结构力学课程专本套读指导书

结构力学课程（专本套读）学习指导书第一章 绪论（一）本章学习目标：1、了解结构力学的任务，与其他课程间的关系及常见杆件结构的类型。2、掌握结构计算简图的概念和确定计算简图的原则。3、掌握杆件结构的支座分类及结点分类。（二）本章重点、要点：1、识记：各种支座能产生的反力，全铰与半铰的区别，计算简图的含义，确定计算简图的原则。2、领会：铰结点、刚结点和组合结电的特点。第二章 平面体系的几何组成分析（一）本章学习目标：1、理解几何不变体系、几何可变体系、刚片、自由度和计算自由度、约束等概念并理解瞬变体系和常变体系的区别。2、掌握无多余约束的几何不变体系的几何组成规则，并能运用这些规则正确地判断体系是否属于几何不变的。3、熟练掌握常见的简单体系的几何组成分析。4、理解体系的几何特性与静力特性。（二）本章重点、要点：1、识记：几何不变体系、几何可变体系的概念；常变体系、瞬变体系的概念；可用作建筑结构的体系；自由度、刚片、约束的概念；把复铰折算成单铰的算式；无多余约束的几何不变体系的组成规则；二元体的概念。2、领会：点与刚片的自由度；连杆、单铰的约束作用；虚铰的概念及其约束作用。静定结构的几何特性和静力特性。3、简单应用：体系的几何组成分析。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题1-1、已知某体系的计算自由度W=，则体系的（ ） A 多余约束数3 B 自由度=0 C 多余约束数=3 D 自由度=31-2、将三刚片组成无多余约束的几何不变体系，必要的约束数目是几个（ ）A 2B 3C4D 61-3、三刚片组成无多余约束的几何不变体系，其联结方式是（ ）A 以任意的三个铰相联B 以不在一条线上三个铰相联C 以三对平行链杆相联D 以三个无穷远处的虚铰相联 1-4、瞬变体系在一般荷载作用下（ ）A 产生很小的内力B 不产生内力C 产生很大的内力 D 不存在静力解答1-5、从一个无多余约束的几何不变体系上去除二元体后得到的新体系是（ ） A 无多余约束的几何不变体系 B 有多余约束的几何不变体系C 几何可变体系 D 几何瞬变体系2、对图示体系进行几何组成分析。题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图第三章 静定结构的内力计算（一）本章学习目标：1、熟练掌握支座反力计算、截面内力计算；绘制内力图的基本方法。2、会利用微分关系及结点平衡条件简化内力图的绘制；会运用叠加法绘制弯矩图； 3、了解多跨静定梁、主从刚架的组成特点和受力特点及内力计算和内力图的绘制。4、绘制弯矩图有许多技巧，都要掌握。但最重要的是掌握截面内力计算、会恰当选取分离体和平衡方程计算静定结构的内力。如何选取视具体情况（结构情况、荷载情况）而定。当不知如何下手时，宜考察结构的几何组成。5、理解拱的受力特点及拱结构的优点和缺点。掌握三铰拱截面内力图的计算。 6、了解桁架的受力特点及按几何组成分类。了解几种梁式桁架的受力特点。7、运用结点法和截面法计算桁架中指定杆的内力。会找出桁架中的零杆。（二）本章重点、要点：1、多跨静定梁和刚架的支座反力的计算、指定截面内力计算。2、绘制多跨静定梁和刚架的内力图，尤其是弯矩图的绘制要十分的熟练。3、内力图的形状特征和绘制弯矩图的叠加法。4、三铰拱的反力计算和指定截面内力计算。三铰拱合理拱轴线的概念。5、运用截面法计算桁架中指定杆的内力及找出桁架中的零杆。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题1-1、设Mamax、Mbmax、Mcmax分别为图示三根梁中的最大弯矩，它们之间的关系为（ ）AMamaxMbmaxMcmaxBMamaxMbmaxMbmax=McmaxDMamaxMcmaxMbmaxlqlqlq题1-1图(a)(b)(c)1-2、图示斜梁的弯矩图正确的是（）MAMBAMAMBB题1-2图MAMBCMAMBDMAMBl1ql1-3、图示多跨静定梁MB=（ ）A M（上拉）B M（下拉）C 2M（上拉） D 