结构力学静定结构与超静定结构建筑类

结构力学静定结构与超静定结构结构力学是研究结构承受外力后的力学性能的学科，它在建筑、机械、航空航天等领域都扮演着重要的角色。

在结构力学中，我们可以将结构分为两类：静定结构和超静定结构。

静定结构是指在确定边界条件下，结构的所有支反力以及结构内部的应力分布等参数都可以通过静力平衡方程唯一求解出来的结构。

在静定结构中，支反力的计算可以通过平衡方程解决，而应力的计算可以通过弹性力学理论求解。

以简支梁为例，简支梁的两端固定支承，中间用力作用时，通过平衡方程可以求解出支反力。

而根据梁的几何形状和荷载的大小，可以计算出梁内部的应力分布。

在静定结构中，支反力和应力可以通过简单的数学计算求解，因此设计和分析起来相对简单。

而超静定结构则相对复杂一些。

超静定结构是指在确定边界条件下，结构的参数无法通过静力平衡方程唯一求解出来的结构。

这意味着在求解超静定结构时，不仅需要静力平衡方程，还需要考虑结构的变形和材料的本构关系等。

以悬臂梁为例，悬臂梁的一端固定支承，另一端悬空。

在悬臂梁上增加一个附加支承，形成一个超静定结构。

在这种情况下，由于支承力未知，无法通过静力平衡方程唯一求解出来。

因此，我们需要考虑结构的变形情况，并将其作为一个未知数来求解。

在超静定结构中，我们通常采用的方法是引入截面变形理论和力法。

通过假设结构具有一定的变形形态，并利用力法求解出结构的变形、应力和支反力等参数。

通常情况下，超静定结构的计算需要较为复杂的数学方法和计算机仿真。

静定结构和超静定结构在工程实践中都有广泛的应用。

静定结构常常用于桥梁、楼房等普通建筑结构的设计与分析中，因其计算相对简单，容易掌握。

而超静定结构常常用于大跨度的特殊结构的设计与分析中，如悬索桥、曲线梁等。

虽然超静定结构计算较为复杂，但可以提供更多的设计自由度和结构优化的可能性。

总而言之，静定结构和超静定结构都是结构力学中的重要概念。

静定结构是可通过静力平衡方程求解出内部参数的结构，而超静定结构则需要额外的变形理论和力法求解。

1、绪论结构：在土木工程中，由建筑材料构成，能承受荷载而起骨架作用的构筑物。

结构力学的任务：研究结构的组成规律、合形式及结构计算简图的合理选择/研究结构内力和变形的计算方法，以便进行结构强度和刚度的验算/研究结构结构的稳定性以及在动力荷载作用下结构的反应。

结构力学的计算问题分为：静定性的问题/超静定性的问题（三个基本条件：力系的平衡条件/变形的连续条件/物理条件）结构：杆件结构/板壳结构/实体结构结点：铰结点/刚结点平面结构支座：活动铰支座/固定铰/固定/定向杆件结构：按其组成：梁/拱/刚架/桁架/组合结构，按计算特点：静定结构/超静定结构。

荷载的分类：按作用时间长短：恒荷载/活荷载，按作用位置：可动荷载/移动荷载，按作用性质：静力荷载/动力荷载2、结构的几何组成分析自由度：一个体系的自由度表示该体系独立运动的数目，或体系运动时可以独立改变的坐标数目。

约束：使体系减少自由度的装置或连接。

（分为：支座约束/刚片间的连接约束）几何组成分析的目的：判定杆件体系是否几何可变，从而决定其能否用作结构/研究几何不变、无多余约束体系的组成规则。

几何不变无多余约束体系的组成规则：一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接/两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆连接/三刚片用不在同一直线上的三个铰两两相连。

结构的几何组成和静力特征之间的关系：几何不变，无多余约束，静定结构/几何不变，有多余约束，超静定结构/几何可变，不能用作结构3、静定梁计算步骤：先计算支座反力/再计算截面内力/最后绘制内力图截面内力：弯矩\剪力\轴力计算截面内力的基本方法：截面法绘制弯矩图的基本方法：分段叠加法。

以控制截面将杆件分为若干段。

无载段的弯矩图即相邻控制截面弯矩纵坐标之间间所连直线，有载段，以相邻控制截面弯矩纵坐标所连虚直线为基线，叠加以该段长度为跨度的简支梁在跨间荷载作用下的弯矩图，剪力图和轴力图则将相邻控制截面内纵坐标连以直线即得。

