载确定节点的受力情况，然后根据节点的受力平衡条件，得到节点的受力大小和方向，最后通过迭代计算，得到结构的位移和受力。
第四章单层刚架结构第一节单层刚架结构的适用范围一、什么是单层刚架结构：一般是指直线型杆件（梁和柱）组成的具有刚性结点的结构。
因其单层的外形“п”，故也称为门式刚架。
当横梁为弧线形时（圆弧或抛物线形）称为“拱形门架”。
当为多层、多跨时称为“框架”；当梁柱铰接时，称为排架。
二、特点及适用范围1、特点：杆件少（外形）――内部空间大、便于利用（与桁架比，无下弦水平杆）――一般由直杆组成――制作方便、节点刚接――梁、柱内的弯矩、变形相对于排架结构小。
（梁柱相互约束）2、适用范围：双坡屋顶的单层中、小型建筑，在工业厂房和体育馆、礼堂、食堂等民用建筑中广泛应用。
（梁柱受荷后仍是以受弯为主的结构，材料强度不能充分发挥，因而适用跨度受限制）。
第二节单层刚架结构的种类与受力特点一、种类：刚架随铰位的变化结构内力不同，其基本的单元有无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架。
由于这些基本单元可正、可反、可单、可双、可带悬臂等组合，变化出各种技术与艺术相结合的形式。
二、受力特点特点：在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱内弯矩；因此，刚架结构的承载力和刚度都大于排架结构。
从内力图看，三种铰位不同的刚架各有特点：1、无铰刚架：与排架相比，在竖向荷载作用下，由于柱对梁的约束作用，使梁跨中弯矩减少（当跨度和荷载相同，且跨度≤18m时，刚架比排架轻巧，可省钢材10％，混凝土20％）。
在水平荷载作用下，由于梁对柱的约束，柱内弯矩减少。
柱脚与基础固结，为超静定（三次）结构，刚度好、但与两铰、三铰拱比，基础承受的弯矩大，基础耗料大，且地基的不均匀沉降将会引起结构内力的变化，因此，地基条件较差时慎用。
2、两铰刚架：在荷载作用下，刚架内力大于无铰刚架。
它的优点是铰接的柱基不承受弯矩作用，构造简单，省工省力，当基础有转角时，对结构内力没有影响。
但基础发生不均匀沉降时，同样对结构内力有影响，其刚度较三铰刚架大，固适用于较大跨度。