2M（下拉）MMB题1-3图aaa/2a/21-4、静定结构的内力与刚度（）A 有关B 比值有关C 绝对大小有关D 无关CP题1-5图 l=a61-5、图示多跨静定梁MC=（ ）A Pa（上拉）B Pa（下拉）C Pa/2（上拉）D Pa/2（下拉）1-6、下列各结构弯矩图的形状是否正确是（ ）1-7、下列各结构弯矩图的形状是否正确是（ ）mAD（ ）BC题1-6图 m（ ） m（ ）mAD（ ）BC题1-7图CBBCCABCBC1-8、图示梁中C截面弯矩是( )APa/4（下拉） BPa/2（下拉） C3Pa/4（下拉）DPa/4（上拉）2aa2aC4m2m4mCPPa12kN.m4kN3kN/m题1-8图题1-9图1-9、图示梁中C截面弯矩是多少（kN.m）( )A 12（下拉）B 3（上拉）C 8（下拉）D 11（下拉）1-10、图示结构弯矩图形状正确的是（）题1-10图1-11 图示结构中不属于拱结构的是那个（ ）题1-11图aaaaaaaaaaPPPPaaaaaPPPPaaaaCDAB1-12在图示荷载作用下，对称三铰拱的合理拱轴线是什么曲线（ ）A抛物线B双曲线C悬链线D圆弧曲线题1-12图抛物线q题1-13图P4m4m3m2mP1-13图示带拉杆三铰拱中拉杆的轴力等于多少（ ）APB2PC3PD1.5P1-14图示三结构的关系是（ ）题1-14图aaaaa抛物线qaaaaaCqaaaaaqA弯矩相同B剪力相同C轴力相同D支座反力相同 1-15 如拱的基础较差，应采用下列哪些措施（ ）A不改变三铰位置调整拱轴线形状B增大矢高或两支座间加拉杆C增大跨度E增大拱的截面尺寸1-16 抛物线三铰平拱的弯矩与那个因素无关（ ）A跨度B荷载C矢高D拱轴线形状K a jK a a题1-17图 a q a1-17图示三铰拱，如为合理拱轴线，则K截面的内力错误的是（ ） AMK=0BQK=0 C NK=2qaD NK=2qa/cosj1-18图示结构有多少根零杆（ ）A5根B6根C7根D8根1-19图示结构有多少根零杆（ ）A5根B6根C7根D8根 题1-18图题1-19图1-20图示结构中1杆轴力等于（ ）A零BPC0.5D0.5PP4P1P2P3AB题1-21图题1-20图P2aaa123AB3P/41-21 图示桁架中AB杆的轴力与那个荷载无关（ ）AP4BP3CP2DP1 2、绘制图示静定梁的弯矩图。2m2m2m2m60kN.m20kN题2-2图qqa22aqaaaaaa题2-1图题2-3图题2-4图3、绘制图示刚架的弯矩图。4m2m2m4kN.m2kN/m题3-1图4m2m2m4kN.m2kN/m题3-2图3m3m20kN/m2m2m50kN50kN.m题3-3图qaaa2a题3-4图4m2m2m4kN.m2kN/m题3-5图题3-6图4、求图示桁架中指定杆件的轴力。（a）（b）第四章 静定结构的位移计算（一）本章学习目标：1、了解实功与虚功、广义力与广义位移概念、变形体虚功方程。2、掌握荷载产生的位移计算、互等定理3、了解支座移动和温度改变引起的位移计算。4、熟练掌握用图乘法求位移。（二）本章重点、要点：1、计算荷载产生的位移。图乘法求位移。2、支座移动和温度改变引起的位移计算、互等定理。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题1-1 图示同一结构的两种受力状态，由位移互等定理知：= （ ）题1-1图ABP=1 m=1 m=1 (a)(b)1P1=1m2=11324题1-2图1-2 图示同一结构的两种状态，根据位移互等定理下列式子正确的是（ ） A 1=3B 2=4C 3=2 D 1=41-3 图示虚拟力状态可求出什么?（ ）题1-3图lP=1/lP=1/lAB A A点线位移 B A点B点相对位移角 C AB杆的转角 D B点线位移题1-4图l1-4图示斜梁在均布荷载作用下左支座截面角位移等于 （ ）题1-5图l(a)CABPl(b)CABP 1-5图示同一结构的两种受力状态，在图(b)结构中B点的水平位移= （ ）2、图示结构各杆EI为常数。求B点水平位移。B题3图题2图3、图示结构各杆EI为常数。