结构力学教案
刘林超
信阳师范学院土木工程学院
信阳师范学院教案用纸
????????????实体结构结构薄壁板壳空间杆件结构平面杆件结构杆件结构结构)(
杆系结构——由若杆根杆件组成，杆件的几何特征是：其长度远远大于杆件截面的宽度和高度。例如：梁、拱、桁(heng)架、刚架。
板壳结构——其厚度远远小于长度和宽度两各尺寸的结构。楼板、壳体屋盖等
实体结构——是指三个尺寸大约为同量级的结构 例如：水工结构中的重力大坝、挡土墙等
结构力学的研究对象：杆系结构。
理论力学一般不考虑物体内部的形变，把物体当成刚性体来分析其静止或运动状态。材料力学主要研究杆件，如柱体、梁和轴，在拉压、剪切、弯曲和扭转等作用下的应力、形变和位移。结构力学研究杆系结构，如桁架、刚架或两者混合的构架等。而弹性力学研究各种形状的弹性体，除杆件外，还研究平面体、空间体，板和壳等。
2．结构力学的主要研究内容
（1）结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差
引起的内力计算——称为强度计算；
（2）结构由荷载、支座移动、温度变化、制造误差
引起的变形及位移计算——称为刚度计算；
（3）结构的稳定计算，以保证结构的稳定性；
同济大学朱慈勉结构力学第7章位移法习题答案 7-1 试确定图示结构的位移法基本未知量数目，并绘出基本结构。 (a) (b) (c) 1个角位移3个角位移，1个线位移4个角位移，3个线位移 (d) (e) (f) 3个角位移，1个线位移2个线位移3个角位移，2个线位移 (g) (h) (i) 一个角位移，一个线位移一个角位移，一个线位移三个角位移，一个线位移
7-5 试用位移法计算图示结构，并绘出其内力图。 (a) 解：（1）确定基本未知量和基本结构 有一个角位移未知量，基本结构见图。 Z 1M 图 2 13 ql p M 图 （2）位移法典型方程 11110 p r Z R += （3）确定系数并解方程 i ql Z ql iZ ql R i r p 240 3 1831 ,82 12 12 111= =-∴-== （4）画M 图 M 图 l l l q
(b) 解：（1）确定基本未知量 1个角位移未知量，各弯矩图如下 1Z =1M 图 3 EI p M 图 （2）位移法典型方程 1111 0p r Z R += （3）确定系数并解方程 1115 ,352 p r EI R = =- 1 53502E I Z -= 114Z EI = （4）画M 图 () KN m M ?图 4m 4m 4m
解：（1）确定基本未知量 一个线位移未知量，各种M 图如下 1M 图 243 EI 243 EI 1243 EI p M 图 F R （2）位移法典型方程 11110 p r Z R +=（3）确定系数并解方程 1114 ,243 p p r EI R F = =- 14 0243 p EIZ F -= 12434Z EI = （4）画M 图 94 M 图 6m 6m F P 4
《结构力学》作业参考答案 一、判断题（将判断结果填入括弧内，以 √表示正确 ，以 × 表示错误。） 1．图示桁架结构中有3个杆件轴力为0 。（×） 2．图示悬臂梁截面A 的弯矩值是ql 2。 (×) l l A 3．静定多跨梁中基本部分、附属部分的划分和所承受的荷载无关。（√ ） 4．一般来说静定多跨梁的计算是先计算基本部分后计算附属部分。（× ） 5．用平衡条件能求出全部内力的结构是静定结构。（ √ ） 6．求桁架内力时截面法所截取的隔离体包含两个或两个以上的结点。（√ ） 7．超静定结构的力法基本结构不是唯一的。（√） 8．在桁架结构中，杆件内力不是只有轴力。（×） 9．超静定结构由于支座位移可以产生内力。 （√ ） 10．超静定结构的内力和材料的性质无关。（× ） 11．力法典型方程的等号右端项不一定为0。 （√ ） 12．计算超静定结构的位移时，虚设力状态可以在力法的基本结构上设。（√） 13．用力矩分配法计算结构时，汇交于每一结点各杆端分配系数总和为1，则表明分配系 数的计算无错误。 （× ） 14．力矩分配法适用于所有超静定结构的计算。（×） 15．当AB 杆件刚度系数i S AB 3 时，杆件的B 端为定向支座。 (×) 二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。） 1．图示简支梁中间截面的弯矩为（ A ） F P
q l A．82 ql B．42 ql C．22 ql D． 2 ql 2．超静定结构在荷载作用下产生的内力和刚度（B） A．无关 B．相对值有关 C．绝对值有关 D．相对值绝对值都有关 3．超静定结构的超静定次数等于结构中（B ） A．约束的数目 B．多余约束的数目 C．结点数 D．杆件数 4．力法典型方程是根据以下哪个条件得到的（C）。 A．结构的平衡条件B．结构的物理条件 C．多余约束处的位移协调条件D．同时满足A、B两个条件 5．图示对称结构作用反对称荷载，杆件EI为常量，利用对称性简化后的一半结构为（A ）。 P P P P P P 6．超静定结构产生内力的原因有（D） A．荷载作用和温度变化 B．支座位移 C．制造误差 D．以上四种原因 7．超静定结构的超静定次数等于结构中（B） A．约束的数目 B．多余约束的数目 C．结点数 D．杆件数 8．图示超静定结构独立结点角位移的个数是（B ） A． 2 B． 3
