建筑力学作业

(二)几何不变体系的基本组成规律及其应用

1几何不变体系的组成规律

(1)二刚片：用不交于一点也不完全平行的三个链杆相联，或不共线的一个铰一个链杆相联，所组成的体系是几何不变的，且多余约束。

(2)三刚片：用不在一条直线的三个铰两两相联，则组成几何不变体系，且无多余约束。

(3)结点与刚片：用两根不共线的链杆相联，则组成几何不变体系，且无多余约束。

两根不共线的链杆也称为二元体。

(三)静定结构与超静定结构的区别

1．几何特征

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．静力特征

静定结构：平衡方程可确定全部未知力

超静定结构：平衡方程不能确定全部未知力

（三）基本内容

一） 超静定结构的概念和超静定次数的确定

1．超静定结构与静定结构相比较所具有的性质：

（1） 求解超静定结构的内力，必须考虑变形条件；

（2） 超静定结构的内力与材料的物理性质和截面的几何性质有关；

（3） 超静定结构因支座移动、温度改变等原因而产生内力；

（4）超静定结构的挠度和内力均小于静定结构。

五）多跨连续梁、排架、刚架、桁架的受力特点

（1）多跨连续梁的受力特点：整个梁是一个连续的整体，在支座处可以承受和传递弯矩，使梁各段能共同工作，其整体刚度和承载力优于静定梁。

多跨连续梁的适用：常用于梁板结构体系及桥梁中。

（2）排架的受力特点：排架柱与横梁铰接，通常不考虑横梁的轴向变形。

排架的适用：常用于单层工业厂房和仓库中。

（3）刚架的受力特点：结构整体性好，刚度强。刚结点可以承受和传递弯矩，结构中的杆件以弯矩为主。

刚架的适用：常用于高层建筑。

（4）桁架的受力特点：所有杆件都只受轴力作用，结构自重轻。

桁架的适用：可用作屋架、桥梁、空间塔架等。

三）用力法计算超静定结构

1．用力法计算超静定结构的步骤：

（1）去掉多余联系代之以多余未知力，得到静定的基本结构，并定出基本未知量的数目；

（2）根据原结构在去掉多余联系处的位移与基本结构在多余未知力和荷载作用下相应处的位移相同的条件，建立力法典型方程；

（3）在基本结构的单位内力图和荷载内力图，求出力法方程的系数和自由项；

（4）解力法典型方程，求出多余未知力；

（5）按分析静定结构的方法，作出原结构的内力图。

2．超静定结构的一个重要特性：超静定结构的内力与各杆刚度的绝对值无关，只与其相对值有关。

失效：

对于单个构件，失效一般指材料达到破坏条件，例如塑性材料发生屈服，出现剪切滑移面，或者脆性材料发生断裂；

对于一个结构，一般认为结构中出现损伤，结构失去设计要求达到的承载能力就是失效。例如柱子断裂，墙面出现整体裂纹。

刚体：

在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体叫做“刚体”(Rigid body)。它是力学中的一个科学抽象概念，即理想模型。事实上任何物体受到外力，不可能不改变形状。实际物体都不是真正的刚体。若物体本身的变化不影响整个运动过程，为使被研究的问题简化，可将该物体当作刚体来处理而忽略物体的体积和形状，这样所得结果仍与实际情况相当符合。例如，物理天平的横梁处于平衡状态，横梁在力的作用下产生的形变很小，各力矩的大小都几乎不变。对于形变，实际是存在的，但可不予考虑。为此在研究天平横梁平衡的问题时，可将横梁当作刚体。

在外力作用下,物体的形状和大小(尺寸)保持不变,而且内部各部分相对位置保持恒定(没有形变),这种理想物理模型称之为刚体

刚体是个理想模型。如果物体的刚性足够大，以致其中弹性波的传播速度比该物体的运动速度大很多，从而可以认为弹性扰动的传播是瞬时的，就可以把该物体当作刚体处理。

在刚体问题中，可将刚体当作一个特殊的质点组（质量连续分布，各质点间的距离保持不变）。将前面学过的关于质点组的动量定理，质心运动定理，角动量定理等用到这一特殊的质点组就可得到有关刚体的一些规律。

1、定义：在运动中，刚体上任意一条直线在各个时刻的位置都保持平行。

2、特点：①刚体上任意两点的连线在平动中是平行且相等的！②刚体上任意质元的位置矢量不同，相差一恒矢量，但各质元的位移、速度和加速度却相同。因此，常用“刚体的质心”来研究刚体的平动：