内力图的纵坐标垂直于杆轴线画，弯矩图画在杆件受拉纤维一侧，不注正负号，剪力图和轴力图则注明正负号。

结构力学课程作业答案第一章绪论1、按照不同的构造特征和受力特点，平面杆件结构可分为哪几类？2、何为静定结构和超静定结构？从几何构造分析的角度看，结构必须是几何不变体系。

根据多余约束 n ，几何不变体系又分为：有多余约束( n > 0)的几何不变体系——超静定结构；无多余约束( n = 0)的几何不变体系——静定结构。

从求解内力和反力的方法也可以认为：静定结构：凡只需要利用静力平衡条件就能计算出结构的全部支座反力和杆件内力的结构。

超静定结构：若结构的全部支座反力和杆件内力，不能只有静力平衡条件来确定的结构。

3、土建、水利等工程中的荷载，根据其不同的特征，主要有哪些分类？第二章平面结构的几何组成分析作业题：1、何为平面体系的几何组成分析？按照机械运动及几何学的观点，对平面结构或体系的组成情况进行分析，称为平面体系的几何组成分析。

2、何为几何不变体系？何为几何可变体系？几何不变体系—若不考虑材料的应变，体系的位置和形状不会改变。

几何可变体系—若不考虑材料的应变，体系的位置和形状是可以改变的。

3、几何组成分析的目的是什么？1）保证结构的几何不变性,以确保结构能承受荷载和维持体系平衡.2）判别某一体系是否为几何不变,从而决定它能否作为结构.3）研究几何不变体系的组成规则,以保证所设计的结构是几何不变体系,从而能承受荷载而维持平衡.4）根据体系的几何组成分析,正确区分静定结构和超静定结构,从而选择适当的计算方法进行结构的反力和内力计算.5）通过几何组成分析,明确结构的构成特点,从而选择结构受力分析的顺序以简化计算.4、何为一个体系的自由度？知悉体系计算自由度的公式。

5、试对下图所示体系进行几何组成分析。

图1图2图3图46、试求图示各体系的计算自由度数W。

7、例2-1 例2-28、习题 2.1～2.12 试对图示体系作几何组成分析。

第三章静定梁、静定平面刚架和三角拱的计算作业题：1、单跨静定梁有简支梁、外伸梁、悬臂梁等形式。

建筑力学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 建筑力学中，下列哪一项不是力的基本性质？A. 可加性B. 可逆性C. 可传递性D. 可分解性答案：B2. 在结构力学中，静定结构是指：A. 所有内力和反力都可以通过静力平衡方程求解的结构B. 所有内力和反力都需要通过材料力学方程求解的结构C. 只有部分内力和反力可以通过静力平衡方程求解的结构D. 无法通过静力平衡方程求解的结构答案：A3. 以下哪个公式是计算梁的弯矩的？A. M = F * LB. M = F * aC. M = F * (L - a)D. M = F * (L + a)答案：C4. 根据材料力学，下列哪一项不是材料的基本力学性质？A. 弹性B. 塑性C. 脆性D. 磁性答案：D5. 建筑结构的稳定性分析中，下列哪一项是正确的？A. 结构的稳定性只与材料有关B. 结构的稳定性只与几何形状有关C. 结构的稳定性与材料和几何形状都有关D. 结构的稳定性与材料和几何形状都无关答案：C6. 根据结构力学，下列哪种情况下结构的内力会发生变化？A. 改变结构的自重B. 改变结构的支撑条件C. 改变结构的外力作用点D. 所有上述情况答案：D7. 梁的剪力图和弯矩图是：A. 线性关系B. 非线性关系C. 没有关系D. 正比关系答案：B8. 建筑力学中，下列哪一项不是影响结构承载力的因素？A. 材料强度B. 结构形式C. 施工精度D. 环境温度答案：D9. 根据材料力学，下列哪种材料的弹性模量最大？A. 木材B. 混凝土C. 钢材D. 塑料答案：C10. 在结构分析中，下列哪种方法可以用于求解静定结构的内力？A. 能量法B. 位移法C. 力法D. 静力平衡法答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 建筑力学中，力的三要素包括力的________、________和________。

答案：大小、方向、作用点2. 结构力学分析中，静定结构的特点是________的数量等于________的数量。