结构力学课程教学改革 摘要：文章通过阐述笔者在“结构力学”课程教学中所遇到的一些问题，并针对这些问题在教学内容、教学方式等方面进行了思考，最后对课程的教学改革提出了自己的一些看法。 关键词：结构力学；教学方法；教学改革 前言 结构力学是高校土木工程专业最重要的一门专业基础课之一，在整个土木工程专业教学中不但具有承上启下的核心地位，而且贯穿于整个专业学习的过程。结构力学的先修课包括高等数学、线性代数、计算机基础知识、工程力学等，作为土木工程学科主要的专业基础课之一，它是联系基础力学课程与工程设计课程的纽带，是从力学基本理论过渡到工程实际应用的重要桥梁。结构力学课程的教学质量直接决定了后续钢筋混凝土结构设计原理、钢结构、地基基础和抗震结构设计、以及课程设计和毕业设计等课程的教学效果，同时也是学生今后在设计或施工工作中解决工程问题的基础。因此，想要学生将大学的专业课程学习扎实，结构力学这门课程必须学好，这就对我们结构力学的教室提出了更高的要求。本人在结构力学的教学过程中，发现了一些教学上所存在的问题，文章将从这些问题着手，提出一些解决问题的方法，并对该课程的教学的改革提出几点自己的见解。 一、结构力学教学中存在的问题 （一）课时少 在教育部大力推行“大土木”专业背景下，学生的课程数量大幅
增加，导致各专业课分配到的课时不可避免的减少，结构力学也不例外。而结构力学是一门专业基础课，主要研究杆系结构的内力和变形，具有内容较多，理论性强，概念较为抽象，解决问题的思路多样化等特点。有很多重要的内容必须细细讲授，要耗费大量课时，课时少与内容多的矛盾相当突出。因此，必须增加结构力学课程的学时。 （二）内容繁琐、零乱 在目前的结构力学的培养方案中，有一些内容较为繁琐、零乱。例如在理论力学中，桁架杆的内力计算已经被讲授过，而结构力学又要重新再讲一次，内容得不到很好的衔接，导致学生上课一头雾水。而像矩阵位移法这类本科学生今后在工作中很少被运用到的内容，大纲却要求重点讲授，不仅浪费课时，也浪费学生学习的精力。因此，教学内容改革势在必行。 （三）内容抽象 结构力学研究计算的是结构在各种效应作用下的响应，包括内力的计算及位移的计算。由于内力看不见，摸不着，学生在学习的过程中缺乏感性的认识，学生很容易将内力等概念混淆，造成对知识点的模糊。且由于课程的内容抽象，这就造成学生在接触到这门课程时容易产生畏难情绪，再者由于学生在学习过程中没有明确的目的性，“怎样去学习”、“知识点该如何运用”、“如何分析力学模型”等问题普遍存在，导致学生不能学以致用，自然而然缺乏对结构力学这门理论性较强的课程的学习兴趣。学生学习后不知道学习结构力学对今后工作有何帮助。
厦门大学网络教育2017-2018 学年第二学期《结构力学》复习题 第一部分：客观题 一、选择题 1两个刚片之间由一个铰和一个链杆相连接构成的体系是( ) 【D】 A. 几何可变体系 B. 无多余约束的几何不变体系 C. 瞬变体系 D. 体系的组成不确定 2三铰拱的合理拱轴线为 ( ) 【 B】 A. 任意荷载下均为合理轴线 B. 确定荷载下且跨度给定时为合理轴线 C. 合理轴线的跨度可以任意 D. 合理轴线时弯矩为零，但剪力不一定为零 3超静定结构在支座移动，温度变化等非荷载因素作用下进行内力和位移计算时，各杆的刚度应取( )值。【A】 A. 绝对 B. 对内力绝对，对位移绝对 C. 相对 D. 对内力相对，对位移相对 4用力矩分配法计算时，放松结点的顺序为 ( ) 【D】 A. 对计算和计算结果无影响 B. 对计算和计算结果有影响 C. 对计算无影响 D. 对计算有影响，而对计算结果无影响 二、判断题 5 静定结构的全部内力及反力，只根据平衡条件求得，且解答是唯一的。【O】 6力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。【X 】 第二部分：主观题 三、填空题 7．如图所示同一桁架的两种受力状态，除了在＿＿＿＿部分两图中对应杆的内力不同外，其余各 杆内力均相同，这是静定结构的＿＿＿＿＿＿＿特性，它仅在一个内部是几何不变部分的情况下 适用。【 ABD ，荷载等效代换特性】 8．如图所示为一对称刚架，试将荷载分解为对称荷载与反对称荷载。
9．图 a、b、c 分别有几个多余约束 ? (a)＿个多余约束， (b)＿个多余约束， (c)＿个多余约束。 【1；3；2】 10．已知 AB 梁的 M 图如图所示，当该梁的抗弯刚度改为2EI 而荷载不变时，其最大弯矩值为＿＿＿＿＿kN m 。【20】 11．图示结构有＿＿＿多余约束，其中第＿＿＿个链杆是必要约束，不能去掉。【2；1】12．如图所示结构为＿＿＿次超静定。【7】 四、计算题 13．求图示桁架中 a 杆的内力。 分别取 ADG 和 CFEH M O1( F i )0, F P3F NDE3 F Na620 M O 2( F i )0, F P3F NDE3 F Na320 解得 F Na 2 F 3