3、平动的自由度：3个

组合结构：

结构稳定性是指结构构件抵抗弯曲变形和失稳破坏的能力，和构件的截面形状，截面积，锚固方式，长度有关，其中长度对构件稳定性的影响最大。

2015 年福建省专升本考试建筑类专业基础课考试大纲

第一部分：《建筑力学》（ 150 分）

一、考试要求

1 静力学

静力学的重点为平面各种力系的分析。

（ 1 ）熟悉各种常见的约束性质，对简单的物体系统能熟练地取分离体并画出受力图；

（ 2 ）正确理解力、力偶、力矩等基本概念及其性质，能熟练计算力的投影、力矩；

（ 3 ）掌握各种力系的简化方法和简化结果，能熟练计算主矢和主矩；

（ 4 ）能应用各种类型的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物系的平衡问题，特别是对平面任意力系的平衡问题；

2 材料力学

（ 1 ）具有对结构构件简化为力学计算简图的能力；

（ 2 ）对材料力学中有关内力、应力、位移、变形、应变；强度、刚度和稳定性的概念及其理论应有明确的认识；

（ 3 ）能准确、熟练地分析拉、压、弯、扭和剪构件的内力，并能较快地作出相应的内力图；

（ 4 ）能正确运用强度、刚度和稳定条件，对构件作截面选择，校核验算或求出允许荷载；

（ 5 ）对轴压杆能计算其临界压力和临界应力，并了解有关稳定措施。

3 结构力学

（ 1 ）掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其应用；

（ 2 ）熟练运用静定刚架内力图的作法以及桁架内力的解法，了解静定结构的受力性能；

（ 3 ）掌握荷载作用下静定结构位移的计算方法，掌握静定结构在支座移动作用下的位移计算； 理解弹性体系的互等定理；

（ 4 ）理解力法计算超静定结构的原理，掌握用力法计算超静定结构在荷载作用下的内力以及利用对称性计算对称刚架，掌握在支座移动作用下单跨超静定梁的计算，了解超静定结构的受力性能；

（ 5 ）正确理解位移法计算超静定结构的原理，掌握在荷载作用下，用典型方程计算超静定梁和刚架，掌握利用对称性计算有侧移和无侧移刚架。

• 考试内容

1 静力学（ 20 ）

（ 1 ）力、力偶、力矩、平衡等概念；

（ 2 ）作研究对象的受力图；

（ 3 ）平面各种力系的简化；

（ 4 ）平面任意力系平衡问题的求解。

2 材料力学（ 50 ）

（ 1 ）内力、应力、位移、变形、应变；强度、刚度和稳定性的概念；

（ 2 ）杆件的轴力、扭矩、剪力和弯矩图的画法；

（ 3 ）计算截面的形心和惯性矩等截面几何特性；

（ 4 ）熟练掌握轴向拉、压杆强度、梁的弯曲变形和弯曲强度的计算；剪切、挤压的实用计算。

（ 5 ）计算轴压杆的临界压力和临界应力；

3 结构力学（ 80 ）

（ 1 ）平面几何不变体系的基本组成规则及其应用；

（ 2 ）静定刚架、桁架内力计算；

（ 3 ）荷载和支作移动下静定刚架、桁架位移计算；

（ 4 ）力法解荷载作用下的超静定结构；

(5) 位移法解简单超静定梁和刚架；

（ 6 ）利用对称性简化对称刚架的计算。

三、考题类型

• 填空题： 47%

• 计算题： 53%

教材及参考书

建筑力学 , 第三版（一～三分册），高等教育出版社

第二部分：建筑施工（ 150 ）

一、考试要求

1 了解各主要工种工程的施工工艺原理和施工中的关键环节；

2 掌握施工组织设计的原理和编制单位工程施组织设计的方法，并能对各种施工方案的技术可行性和经济合理性进行初步分析；

3 具有综合运用各门学科知识组织施工和分析解决土木工程施工一般技术问题的能力，对现行施工规范应有所了解。

二、考试内容

1 土方工程 （ 25 ）

（ 1 ）了解土的工程分类和性质 ; 掌握场地平整和基坑 ( 槽 ) 土方量计算的方法

（ 2 ）了解影响边坡失稳的内外因素，掌握填土的质量要求及检验方法和标准。

（ 3 ）了解流砂产生的原因及防治方法 ; 掌握轻型井点设计的内容。

2 桩基础工程 (10)

