工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu)作業(yè)

1、工程力學(xué)與建筑結(jié)構(gòu)作業(yè)一、選擇題1作用在同一剛體上的兩個(gè)力大小相等、方向相反、且沿著同一條作用線，這兩 個(gè)力是：（）A. 作用力與反作用力B. 平衡力C. 力偶2. 既能限制物體轉(zhuǎn)動(dòng)，又能限制物體移動(dòng)的約束是：（）A. 柔體約束B(niǎo).固定端約束 C.活動(dòng)鉸鏈約束3. 三種不同的截面形狀（圓形、正方形、空心圓）的等截面直桿，承受相同的軸向拉力P,比較材料用量，貝U 。（）A.正方形截面最省料B.圓形截面最省料C.空心圓截面最省料D.三者用料相同4. 拉桿的最危險(xiǎn)截面一定是全桿中 的截面。（）A.軸力最大B.面積最小C. 應(yīng)力 最大 D.不能確定5. 為了保證桿件在外力作用下有足夠的強(qiáng)度， 桿件內(nèi)任

2、何截面的工作應(yīng)力應(yīng)小于 等于（）。A.危險(xiǎn)應(yīng)力B.最小應(yīng)力C.允許應(yīng)力D.最大應(yīng)力6梁的內(nèi)力主要有。A.彎矩和剪力 B.軸力和扭矩C.彎矩和扭矩D.軸力和剪力7. 若梁的截面是T形截面，則截面上的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的數(shù)值。A.不同 B. 相同 C. 不一定（）8. 截面大小相等的兩根細(xì)長(zhǎng)壓桿，形狀一為圓形，另一為圓環(huán)形，其它條件相同，為形的臨界力大。A.圓形的柔度大B. 圓形的回轉(zhuǎn)半徑大C.圓形的臨界力大D.圓形的臨界應(yīng)力大9. 兩端支承情況和截面形狀沿兩個(gè)方向不同的壓桿，總是沿著值大的方向失穩(wěn)。A.強(qiáng)度 B. 剛度 C. 柔度 D. 慣性矩10. 下列說(shuō)法正確的是： 。A. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值要

3、大于荷載設(shè)計(jì)值B. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值要小于荷載設(shè)計(jì)值C. 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值要小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值D. 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值要大于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值11混凝土保護(hù)層厚度是指A. 箍筋的外皮至混凝土外邊緣的距離B. 鋼筋的外皮至混凝土外邊緣的距離C. 縱向受力鋼筋截面形心至混凝土外邊緣的距離D. 箍筋的截面形心至混凝土外邊緣的距離二.填空題1. 平面匯交力系的合力對(duì)平面內(nèi)任一點(diǎn)之矩，等于各個(gè)分力對(duì)同一點(diǎn)的力矩的代數(shù)和。這就是合力矩定理。2. 平面一般力系平衡的充分和必要條件是：_刀Fx=O,刀Fy=O,刀m=。3. 設(shè)計(jì)構(gòu)件需滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性三個(gè)方面的要求。4. 強(qiáng)度條件能進(jìn)行三方面的計(jì)算：強(qiáng)度校核截面設(shè)計(jì)_ ;確定許可 載荷

4、_。5. 內(nèi)力圖的規(guī)律是：沒(méi)有外力作用的梁段，剪力圖為平行X軸的直線_，彎矩 圖為斜直線_。有集中力作用的截面，剪力圖有 突變，彎矩圖有轉(zhuǎn)折_。 有集中力偶作用的截面，剪力圖不變彎矩圖有突變。均布荷載作用的梁段， 剪力圖為斜直線，彎矩圖為拋物線_。剪力為零的截面，彎矩圖有極值_。6. 彎曲正應(yīng)力沿截面高度按_三角形規(guī)律分布：中性軸上c 為零，距中性軸最遠(yuǎn)的上下邊緣c 最大。7. 熱軋鋼筋是將鋼材在高溫狀瓦下軋制而成的。根據(jù)其強(qiáng)度 ，分為I ，n，m，w四個(gè)級(jí)別。隨著級(jí)別的提高，強(qiáng)度 _提高塑性降低。8. 軟鋼從開(kāi)始加載到拉斷，有彈性階段_、_屈服階段_、強(qiáng)化階段 _、破 壞階段個(gè)階段。9. 永