历年结构力学试卷试题汇总 一．是非题（将判断结果填入括弧：以O 表示正确，X 表示错误）（本大题分4小题，共 11分） 1 . (本小题 3分) 图示结构中DE 杆的轴力F NDE =F P /3。（x ）. 2 . (本小题 4分) 用力法解超静定结构时，只能采用多余约束力作为基本未知量。 （x ） 3 . (本小题 2分) 力矩分配中的传递系数等于传递弯矩与分配弯矩之比，它与外因无关。（o ） 4 . (本小题 2分) 用位移法解超静定结构时，基本结构超静定次数一定比原结构高。 （o ） 二．选择题（将选中答案的字母填入括弧内）（本大题分5小题，共21分） 1 （本小题6分） 图示结构EI=常数，截面A 右侧的弯矩为：（ A ） A ．2/M ； B ．M ； C ．0； D. )2/(EI M 。 2. （本小题4分） 图示桁架下弦承载，下面画出的杆件内力影响线，此杆件是：（B ） Ａ.ch ; B.ci; C.dj; D .cj . 2
3. (本小题 4分) 图a 结构的最后弯矩图为： A. 图b; B. 图c; C. 图d; D.都不对。（A ） ( a) (b) (c) (d) 4. (本小题 4分) 用图乘法求位移的必要条件之一是： A.单位荷载下的弯矩图为一直线； B.结构可分为等截面直杆段； C.所有杆件EI 为常数且相同； B D.结构必须是静定的。 ( ) 5. （本小题3分） 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( C ) Ａ．F P l 3 /(24EI ); B . F P l 3 /(!6EI ); C . 5F P l 3 /(96EI ); D. 5F P l 3 /(48EI ). 三（本大题 5分）对图示体系进行几何组成分析。 F P =1
15.3 力法的计算步骤和示例（二） 一次超静定钢架 【例】作图 (a)所示连续梁的内力图。EI 为常数。 【解】(1) 选取基本结构 此结构为一次超静定梁。将B 点截面用铰来代替，以相应的多余未知力X1代替原约束的作用，其基本结构如图 (b)所示。 (2) 建立力法方程 位移条件：铰B 两侧截面的相对转角应等于原结构B 点两侧截面的相对转角。由于原结构的实际变形是处处连续的，显然同一截面两侧不可能有相对转动或移动，故位移条件为B 点两侧截面相对转角等于零。由位移条件建立力法方程如下 δ11X1+Δ 1P=0 (3) 计算系数和自由项 分别作基本结构的荷载弯矩图MP 图和单位弯矩图M1图，如图19.13(c)、(d)所示。 利用图乘法求得系数和自由项分别为 (4) 求多余未知力 将以上系数和自由项代入力法方程，得 (5) 作内力图 ① 根据叠加原理作弯矩图，如图 (e)所示。 ② 根据弯矩图和荷载作剪力图，如图 (f)所示 11212(11)233l l EI EI δ=???= 2 1(32)48P P ql l EI +?=- 2 112(32)0348(32)32 l P ql l X EI EI P ql l X +-=+=
15.3 力法的计算步骤和示例（三） 铰接排架 【例】计算图 (a) 所示排架柱的内力，并作出弯矩图。 【解】(1) 选取基本结构 此排架是一次超静定结构，切断横梁代之以多余未知力X1得到基本结构如图 (b)所示。 (2) 建立力法方程 δ11X1+Δ 1P=0 (3) 计算系数和自由项 分别作基本结构的荷载弯矩图MP 图和单位弯矩图M1图如图 (c)、(d)所示。 利用图乘法计算系数和自由项分别如下 (4) 计算多余未知力 将系数和自由项代入力法方程，得 解得 X1=-5kN (5) 作弯矩图 按公式M=M1X1+MP 即可作出排架最后弯矩图如图 (e)所示。 13521760 033X EI EI +=
院(系) 建筑工程系 学号 三明学院 姓名 . 密封线内不要答题 密封…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 结构力学试题答案汇总 一、选择题(每小题3分,共18分) 1. 图 示 体 系 的 几 何 组 成 为 : ( A ) A. 几 何 不 变 , 无 多 余 联 系 ; B. 几 何 不 变 , 有 多 余 联 系 ; C. 瞬 变 ; D. 常 变 . (第1题) (第4题) 2. 静 定 结 构 在 支 座 移 动 时 , 会 产 生 : ( C ) A. 内 力 ; B. 应 力 ; C. 刚 体 位 移 ; D. 变 形 . 3. 在 径 向 均 布 荷 载 作 用 下 , 三 铰 拱 的 合 理 轴 线 为: ( B ) A ．圆 弧 线 ; B ．抛 物 线 ; C ．悬 链 线 ; D ．正 弦 曲 线 . 4. 图 示 桁 架 的 零 杆 数 目 为 : ( D ) A. 6; B. 7; C. 8; D. 9. 5. 图 a 结 构 的 最 后 弯 矩 图 为 : ( A ) A ．图 b; B ．图 c ; C ．图 d ; D ．都不 对 . 6. 力 法 方 程 是 沿 基 本 未 知 量 方 向 的 : ( C ) A ．力 的 平 衡 方 程 ; B ．位 移 为 零 方 程 ; C ．位 移 协 调 方 程 ; D ．力 的 平 衡 及 位 移 为 零 方 程 .