求A、B两点的相对水平位移。4、图示梁刚度为EI。求B截面转角。5、求图示梁B点竖向位移。题4图题5图第五章 超静定结构的内力和位移计算（一）本章学习目标：1、掌握超静定次数的确定、力法基本体系的确定、力法典型方程的建立、方程中系数和自由项的计算，领会力法典型方程的物理意义。 2、掌握位移法基本结构的确定，位移法典型方程的建立，方程中的系数和自由项的计算。3、熟练掌握用力法、位移法计算荷载作用下超静定梁、超静定刚架。4、能熟练地用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。5、会熟练计算超静定结构的位移，并能熟练地利用对称性简化计算。6、掌握由弯矩图求剪力和轴力的计算方法。（二）本章重点、要点：1、用力法、位移法计算荷载作用下超静定梁、超静定刚架。用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。（两个未知量）2、利用对称性简化计算。超静定结构位移计算。3、方程中系数和自由项的物理意义。4、由弯矩图求剪力和轴力的计算方法。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题1-1在力法典型方程中，恒大于零的是（ ）A 主系数B 付系数C 自由项D 右端项1-2力法的基本未知量是（ ）A 支座反力B 多余未知力C 角位移D 独立的结点线位移1-3打开联接三刚片的复铰，相当于去掉几个约束。（ ）A 2B 3C 4D 51-4力法方程中的系数ki表示的是基本结构由（ ）A Xi产生的Xk方向的位移B Xi=1产生的Xk方向的位移 C Xi=1产生的Xi方向的位移D Xk=1产生的Xi方向的位移1-5图（a）结构如选图（b）为基本体系，其力法方程为（ ）AB（b）题1-5图（a）lEIEIEAaX1 1-6力法方程的实质是（ ）A平衡条件B位移条件C物理条件D互等定理1-7在图示结构中，若增大拉杆的刚度EA，则梁内D截面弯矩如何？（ ）题1-7图PEAEIllDA不变B增大C减小D可能会下侧受拉1-8位移法的基本未知量是( )A 支座反力B 杆端弯矩 C 独立的结点位移D 多余未知力1-9图示结构位移法方程中的系数r11=( )题1-3图 A 8iB 9iC 10iD 11i i i i i题1-2图1-10图示结构，EI=常数，欲使结点B的转角为零，比值P1/P2应该是多少？（ ） A 1.5B 2.0 C 2.5D 3.01-11位移法典型方程中的系数rjk表示的是基本结构在( ) A 第j个结点位移产生的第k个附加约束中的反力（矩） B 第k个结点位移等于单位位移时，产生的第j个附加约束中的反力（矩） C 第k个结点位移等于单位位移时，产生的第k个附加约束中的反力（矩） D 第j个结点位移产生的第j个附加约束中的反力（矩）1-12图示结构横梁刚度为无穷大，柱子弯矩图形状正确的是 （ ）EIEIEIEIEIEIP2PhhCDAB题1-12图1-13力矩分配法的计算对象是( ) A 多余未知力B 支座反力C 结点位移D 杆端弯矩1-14等截面直杆的弯矩传递系数C与下列什么因素有关 ( ) A 荷载B 远端支承C 材料的性质D 线刚度I1-15已知图示连续梁BC跨的弯矩图，则AB杆A端的弯矩= ( )A51.4kN.m B 51.4kN.mC 25.7kN.mD 25.7kN.m A i i1 B C题1-16图 =1 i i A B 51.4kN.m题1-15图 C1-16图示连续梁，欲使A端发生单位转动，需在A端施加的力矩 ( ) A MAB=4iB MAB=3iC MAB=i D 3iMAB4i 5kN/m 20kN/mABC题1-17图 32kN/m3m3m6m1-17图示连续梁中，结点B的不平衡力矩为 ( )A -41kN.mB 20kN.mC 1 kN.mD 21kN.m2、试建立图示连续梁用力法求解的基本方程（EI=常数），求出方程中的系数和自由项，不必解方程（建议取图示基本结构计算）。qlll基本结构3m3m3m3m4m16kN题2图题3图3、用力法计算图示对称结构（EI=常数），并绘制弯矩图。