5、久荷載標(biāo)準(zhǔn)值用符號(hào)_G_表示；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值用符號(hào) _Q_表示。10. 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為_(kāi)承載能力_極限狀態(tài)和 _正常使用_極限狀態(tài)兩種。 安全性是由結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 _承載能力_極限狀態(tài)計(jì)算來(lái)保證的；適用性是由正 常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算來(lái)保證的。11. 梁的單筋截面是指僅在 受拉區(qū)配置縱向受力鋼筋的截面，雙筋截面是指受拉區(qū)和受壓區(qū)都配置縱向受力鋼筋的截面。T形截面梁一般都是單筋截面，其原因是 T形梁受壓區(qū)很大，混凝土足夠承擔(dān) 壓力_，不必 再加受壓鋼筋。12. 矩形梁的截面高寬比h / b 一般為_(kāi)2-3，T形梁的h / b 一般為。13. 混凝土保護(hù)層的作用是防止鋼筋銹蝕，并保證鋼筋和混凝土 牢固

6、粘結(jié)在一起。14. 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算時(shí)，要求 EWE b是為了防止超筋破壞_。15. 雙筋截面設(shè)計(jì)時(shí)，基本公式應(yīng)滿足適用條件式E<Eb,為了 _避免發(fā)生超筋破壞；為保證受壓鋼筋應(yīng)力能夠達(dá)到抗壓強(qiáng)度，基本公式適用條件為_(kāi)X> 2's亠當(dāng)此條件不滿足時(shí)可近似地取X=2's計(jì)算，此時(shí)受拉鋼筋截面面積As= AdMfy(ho a's)16. 雙筋矩形截面中，配置受壓鋼筋的作用是1、承受較大的彎矩 2、承受異號(hào)彎矩用3、充分利用已預(yù)先配置的受壓區(qū)鋼筋_。形截面梁由 梁肋和翼緣兩部分組成。T形截面連續(xù)梁在負(fù)彎矩段，由于 翼緣處在受拉區(qū)，應(yīng)按矩形截面計(jì)算；在正彎矩

7、段，按T形截面計(jì)算。18. 在彎起縱向鋼筋時(shí)，為了保證斜截面有足夠的受彎承載力，必須把彎起鋼筋伸過(guò)其充分利用點(diǎn)至少后方可彎起。19. 當(dāng)軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比I。/b_W 8時(shí)，可不考慮向彎曲的影響，稱為_(kāi)短 柱；當(dāng)柱過(guò)分細(xì)長(zhǎng)時(shí)，受壓容易發(fā)生_壓彎破壞。20. 影響鋼筋混凝土軸心受壓柱穩(wěn)定系數(shù)©的主要因素是 長(zhǎng)細(xì)比當(dāng)它_w8 時(shí)，可以不考慮縱向彎曲的影響，稱為短柱。當(dāng)>8時(shí)，©值隨。/b_的 增大而減小_。21. 區(qū)別大、小偏心受壓的關(guān)鍵是遠(yuǎn)離軸向壓力一側(cè)的鋼筋先 屈服_,還是靠近 軸向壓力一側(cè)的混凝土先壓碎_(kāi)。鋼筋先屈服者為大偏心受壓，混凝土先一壓碎 者為小偏心受壓。

8、這與區(qū)別受彎構(gòu)件中 _適筋梁_和超筋梁的界限相 類似。22. 大偏心受壓破壞的主要特征是受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，混凝土壓區(qū)被壓 碎，受壓鋼筋也達(dá)到屈服強(qiáng)度，因此也稱其為受拉破壞。三作圖題1 用力的平行四邊形法則求以下兩力的合力2 試畫(huà)出如圖所示小球的受力圖1、據(jù)題意取小球 為研究對(duì)象；2、畫(huà)出主動(dòng)力即 小球的重力G;3、畫(huà)出小球的約 束反力，拉力 Fa各尖角約束 力Fb；4、受力圖見(jiàn)左側(cè)。3.分別畫(huà)出圖中三個(gè)物體系中各桿件的受力圖和各物體系整體的受力圖。（注意有二力桿時(shí)的畫(huà)法。）4.桿件受力如圖所示，試求桿內(nèi)的軸力并作出軸力圖取截面右側(cè)為研究對(duì)象1 截面：FN仁 F4+P2-P1-P3=25K

9、N拉）2 截面：FN2=P2+P4-P3=45KN拉）3 截面：FN3=F4-P3=-15KN （壓）4 截面：FN4=P4=10KN 拉）P1=20KNP2=20KN單位:rc|P3=30KN取左側(cè)為研究對(duì)象1截面：FN仁P1=2OKN拉）2 截面：FN2=P1+P2=4OKN拉）3 截面：FN3=P1+P2-P3=10KN拉） 四.計(jì)算題1. 桿AO和桿B0相互以鉸O相連接，兩桿的另一端均用鉸連接在墻上。鉸O處掛一個(gè)重物Q= 50kN,如圖所示。試用解析法求桿 A0和桿B0所受的力.解：以點(diǎn)0為研究對(duì)象，受力如圖所示:列平衡方程，得刀 Fx=OF刀 Fy=O F 求解上式，得：bo Fao