二、填空题(每题3分,共9分) 1.从 几 何 组 成 上 讲 , 静 定 和 超 静 定 结 构 都 是___几何不变____体 系 , 前 者___无__多 余 约 束 而 后 者____有___多 余 约 束 . 2. 图 b 是 图 a 结 构 ___B__ 截 面 的 __剪力__ 影 响 线 . 3. 图 示 结 构 AB 杆 B 端 的 转 动 刚 度 为 ___i___, 分 配 系 数 为 ____1/8 ____, 传 递 系 数 为 ___-1__. 三、简答题(每题5分,共10分) 1.静定结构内力分析情况与杆件截面的几何性质、材料物理性质是否相关？ 为什么？ 答:因为静定结构内力可仅由平衡方程求得,因此与杆件截面的几何性质无关,与材料物理性质也无关. 2.影响线横坐标和纵坐标的物理意义是什么？ 答:横坐标是单位移动荷载作用位置,纵坐标是单位移动荷载作用在此位置时物理量的影响系数值. 四、计算分析题,写出主要解题步骤(4小题,共63分) 1.作图示体系的几何组成分析(说明理由),并求指定杆1和2的轴力.(本题16分) (本题16分)1.因为w=0 所以本体系为无多约束的几何不变体系.(4分) F N1=- F P (6分); F N2= P F 3 10 (6分). 2.作 图 示 结 构 的 米 图 .(本题15分)
1．图示排架在反对称荷载作用下，杆AB的轴力为：（） ssadaA P / 2；B P ；C 0 ；D －P 。 2xzzx．图示结构M A影响线如图所示，则影响线上纵标y B表示F p=1作用在（） A.A点时，A截面的弯矩 B.A点时，B截面的弯矩 C.B点时，A截面的弯矩 D.B点时，B截面的弯矩 3．图示多跨静定梁的基本部分是（） A AB部分 B BC部分 C CD部分 D DE部分 A B C D E 4sa．悬臂s梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（） A EI l F P 3 3 B EI l F P 3 23 C EI l F P 3 22 D EI l F P 3 4 F P l EI F P l l 5．sa图5sa所示对称结构的等代结构为（） q q 图5 q A q B q q C D 1．sx图示体系为（） A. 几何不变无多余约束 B. 几何不变有多余约束 C. 几何常变 D. 几何瞬变 2．图a结构的最后弯矩图为：( ) A. 图b; B. 图c; C. 图d; D.都不对。 ( a) (b) (c) (d) l l M/4 3M/4 M/4 3M/4 3M/4 M/4 M/8 M/2 EI EI M
3连续梁和M 图如图所示，则支座B 的竖向反力F BV 是( ) A. 1.21(↑) B. 5.07(↑) C. 11.07(↓) D.17.07(↑) 4．xzxzxz 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( ) Ａ．F P l 3 /(24EI ); B . F P l 3 /(16EI ); C . 5F P l 3 /(96EI ); D. 5F P l 3 /(48EI ). 5．图 示 结 构 ：（ ） A. ABC 段 有 内 力 ； B. ABC 段 无 内 力 ； C. CDE 段 无 内 力 ； D. 全 梁 无 内 力 。 q A B C D E 2a a a a 1．图1所示结构的弯矩图形状应为（ ） F P A B C D 图1 F P 2．悬臂梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（ ） A EI l F P 33 B EI l F P 323 C EI l F P 322 D EI l F P 34 F P l EI F P l l 3．图5所示对称结构的等代结构为（ ） A l /2 l /2 EI 2EI F P
《结构力学》课程教学大纲 课程编号：L263009 课程类别：专业基础课学分数： 5 学时数：80 适用专业：土木工程应修基础课程：《材料力学》、《理论力学》 一、本课程的地位和作用 本课程是土木工程专业技术平台课程中的一门基础课程。通过本课程的教学使学生掌握结构力学的基本原理、基本理论和基本方法，具备将工程实践中的实际问题抽象为相应的力学模型并运用相应的力学计算公式进行求解的基本能力，具备解决工程实践中相应的结构力学实际问题的基本能力，具备运用常用工程力学计算机软件进行工程力学分析、计算的基本能力。 二、本课程的教学目标 在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握平面杆系结构分析计算的基本概念，基本原理和基本方法，了解各类结构的受力性能，为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础，培养结构分析与计算等方面的能力。 三、课程内容和基本要求 第一章绪论 1、教学基本要求 （1）了解结构力学的任务，与其它课程的关系及常见杆件结构的分类； （2）熟练掌握结构计算简图的概念和确定结构计算简图的原则； （3）熟练掌握杆件结构的支座分类和结点分类； （4）理解荷载的分类。 2、教学内容 （1）结构力学研究对象和任务 （2）Δ结构计算简图 （3）Δ结构分类 （4）荷载分类 第二章体系几何组成分析 1、教学基本要求 （1）理解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等概念； （2）熟练掌握无多余约束的几何不变体系的几何组成规则； （3）应用规则分析常见体系的几何组成； （4）理解结构的几何特性与静力特性的关系。