4、试建立图示连续梁用力法求解的基本方程（EI=常数），求出方程中的系数和自由项，不必解方程（建议取图示基本结构计算）。X2题5图题6图5、试建立图示连续梁用力法求解的基本方程（EI=常数），求出方程中的系数和自由项，不必解方程（建议取图示基本结构计算）。6、利用对称性计算图示结构，绘制弯矩图。7、已知图(a)结构的弯矩图如图(b)，求其C点的角位移。l11ql2/46M (kN.m)9ql2/9215ql2/92（b）qllEI=常数qABCD（a）8、已知图(a)结构的弯矩图如图(b)，求其C点的水平位移。3m3miii16kN/m(a) q=15kN/m q=15kN/m30kN30kN4m4m4m2m2m9、利用位移法计算图示对称结构，并画M图（EI=常数）。题10图题9图10、利用位移法计算图示结构，并画M图（各杆线刚度i=常数）。11、利用位移法计算图示对称结构，并画M图（EI=常数）。12、已知图(a)结构的弯矩图如图(b)，求其结点B的角位移。21题13图13、用力矩分配法计算图示连续梁，并绘制弯矩图。各杆EI为常数。14、用力矩分配法计算图示刚架，并绘制弯矩图。22kN/m4m6m6m3miiiABCD 24kN/m CABED10kN1m4m4m4m题14图题15图15、用力矩分配法计算图示刚架，并绘制弯矩图。各干EI为常数。第六章 静定结构影响线（一）本章学习目标：1、了解影响线的概念，静力法作静定梁的影响线，机动法作静定梁的影响线。了解影响量的计算和三角形影响线最不利荷载位置的确定。 2、熟练掌握静定梁的反力和内力影响线绘制。3、掌握连续梁反力和内力影响线形状的绘制。（二）本章重点、要点：1、熟练掌握静定梁的反力和内力影响线绘制。2、会绘制连续梁反力和内力影响线形状。3、会利用影响线计算影响量。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题1-1图示伸臂梁的影响线为那个量值的影响线？( )题1-2图 A QAB QA右C QA左D RA题1-1图+AB题1-3图题1-4图1-2 图示梁A截面弯矩影响线是( )1-3 P=1在ACB上移动，图示影响线是何量值的影响线( )A QCB MCC MKD MB1-4 图示静定梁在移动荷载作用下，MC的最大值(绝对值)为( )A 20kN.mB 30kN.mC 40kN.mD 50kN.m1-5 图(b)是图(a)梁的某量值的影响线，其中竖标yD表示P=1作用在 ( )P=1ACBKD(a)(b)题1-5图A K点时产生的QD的值B K点时产生的MD的值C D点时产生的QK的值D D点时产生的MK的值2、作图示多跨静定梁的 RC，QK，RE，MK， QC右，ME，MA影响线。2m2m2m2mCFABDEK2m2m第七章 矩阵位移法（一）本章学习目标：1、掌握局部坐标系中的单元刚度矩阵、整体坐标系中的单元刚度矩阵。了解不计轴向变形时矩形刚架的整体分析。2、掌握整体刚度矩阵的集成过程和结构结点荷载列阵的集成过程。3、掌握单元刚度矩阵中的元素的物理意义和整体刚度矩阵中的元素的物理意义。（二）本章重点、要点：1、单元刚度矩阵中的元素的物理意义和整体刚度矩阵中的元素的物理意义。2、局部坐标系中的单元刚度矩阵、整体坐标系中的单元刚度矩阵的计算。3、整体刚度矩阵的集成过程和结构结点荷载列阵的集成过程。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题(a)(b)(c)(d)题1-1图1-1图示四单元的相同，它们局部坐标系下的单元刚度矩阵的关系是 ( )A 情况(a)与(b)相同B 情况(b)与(c)相同C 均不相同D 均相同1-2关于原荷载与对应的等效结点荷载等效的原则是 ( )两者在基本体系上产生相同的结点约束力。两者产生相同的结点位移。两者产生相同的内力。两者产生相同的变形。其中正确答案是 A B C D1-3单元刚度矩阵表示的是那两组量之间的关系？