10、COs60 =0AOsin60 Fc=OFaO= , FBO=2. 求圖示各梁的支座反力AB處的約束力解：受力分析，畫(huà)受力圖：由于 AB桿上僅有一個(gè)力偶負(fù)載, 組成一個(gè)力偶；受力圖如下：列平衡方程：刀 M=O m Fb x a=O F B=Pa/a=PFa= F b= =P3. 圖示各剛架的支座反力Er負(fù)2m解：取整個(gè)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象 畫(huà)受力圖。由刀FX = 0:Fax 20kN由刀MA = 0:OBF62FB 26.67kNFya 20 20 Fyb0Fay 13.33kN4. 圖示桁架的支座反力加OkN2 m2mpr叫刀 M=0得 40 X 2+ 20 X 4X 2- Fby X 4=0Fb

11、y=60KN(才刀 Fx=O得 Fax- 40= 0Fax=40KN(幵刀 Fy=0得 FAy- 20 X 4+ 60=0FAy=20KN()5. 作圖示階梯狀直桿的軸力圖，如橫截面的面積A1= 200mm2 A2=300mm2A3=400mm2求各橫截面上的應(yīng)力.解：（1）計(jì)算各段桿件橫截面上的軸力 利用截面法求得階梯桿各段的軸力（如圖）F1=-10KN （壓力），F(xiàn)2=-10-50=-60kN （壓力），F(xiàn)3=-10-50+20=-40KN （壓力）,(2)計(jì)算各段應(yīng)力Ai段：F1310 10A1200F2360 10A300F3340 10A2400MPa1A段:MPa2A段:MPa35

12、0MPa200MPa100MPa6.圖示雨篷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，水平粱AB上受均布荷載q= 10kN/ m的作用，B端用圓鋼解：1、求各點(diǎn)約束反力，以整個(gè)構(gòu)架為研究對(duì)象，受力如圖所示:4m列平衡方程刀 M=0 -3xF B(cosa 2x4xq =0求解上式，得：Fbc=(負(fù)號(hào)表示力的實(shí)際方向相反)2、確定鋼桿面積A由強(qiáng)度準(zhǔn)則：FbCA< 門得：a = F bc /門=160x10 6=(mm)3、確定鋼桿直徑d24 A 4 208.3 “由 A=n d /4得 d=”： 一=16.28mm取鋼桿的直徑d為17毫米。7.計(jì)算下列圖形對(duì)形心Zc軸的慣性矩。II 15emT卜8'亠 解：(1)

13、確定界面形心C的位置建立坐標(biāo)系Oyz,將截面分為兩個(gè)矩形1、2,其面積及各自的形心縱坐標(biāo)分別為:2A= 5X 20= 100cmyc1= 5+20/2 = 15cm2A=5X 15= 75cmyc2= 5/2 = 2.5cm由形心計(jì)算公式，組合截面形心 C的縱坐標(biāo)為A1 yc1 A2 yc2100 15 75 2.5100 759.64cm(2 )求截面對(duì)形心軸 zc的慣性矩I Z根據(jù)組合公式有:Izc Izc(1) IzC 2由平移軸公式有：I zC (1)=5 20312159.64 25 206.21 10cm4Izc(2)15 539.64 2.5 2 15 53.98 10cm48

14、用截面法求圖示各梁指定截面上的內(nèi)力1、 求支座反力。由于僅有Y軸荷載，故兩支座也僅有Y軸力。列平衡方程：刀Fy=0 F a P+ Fb =0EMa=0 F B X l P*a =0bPap解得：Fa =F B =0ll2、選A處1-1截面左段為研究對(duì)象以Q表示剪力，由平衡條件Fy 0可知由平衡方程確定剪力的大小及實(shí)際方向Fy Fa Q 0Q= FabPl由于1-1與A重合，又由平衡條件m1(F)0可知，M=02、選P處左段2-2截面為研究對(duì)象由平衡條件Fy0可知由平衡方程確定剪力FyFaQ= FabPl由平衡條件m2(F)0可知m2 Q2 aabP3、選P處右段bPal3-3截面為研究對(duì)象由平