2、教学内容 （1）几何组成分析目的 （2）*运动自由度概念 （3）Δ几何不变体系简单组成规则 （4）Δ几何组成分析示例 （5）静定结构和超静定结构 第三章静定结构内力分析 1、教学基本要求 （1）熟练掌握截面内力计算和内力图的形状特征； （2）熟练掌握绘制弯矩图的叠加法； （3）应用截面法求解静定结构，绘制其内力图； （4）理解桁架的受力特点及按几何组成分类。应用结点法和截面法及其联合应用，会计算简单桁架、联合桁架即复杂桁架。 （5）熟练掌握三铰拱的反力和内力计算。了解三铰拱的内力图绘制的步骤。理解三铰拱合理拱轴的形状及其特征； （6）理解静定结构受力分析方法，静定结构的一般性质，各种结构形式的受力特点。 2、教学内容 （1）Δ静定梁 （2）Δ*静定钢架 （3）*三铰拱 （4）Δ静定桁架和静定组合结构 （5）静定结构基本性质和受力特点 第四章虚功原理和结构位移计算 1、教学基本要求 （1）了解温度改变、支座移动引起的位移计算； （2）理解变形体虚功原理和互等定理； （3）理解实功、虚功、广义力、广义位移的概念； （4）熟练掌握荷载产生的位移计算； （4）应用图乘法求位移。 2、教学内容
结构力学1试卷 A 卷 一、是非判断题（共10分） 1．图a 所示体系的自振周期大于图b 体系的自振周期。（ ） 2．用能量法计算无限自由度体系的临界荷载，所得计算结果均不小于精确解。（ ） 3．当温度升高时，连续梁的极限弯矩值将降低。（ ） 二、填空题（每题10分，共30分） 1．受到简谐荷载作用的单自由度体系，为减小质点的振幅，当自振频率ω小于荷载频率θ 时，应 体系的刚度；当自振频率ω大于荷载频率θ 时，应 体系的刚度。 2．图示结构的极限荷载为F Pu = 。 P （第2小题图） （第3小题图） 3．图示体系的动力自由度为 。 三、 计算题（每题15分，共60分） 1．将图示结构简化为单根压杆，并计算相应的弹簧刚度k 。（已知13 EI k l = ） 2．不考虑阻尼，试列出图示体系的运动方程，并求出相应的柔度系数。
3．求图示连续梁的极限荷载F Pu，并绘出极限状态下的弯矩图。 4．计算图示体系的临界荷载F Pcr。
答案 一、是非题 × √ √ 二、1 减小 增大 2 F Pu =u /M a 3 2 三、计算题 1．（本小题8分） 将图示结构简化为单根压杆，并计算相应的弹簧刚度k 。（已知13EI k l = ） （3分） ·l （2分） 13222EI EI k k l l l l l =?=? ??=（3分） 2．（本小题10分） 不考虑阻尼，试列出图示体系的运动方程，并求出相应的柔度系数。 q 1M 图 解：设任一时刻t 质点的位移为y (t )，列位移方程 111P ()[()]sin y t my t q t δδθ=-+（3分） 其中，311l EI δ=，4 1P 3l EI δ= （2分） （2分） 故 EI l （1分）
第一章绪论 §1-1 结构力学的研究对象和任务 一、结构的定义:由基本构件（如拉杆、柱、梁、板等）按照合理的方式所组成的构件的体系，用以支承荷载并传递荷载起支撑作用的部分。 注：结构一般由多个构件联结而成，如：桥梁、各种房屋（框架、桁架、单层厂房）等。最简单的结构可以是单个的构件，如单跨梁、独立柱等。 二、结构的分类：由构件的几何特征可分为以下三类 1．杆件结构——由杆件组成，构件长度远远大于截面的宽度和高度，如梁、柱、拉压杆。2．薄壁结构——结构的厚度远小于其它两个尺度，平面为板曲面为壳，如楼面、屋面等。3．实体结构——结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝、大块基础等。 三、课程研究的对象 ?材料力学——以研究单个杆件为主 ?弹性力学——研究杆件（更精确）、板、壳、及块体（挡土墙）等非杆状结构 ?结构力学——研究平面杆件结构 四、课程的任务 1．研究结构的组成规律，以保证在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。探讨结构的合理形式，以便能有效地利用材料，充分发挥其性能。 2．计算由荷载、温度变化、支座沉降等因素在结构各部分所产生的内力，为结构的强度计算提供依据，以保证结构满足安全和经济的要求。 3．计算由上述各因素所引起的变形和位移，为结构的刚度计算提供依据，以保证结构在使用过程中不致发生过大变形，从而保证结构满足耐久性的要求。 §1-2 结构计算简图 一、计算简图的概念：将一个具体的工程结构用一个简化的受力图形来表示。 选择计算简图时，要它能反映工程结构物的如下特征： 1．受力特性（荷载的大小、方向、作用位置） 2．几何特性（构件的轴线、形状、长度） 3．支承特性（支座的约束反力性质、杆件连接形式） 二、结构计算简图的简化原则 1．计算简图要尽可能反映实际结构的主要受力和变形特点 ．．．．．．．．．．．．．．，使计算结果安全可靠； 2．略去次要因素，便于 ．．。 ．．分析和 ．．．计算 三、结构计算简图的几个简化要点 1．实际工程结构的简化：由空间向平面简化 2．杆件的简化：以杆件的轴线代替杆件 3．结点的简化：杆件之间的连接由理想结点来代替 （1）铰结点：铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动，即各杆端之间的夹角可任意改变。不存在结点对杆的转动约束，即由于转动在杆端不会产生力矩，也不会传递力矩，只能传递
§7-6 用位移法计算有侧移刚架 例1.求图(a)所示铰接排架的弯矩图。 解：（1）只需加一附加支杆，得基本结构如图(b)所示，有一个基本未知量Z 1。 （2）0 1111=+P R Z r （3）求系数和自由项 2211123l i l i r ==∑ ql R P 4 3 1-= （4）代入方程求未知量 i ql Z 163 1= （5）绘制弯矩图 例2.用位移法计算图(a)所示刚架，并绘M 图 解：（1）此刚架具有一个独立转角Z 1和一个独立线位移Z 2。在结点C 加入一个附加刚臂和附加支杆， 便得到图(b)所示的基本结构。 （2）建立位移法方程 01212111=++P R Z r Z r 02222121=++P R Z r Z r （3）求各系数和自由项 i i i r 73411=+=， i r r 5.12112-== 16 15434122222i i i r = += 01=P R kN ql R P 60308 3 2-=--= （4）求未知量 Z 87.201=，Z 39.972= （5）绘制弯矩图