( )A杆端位移与结点位移B杆端力与结点位移C结点荷载与结点位移D杆端力与杆端位移1-4图示单元变形情况下产生的六个杆端里组成了单元刚度矩阵中的那些元素？( )A第三行B第六列C第三列D第四行12题1-4图ABCD题1-5图1-5 图示单元的单元刚度矩阵是奇异矩阵的是( )1-6 一般单元的单元刚度矩阵的行列式的值( )A大于零B小于零C等于零D任意有理数第八章 结构动力学（一）本章学习目标：1、掌握单自由度体系的自由振动，单自由度体系的受迫振动。2、两个自由度体系的自由振动，主振型及主振型的正交性。无3、阻尼对振动的影响。（二）本章重点、要点：1、单自由度体系的自由振动和简谐荷载作用下的受迫振动。2、用柔度法和刚度法计算两个自由度体系的自由振动的频率和振型并验算主振型的正交性。3、共振的概念和阻尼对振动的影响等概念。（三）本章练习题或思考题： 1、单项选择题1-1结构动力计算的基本未知量是 ( )A 质点位移B 结点位移C 多余未知力D 杆端弯矩1-2无阻尼单自由度体系的自由振动方程：。则振幅ymax= ( )1-3图示四结构，柱子的刚度、高度相同，横梁刚度为无穷大，质量集中在横梁上。它们的自振频率自左至右分别为，那么它们的关系是（ ）题1-3图P2=11-4无阻尼单自由度体系在简谐荷载作用下，共振时与动荷载相平衡的是（ ）A弹性恢复力B惯性力C惯性力与弹性力的合力D没有力1-5如果体系的阻尼数值增大，下列论述错误的是 （ ） A 自由振动的振幅衰减速度加快 B 自振周期减小 C 动力系数减小 D 位移和简谐荷载的相位差变大 1-6 在低阻尼体系中不能忽略阻尼对什么的影响？（ ）A频率B周期C振幅D主振型2、求图示体系的频率和主振型，并演算主振型正交性。3、求图示体系的频率和主振型，并验算主振型正交性。4、求图示体系的频率和主振型，并验算主振型正交性。5、求图示体系的频率和主振型，并验算主振型正交性。lllm1=mm2=mEIEIEIm/2lllm1=mm2=mEIEIEIllmEIEI题2图P2=1题3图P2=1题4图P2=1题5图P2=1练习题答案第二章 几何组成分析1、1-1、A1-2、D1-3、B1-4、C1-5、A2、2-1无多余约束的几何不变体系2-2 几何常变体系2-3几何瞬变体系2-42-5无多余约束的几何不变体系第三章 静定结构内力计算1、1-1、D1-2、A1-3、B1-4、D1-5、D1-6、D1-7、B1-8、A 1-9、D1-10、C1-11、A1-12、A1-13、D1-14、D1-15、B1-16、C1-17、C1-18、C1-19、D1-20、C1-21、A40kN.m402020题2-2答图qqa2qaqa2qa2/8题2-1答图2、 题2-3答图题2-4答图4kN.m610题3-1答图4kN.m4kN.m4kN.m题3-2答图3m3m2m2m50kN.maaa2aqa2/2qa2/2题3-3答图题3-4答图3、题3-6答图16kN.m4kN.m4kN.m16kN.m题3-5答图4、第四章 静定结构的位移计算1、1-1、D1-2、C1-3、C1-4、B1-5、A2、3、4、5、第五章 超静定结构的内力和位移计算1、1-1、A1-2、B1-3、C1-4、B1-5、C1-6、B1-7、C1-8、C1-9、A1-10、A1-11、B1-12、D 1-13、D1-14、B1-15、C1-16、D1-17、A2、4、5、 ，7Pl/103Pl/1013Pl/10Pl7Pl/10M2P题6答图题3答图7、8、9、题10答图(kN.m)M(b)151025530+题9答图10、11、12、题11答图题13答图13kN.m391822.548题14答图78422412题15答图 第六章 移动荷载作用下的结构计算1、1-1、B1-2、A1-3、D1-4、C1-5、DI.L.RC+22+1I.L.QKI.L.RE+12+1mI.L.MKI.L.QC右+112m2m2m2mI.L.MEI.L.RA+11130+2、第七章 矩阵位移法1、1-1、D1-2、A1-3、D1-4、B1-5、B1-6、C 第八章 结构动力计算1、1-1、A1-2、C1-3、A1-4、D1-5、B1-6、C2、3、4、5、20