（ 1 ）掌握钢筋混凝土预制桩的施工工艺要求及影响打桩质量的因素。

（ 2 ）掌握套管成孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺 , 并能分析施工时易产生质量事故的原因及掌握预防、处理的方法

3 砌体工程 (10)

（ 1 ）了解砌筑所用材料的性能和脚手架的种类 , 熟悉砖砌体的施工工艺 , 掌握砖砌体施工的质量标准及构造措施。

4 钢筋混凝土工程 (25)

（ 1 ）掌握钢筋的种类和力学性能；了解钢筋的冷拉工艺和控制方法；掌握钢筋的焊接方法和焊接工艺

（ 2 ）掌握钢筋配料的要求、代换的计算方法 , 钢筋的帮扎构造要求。

（ 3 ）了解模板的种类及构造 , 掌握柱梁模板的安装顺序及拆模要求。

（ 4 ）了解混凝土原材料、施工设备和机具的性能要求 ; 掌握混凝土搅拌方法、运输要求 ; 掌握混凝土的浇筑、施工缝留置及处理 , 混凝土震捣和养护方法 , 大体积混凝土浇筑及混凝土质量检查和缺陷处理

5 预应力混凝土工程 (5)

（ 1 ）掌握先张法施工工艺 ( 张拉程序、预应力筋张拉、混凝土浇筑与养护、预应力筋放松 )

（ 2 ） 掌握后张法施工工艺 ( 孔道留设方法、预应力筋张拉强度要求、张拉顺序及张拉制度 ), 了解张拉锚具及张拉设备

6 结构安装工程 (10)

（ 1 ）了解起重机械的类型、起重参数及相互关系 , 能正确地选用起重机

（ 2 ）掌握单层工业厂房结构构件的吊装方法和吊装工艺，能制定合理的结构吊装方案。

7 防水工程 (7)

（ 1 ）掌握防水材料的性能和种类。

（ 2 ）掌握卷材防水屋面、涂膜防水屋面的构造及质量标准 , 了解细石混凝土屋面构造及要求

（ 3 ）了解地下工程防水方案的种类 ; 掌握防水混凝土施工要点及施工缝留设方法 ; 了解卷材防水层的构造及施工要点

8 装饰工程 (8)

（ 1 ）了解一般抹灰层的构造 ; 掌握抹灰的质量标准及检验方法

（ 2 ）掌握水磨石、大理石、釉面砖饰面的施工工艺 ; 了解水刷石、干粘石、滚涂、弹涂、喷涂施工方法

（ 3 ）了解刷浆材料及刷浆施工要求。

（ 4 ）了解裱糊施工及有关规范要求。

9 建筑施工组织设计概论 (5)

（ 1 ）了解建筑产品及生产的特点 ; 掌握施工组织设计的任务、作用、分类及内容

（ 2 ）了解施工组织设计编制的依据和原则及施工组织设计资料调查的内容。

10 流水作业原理 (15)

（ 1 ）了解流水施工的概念及特点 , 掌握流水施工的主要参数及其确定方法

（ 2 ）掌握流水施工的组织方式

11 网络计划技术 (25)

（ 1 ）掌握单代号网络图、双代号网络图的概念和绘制方法，能进行时间参数的计算和关键线路的确定

（ 2 ）了解时标网络绘制方法的概念

12 单位工程施工组织设计 (5)