例3.用直接平衡法求刚架的弯矩图。 解：（1）图示刚架有刚结点C 的转角Z 1和结点C 、D 的水平线位移Z 2两个基本未知量。设Z 1顺时针方向转动，Z 2向右移动。 （2）求各杆杆端弯矩的表达式 3421+-=Z Z M CA 3221--=Z Z M AC 13Z M CD = 25.0Z M BD -= （3）建立位移法方程 有侧移刚架的位移法方程，有下述两种： Ⅰ.与结点转角Z 1对应的基本方程为结点C 的力矩平衡方程。 ∑=0C M ， 037021=+-?=+Z Z M M CD CA Ⅱ.与结点线位移Z 2对应的基本方程为横梁CD 的截面平衡方程。 ∑=0 x F ， 0 =+DC CA Q Q 取立柱CA 为隔离体(图(d))，∑=0A M ， 33 1 216262121-+-=--- =Z Z ql Z Z Q CA 同样，取立柱DB 为隔离体（(e))，∑=0B M ， 2212 1 65.0Z Z Q DB =--= 代入截面平衡方程得 0312 5 012133121221=-+-?=+-+-Z Z Z Z Z （4）联立方程求未知量 Z 1=0.91 Z 2=9.37 （5）求杆端弯矩绘制弯矩图 将Z 1、Z 2的值回代杆端弯矩表达式求杆端弯矩作弯矩图。 例4.计算图(a)所示结构C 点的竖向位移。 解：解法（一）——用典型方程求解 （1）确定基本未知量。变截面处C 点应作为刚结点，加刚臂及支杆得位移法基本结构如图(b) 所示。其中未知量是C 点角位移Z 1和C 点的竖向线位移Z 2。 （2）位移法典型方程 01212111=++P R Z r Z r 02222121=++P R Z r Z r （3）求各系数和自由项 i i i r 128411=+=， l i l i l i r r 66122112-=+- == 22222361224l i l i l i r =+= , 01=P R , ql R P -=2
《结构力学(1)》模拟试题二 1 2 一 填空题（9小题，共计32分） 3 1 在一个体系上增加或去掉____，不改变体系的几何不变性或可变性。（2分） 4 2 具有基本部分和附属部分的结构，进行受力分析的次序是：先计算____部分，后计 5 算____部分。（2分） 6 3 若三铰拱的跨度、拱上竖向荷载给定不变，则拱愈扁平，拱的水平推力愈____（大 7 或小）。（2分） 8 4 图示刚架D 截面的剪力F QDB =____、弯矩M DB =____ (内侧受拉为正)。（6分） 9 10 11 12 5 m 13 5 图示桁架中杆a 、b 的轴力分别为F Na =____，F Nb =____。（6分） 14 15 16 4L 17 6 图乘法的应用条件是：①杆段是________杆段；②两个弯矩图中至少有一个是____18 图形。（4分） 19 7 图示静定梁在移动荷载作用下，截面C 的弯矩影响线方程为M C =_______（0≤x ≤2m ）；20 M C =_____（2m ≤x ≤6m ）。（4分） 21
22 23 24 8 荷载移动到某个位置使研究量达到最大值，则此荷载位置称为移动荷载的____位25 置。（2分） 26 9 用位移法计算有侧移刚架时，基本未知量包括结点____位移和____位移。 27 （4分） 28 二选择题（4小题，共计18分） 29 1 图示多跨静定梁截面C的弯矩M C =____ 。（5 30 P a 31 32 a a a 2a 33 34 (A) ) ( 4 下拉 a F P (B) ) (下拉 2 a F P (C) ) (下拉 4 3a F P (D) ) (上拉 4 a F P 35 2 图示桁架中K型结点处，杆b轴力为F Nb =____。（5分） 36 37 38 39 40 (A) 0 (B) P F 2 2 - (C) P F 2 (D) P F 2 - (E) P F 2 2 41
结构力学教学大纲 《结构力学》课程教学大纲课程名称:结构力学 英文名称:Structural Mechanics 课程编号:060111 学时数:60 其中实验学时数:0 课外学时数:0 学分数:6.0 适用专业:交通工程专业(专业基础必修课) 一、课程的性质、目的和任务 《结构力学》是土木工程专业的主要专业基础课，在专业学习中占有重 要的地位。 通过本课程的学习，使学生掌握平面杆件结构分析计算的基本概念、基 本原理和基本方法，了解各类结构的受力性能，为学生学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础，为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好理论基础，培养结构工程分析与计算等方面的能力。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 第1章绪论 1.1 结构力学的研究对象和任务 了解结构力学的研究对象和基本内容。 1.2荷载的分类 了解荷载的分类。 1.3 结构的计算简图 掌握计算简图的绘制原则;掌握简图的简化要点。 1.4 支座和结点的类型
1.5 结构的分类 熟悉杆件结构的分类。 第2章平面体系的机动分析 2.1 概述 理解几何组成分析的目的，分清几何不变体系和几何可变体系。 2.2 平面体系的计算自由度 理解掌握自由度和联系的概念。 2.3 几何不变体系的基本组成规则 熟练掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其应用;正确、灵活地运 用基本规则对一般体系进行几何构造分析。 2.4 瞬变体系 了解瞬变体系的概念。 2.5 机动分析示例 2.6几何构造与静定性的关系 理解体系的几何组成与静定性的关系。 【重点】平面杆件体系的几何组成规律。 【难点】运用几何组成规律进行体系几何组成分析。第3章静定梁与静定刚架 3.1单跨静定梁 正确运用截面法和内力微分关系求解静定梁在荷载作用下的支座反力 和内力。 3.2 多跨静定梁 熟练掌握静定多跨梁的所有支座反力和内力的计算。【重点】判断基本部分和附属部分，求解内力的顺序。