15、衡條件Fy 0可知由平衡方程確定剪力 QF yF a P Q3 0Q= Fa P由平衡條件m3 Qa ai0可知abPbP p aPT ma(F)bPa9. 畫(huà)出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖SkN/mA)刀 Fx=0 得 Fax=0刀 Fy=0 得 Fay=0刀 Mo=0得 M=PX L十 2- P X L=- P X L十 2 (順時(shí)針)B)刀 Fx=0 得 Fax=0刀Fy=0得FAy+ F By =1結(jié)合下面的FAy =刀 Mo=0得 MA=FByX 2-1 X 1X 1 十 2=0 可推出 Fb=10. 圖示矩形截面懸臂梁，受均布荷栽作用，材料的容許應(yīng)力c 二10MPa其高 寬比為h: b

16、= 3: 2,試確定此梁橫截面尺寸。解：1）求支座反力M=lqx2 也2 2(3)求截面尺寸max得：麻67M b 一h=420mmMWz2.667 80 10610 106M (J =10kN/mtL丄1 14nt I由刀 FX = 0 Fax 0由刀 Fy = 0Fay q 丨 10 4 40 KNM=10X 4X 2 =80KN/m2)求最大剪力及彎矩Q=qx 10 4 40KN (0<x<4)1 2-10 42 80KN /m(0<x<4)26M 6M6M2.667M2233bhb (1.5b)2.25b b277.35 280mm11. 圖示外伸粱，由工字鋼

17、20b制成，已知L= 6m P= 30kN,q = 6kN/ m 材料的 容許應(yīng)力(T = 160MPa T = 90MPa試校核梁的強(qiáng)度.該梁強(qiáng)度安全12. 對(duì)以下各體系做幾何組成分析答：第一個(gè)為幾何可變體系，第二、三個(gè)皆為幾何不變體系13 .試作圖示剛架的M Q N圖20kN/m14. 試判斷圖示桿架中的零桿。15. 用截面法計(jì)算圖示桁架中指定桿件的內(nèi)力16. 兩端鉸支壓桿，材料為 Q235鋼，具有圖示四種截面形狀，截面面積均為X 103mrh試比較它們的臨界力。其中d2= 0. 7d1。提示公式找出來(lái)就指導(dǎo)臨界力的比值等于各截面慣性矩的比值，根據(jù)等截面求出上述截面尺寸的關(guān)系帶入慣性矩公式

18、就可以，17. 已知矩形截面簡(jiǎn)支梁,截面尺寸（200*550）,持久承受跨中彎矩設(shè)計(jì)值。求鋼 筋截面面積As并繪出截面配筋圖。（資料：U級(jí)安全級(jí)別丫 0=、一類環(huán)境條件 c=25mm,砼等級(jí)為C20,fc = 10n/mm,鋼筋等級(jí)U級(jí)，fy=310n/mm： E b=,結(jié)構(gòu)系數(shù) Y d=） o解題：取 as=35mm h o= 550 35= 515mmdMfcbh。21.20 125 10610 200 5152 = °.28281. 1 2 s = 1.12 0.28280.3409 < E b=p = E f c/ f y =x 10/310 =% >P min=

19、%2A=p bho=%x 200x 515= 1133mm2A=1133mm18. 已知矩形截面簡(jiǎn)支梁,截面尺寸（200*4500 ,持久承受跨中彎矩設(shè)計(jì)值。求鋼 筋截面面積As并繪出截面配筋圖。（資料：U級(jí)安全級(jí)別丫 o=、一類環(huán)境條件 c=25mm,砼等級(jí)為C25,鋼筋等級(jí)U級(jí),E b=,結(jié)構(gòu)系數(shù)丫 d=）。解題：（1）取 as=60mm 貝U h°= 450 60= 390mm（2）驗(yàn)算是否需要配雙筋：dM2fcbho1.2 180=12.520.5680200 3902sb0.396 (查表 9 1)故須按雙筋截面配筋。(3)b =，即sb =oA'sdMf'y(h。 a's)sb fc bh01.2 180 106 0.396 12.5 200 39022594.5mm310 (390 35)(4) A(fc bhof'yA's) =(XX 200 X 390+ 310X) /3102=2305.5mm2A=2305.5mm19. 某偏心受壓柱bh=300X 450mm l °=4.5m,在使用期間承受永久荷載產(chǎn)生的軸 向力標(biāo)準(zhǔn)值 N=150kN,可變荷載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值 N=200kN,偏心矩e° =300mm采用對(duì)稱配筋，試對(duì)該截面進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。(資料：丫，丫 q=,H級(jí)安 全級(jí)別丫 o=