（ 1 ）了解单位工程施工组织设计的内容、编制程序和依据

（ 2 ）掌握单位工程施工组织设计的编制内容和顺序

（ 3 ）掌握砖混结构、框架结构和单层工业厂房结构的施工方案拟定方法 ( 流水段划分、施工顺序确定、垂直运输机械选择、主要分部分项工程施工方法 ) 。

（ 4 ）掌握施工进度计划的形式和编制方法

四、考题类型

1 、填空题： 约29%

2 、单项选择题： 约13%

3 、简答题： 约30%

4 、计算题： 约28%

参考用书 《土木工程施工》　毛鹤琴主编，武汉工业大学出版社出版

一一一一、、、、填空题填空题填空题填空题（（（（每空每空每空每空1分分分分，，，，共共共共32分分分分）））） 1、梁横截面上一般产生两种形式的内力_______和_______。 2、梁上无分布荷载，剪力图为一_______；弯矩图为一_________。 3、平面杆系结构有 、 、 、 、 等。 4、多跨静定梁的计算顺序应该是先 后 5、平面内两个刚片用三根链杆组成几何不变体系，这三根链杆必须是 、 。 6、提高梁弯曲强度主要就是提高梁的____________。 7、力在其它原因引起的位移上所做的功称___________。 8、力法的基本未知量是 ；力法方程是通过 而建立的。 9、在小变形条件下，梁上任意横截面将发生两种位移________和________。 10、位移符号“Δip”中的两个下标i、p，其中下标i的含义是_____ _ ；下标p表示__ ___。 11、平面内一个点有___ __个自由度,平面内一刚片有__ _个自由度。 12、超静定次数等于 个数。 13、杆件在荷载作用下产生的变形，可分为轴向拉伸（压缩）、 、 、 。 14、当求得的位移Δip为负值时，说明了 。 15、结构的反力和内力完全可以由静力平衡方程加以确定结构称为___ ___。 16、在力法方程中，主系数δii恒 零。 17、欲求结构某一点的水平线位移，应在该点沿 方向，虚设 。 二二二二、、、、单项选择题单项选择题单项选择题单项选择题（（（（每题每题每题每题2分分分分，，，，共共共共14分分分分）））） 1、图乘法计算静定结构的位移，应满足的条件不包括（ ）。 A．杆轴为直线 B．EI为常数 C．两个弯矩图中至少有一个是直线图形 D．面积和标距在杆件同侧时取正号，异侧时取负号 2、应用图乘法计算位移时，若两个图形中，一个是曲线，一个是直线，（ ）图形只能取面积。 A．直线 B．曲线 C．两者中取其一 D．两者都不可以 3．一个点和一个刚片用（ ）的链杆相连，组成几何不变体系。 A．两根共线的链杆 B．两根不共线的链杆

C．三根不共线的链杆 D．三根共线的链杆 4．静定结构的几何组成特征是（ ）。 A．体系几何可变 B．体系几何瞬变 C．体系几何不变 D．体系几何不变且无多余约束 5 在力法典型方程的系数和自由项中，数值范围可为正、负实数或零的有（ ）。 A．主系数 B．主系数和副系数 C．主系数和自由项 D．副系数和自由项 6位移法是根据（ ）建立方程。 A几何条件 B静力平衡条件 C位移条件 D未知量 7下图所示超静定结构的超静定次数为（ ） A1 B2 C3 D4 三三三三、、、、计算题计算题计算题计算题（（（（1题题题题10分分分分，，，，2题题题题20分分分分，，，，3题题题题24分分分分，，，，共共共共54分分分分）））） 1、求桁架指定杆件的内力。（10分） 2、用位移法作下图所示的弯矩图，EI=常数。（20分） ABCq3、用力法作下图所示刚架的弯矩图，EI=常数（AC杆的为EI， CB杆的为2EI）（24分）

试题答案与评分标准试题答案与评分标准试题答案与评分标准试题答案与评分标准（（（（A卷卷卷卷）））） 一、填空题填空题填空题填空题（（（（每空一分每空一分每空一分每空一分，，，，共共共共32分分分分）））） 1 弯矩、剪力 2 平直线、斜直线 3 拱、梁、刚架、桁架、组合结构 4 附属部分，基本部分 5 不平行、不交于一点 6 弯曲正应力强度 7 虚功 8 多余未知力、原结构的位移条件 9 挠度、转角 10 位移的位置、产生的原因 11 2、3 12 多余约束 13 剪切、扭转、弯曲 14 力虚设反了 15 静定结构 16 大于 17 水平、单位力 二、单项选择单项选择单项选择单项选择（（（（每题每题每题每题2分分分分，，，，共共共共14分分分分）））） 1． D 2． B 3． B 4． D5． D 6． B 7． B 三、计算题计算题计算题计算题（（（（1题题题题10分分分分，，，，2题题题题20分分分分，，，，3题题题题24分分分分，，，，共共共共54分分分分）））） 1、求桁架指定杆件的内力。（10分） 解：○1求支座反力 ∑=0AM 0323=−−−aFaFaFaYB FYB2=------------------------2分 ∑=0Y 032=−+FFYA FYA=---------------------------2分 ○2用I—I截面切断桁架，取左边隔离体研究 ∑=0Y 02=N--------------------------2分 ∑=00M 01=−−aNFa FN−=1--------------------------------------2分 ○3对节点C分析 ∑=0Y 03=+NF FN−=3--------------2分 2、用位移法作下图所示的弯矩图，EI=常数。（20分）