超静定结构计算——位移法 一、判断题: 1、判断下列结构用位移法计算时基本未知量的数目。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) EI EI EI EI 2EI EI EI EI EA EA a b EI= EI=EI= 24442 2、位移法求解结构内力时如果P M 图为零,则自由项1P R 一定为零。 3、位移法未知量的数目与结构的超静定次数有关。 4、位移法的基本结构可以就是静定的,也可以就是超静定的。 5、位移法典型方程的物理意义反映了原结构的位移协调条件。 二、计算题: 12、用位移法计算图示结构并作M 图,横梁刚度EA →∞,两柱线刚度 i 相同。 2 13、用位移法计算图示结构并作M 图。E I =常数。 l l l /2l /2
14、求对应的荷载集度q 。图示结构横梁刚度无限大。已知柱顶的水平位移为 ()5123/()EI →。 12m 12m 8m q 15、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l l l l 16、用位移法计算图示结构,求出未知量,各杆EI 相同。 4m 19、用位移法计算图示结构并作M 图。 q l l 20、用位移法计算图示结构并作M 图。各杆EI =常数,q = 20kN/m 。 23、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。
l l 2 24、用位移法计算图示结构并作M 图。EI =常数。 l q l 29、用位移法计算图示结构并作M 图。设各杆的EI 相同。 q q l l /2/2 32、用位移法作图示结构M 图。 E I =常数。 q q l l /2 l /2l 36、用位移法计算图示对称刚架并作M 图。各杆EI =常数。 l l
精选考试类文档，如果您需要使用本文档，请点击下载！ 2020最新结构力学期末考试试题及答案 一、填空题。 1、在梁、刚架、拱、桁架四种常见结构中，主要受弯的是梁和钢架，主要承受轴力的是拱和桁架。 2、选取结构计算简图时，一般要进行杆件简化、支座简化、结点简化和荷载简化。 3、分析平面杆件体系的几何组成常用的规律是两刚片法则、三钢片和二元体法则。 4、建筑物中用以支承荷载的骨架部分称为结构，分为板
件、杆壳和实体三大类。 5、一个简单铰相当于两个个约束。 6、静定多跨梁包括基础部分和附属部分，内力计算从附属部分开始。 7、刚结点的特点是，各杆件在连接处既无相对移动也无相对转动，可以传递力和力矩。 8、平面内一根链杆自由运动时的自由度等于三。 二、判断改错题。 1、三刚片用三个铰两两相联不一定成为几何不变体系。（） 2、对静定结构，支座移动或温度改变不会产生内力。（） 3、力法的基本体系不一定是静定的。（） 4、任何三铰拱的合理拱轴不一定是二次抛物线。（） 5、图乘法不可以用来计算曲杆。（） 三、选择题。 1、图示结构中当改变B点链杆方向（不能通过A铰）时，对该梁的影响是（） A、全部内力没有变化 B、弯矩有变化 C、剪力有变化 D、轴力有变化
2、右图所示刚架中A H A 、P B 、2 P - C 、P - D 、2 P 3、右图所示桁架中的零杆为（ A 、CH BI DG ,, B 、AB BG D C DG DE ,,,,,C 、AJ BI BG ,, D 、BI BG CF ,,
4、静定结构因支座移动，（ ） A 、会产生内力，但无位移 B 、会产生位移，但无内力 C 、内力和位移均不会产生 D 、内力和位移均会产生 5、 支座B 产生竖直沉降c ） A 、θδ=+a c X B 、θδ=-a c X C 、θδ-=+a c X D 、θδ-=-a c X 四、对下图所示平面杆件体系作几何组成分析。
结构力学习题及答案 一． 是非题（将判断结果填入括弧：以O 表示正确，X 表示错误）（本大题 分4小题，共11分） 1 . (本小题 3分) 图示结构中DE 杆的轴力F NDE =F P /3。（ ）. 2 . (本小题 4分) 用力法解超静定结构时，只能采用多余约束力作为基本未知量。 （ ） 3 . (本小题 2分) 力矩分配中的传递系数等于传递弯矩与分配弯矩之比，它与外因无关。（ ）
4 . (本小题 2分) 用位移法解超静定结构时，基本结构超静定次数一定比原结构高。 （ ） 二． 选择题（将选中答案的字母填入括弧）（本大题分5小题，共21分） 1 （本小题6分） 图示结构EI=常数，截面A 右侧的弯矩为：（ ） A ．2/M ； B ．M ； C ．0； D. )2/(EI M 。 2. （本小题4分） 图示桁架下弦承载，下面画出的杆件力影响线，此杆件是：（ ） Ａ.ch; B.ci; C.dj; D.cj. 2 =1
3. (本小题 4分) 图a 结构的最后弯矩图为： A. 图b; B. 图c; C. 图d; D.都不对。（ ） ( a) (b) (c) (d) 4. (本小题 4分) 用图乘法求位移的必要条件之一是： A.单位荷载下的弯矩图为一直线； B.结构可分为等截面直杆段； C.所有杆件EI 为常数且相同； D.结构必须是静定的。 ( ) 5. （本小题3分） 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( ) Ａ．F P l 3/(24EI); B. F P l 3/(!6EI); C. 5F P l 3/(96EI); D. 5F P l 3/(48EI).
第1章绪论 一、本章的教学目标及基本要求 （1）了解结构力学课程的性质和讨论的内容。 （2）了解杆件结构分类。 （3）了解选取结构计算的原则；初步了解杆件结构怎样简化为计算简图。 （4）了解结构力学的学习方法。 二、本章各节教学内容及学时分配 §1-1 结构力学的研究对象和任务 （2学时） §1-2 杆件结构的计算简图 §1-3 平面杆件结构的分类 三、本章教学内容的重点和难点 重点是掌握杆件结构常见支座和结点的基本类型及其计算简图的变形和受力特点。 难点是怎样将实际结构简化为计算简图。 四、本章教学内容的深化和拓宽 适当介绍结构力学课程在土木工程专业教学计划中的地位和作用以及与后继专业课程的关系，以激发学生对本课程的重视和学习兴趣。 五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题 用多媒体课件介绍典型的房屋和桥梁工程结构，包括我国古代的和现代的一些伟大建筑物特点。以增强学生的民族自蒙感和社会责任感。 六、本章的主要参考书目 （一）结构力学（Ⅰ）龙驭球包世华主编，高等教育出版社，2001年1月 （二）结构力学赵更新编，中国水利水电出版社，2004年4月 （三）结构力学（上）李廉锟主编，高等教育出版社，1996年5月 （四）结构力学（上）吴德伦主编，重庆大学出版社，1994年 （五）结构力学（上）张来仪景瑞主编，中国建筑工业出版社，1997年 （六）结构力学辅导—概念·方法·题解赵更新编，中国水利水电出版社，2001年七、各课时单元授课教案的具体内容 §1-1 结构力学的研究对象和任务 一、结构及按几何特征分类 1、杆件结构 2、薄壁结构 3、实体结构 二、结构力学的研究对象 三、结构力学的任务 §1-2 杆件结构的计算简图
第八章位移法 本章的问题： A.什么是位移法的基本未知量？ B.为什么求内力时可采用刚度的相对值，而求位移时则需采用刚度的真值？ C.在力法和位移法中，各以什么方式来满足平衡条件和变形连续条件？ D.位移法的基本体系和基本结构有什么不同？它们各自在位移法的计算过程 中起什么作用？ E.直接平衡法和典型方程法有何异同？ F.力法和位移法的优缺点？ G.在位移法中如何运用结构的对称性？ §8-1位移法概述 对图8-1所示单跨梁，象力法[例题7-4]-[例题 7-6]那样进行求解，从而可建立表8-1所示杆端内力。需要指出的是，对于斜杆除表中所示弯矩、剪力外，还有轴力。 由位移引起的杆端内力称为“形常数”（shape constant）。由“广义荷载”产生的杆端 内力称为“载常数”（load constant），其中外荷载产生的杆端内力称为固端内力（internal force of fixed-end）。杆端内力的符号及正、负规定见第3章。 两端固定一固一铰一固一定向 图8-1 位移法基本单跨梁示意图 * 序号计算简图 及 挠度图 弯矩图 固端弯矩固端剪力 AB M BA M AB F Q BA F Q 1 两端固定 线位移2 6 l EI - 2 6 l EI - 3 12 l EI 3 12 l EI 2 两端固定 转角l EI 4 - l EI 2 - 2 6 l EI 2 6 l EI
P。
14 一固一定向 定向端集中力 2 P l F - 2 P l F - P F P F 15 两端固定 温差 h EIt α 2- h EIt α 2 0 0 16 一固一铰 温差 h EIt α 3- hl EIt α 3 hl EIt α 3 A B l EI q M F P 。 序号 计算简图 及 挠度图 弯矩图 固端弯矩 固端剪力 AB M BA M AB F Q BA F Q 17 一固一定向 温差 h EIt α 2- h EIt α 2 0 0 18 两端固定斜杆 满跨均布 122 ql - 12 2 ql αcos 2 ql αcos 2 ql - 19 两端固定斜杆 跨中集中力 8P l F - 8P l F αcos 2 P F αcos 2 P F - 20 一固一铰斜杆 满跨均布 8 2 ql - 0 αcos 8 5ql αcos 8 3ql - 21 一固一铰斜杆 跨中集中力 16 3P l F - 0 αcos 16 11P F αcos 16 5P F - 22 一固一定向斜杆 满跨均布 122 ql - 12 2 ql αcos 2 ql αcos 2 ql - P 有了表8-1，则图8-2 所示的两端固定单跨梁，利用形、载常数和叠加原理可得杆端内力。例如A 端杆端弯矩为 F 432212 2646AB AB M l EI l EI l EI l EI M ++-+ = ???? （a ） A 端杆端剪力为 图8-2单跨梁杆段位 移和荷载作用 A B 3 ?4 ?2?1 ?