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BI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.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)任何截面的工作應(yīng)力應(yīng)小

2、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)力大總是沿著D.慣性矩值大9. 兩端支承情況和截面形狀沿兩個(gè)方向不同的壓桿, 的方向失穩(wěn)。A.強(qiáng)度B.剛度C.柔度10. 下列說法正確的是： 。A. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值要大于荷載設(shè)計(jì)值B. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值要

3、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。5內(nèi)力圖的規(guī)律是：沒有外力

4、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_高溫狀態(tài)一下軋制而成的。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. 軟鋼從開始加載到拉斷，有彈性階段_、_屈服階段、強(qiáng)化階段 _、破 壞階段4個(gè)階段。9. 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值用符號(hào)_表示；可變

5、荷載標(biāo)準(zhǔn)值用符號(hào) Qk 表示。10. 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(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)算來保證的；適用性是由正 常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算來保證的。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_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 牢固粘結(jié)在一起。14. 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算時(shí)，要

6、求&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EWEb，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_X> 2'亠;當(dāng)此條件不滿足時(shí)可近似地取X=2' 計(jì)算，此時(shí)受拉鋼筋截面面積As=AdMsfy(h°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；在正彎矩段，按T形截面計(jì)算。18. 在彎起縱向鋼

7、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)件的長細(xì)比Io/b .< 8_時(shí)，可不考慮向彎曲的影響，稱為-短 柱；當(dāng)柱過分細(xì)長時(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 長細(xì)比_ ,當(dāng)它8 時(shí)，可以不考慮縱向彎曲的影響，稱為短柱一。當(dāng)_>8一時(shí)，©值隨o/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_。鋼筋先屈服者為大偏心受壓，混凝土先 壓碎者為小偏心受壓。這與區(qū)別受彎構(gòu)件中 _適筋梁_和超筋

8、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1、據(jù)題意取小球 為研究對(duì)象； Fa2、畫出主動(dòng)力即小球的重力G;3、畫出小球的約（；束反力，拉力0丿Fa各尖角約束Z力Fb；Fb4、受力圖見左側(cè)。G3. 分別畫出圖中三個(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)的畫法。）fa)4. 桿件受力如圖所示，試求桿內(nèi)的軸力并作出軸力圖P1=20KNP2=60KN P3=40KNP4=25KN3 C:EE0.60.30.51.8單位：m取截面右側(cè)

9、為研究對(duì)象1 截面：FN1=F4+P2-P1-P3=25KN拉）2 截面：FN2=P2+P4-P3=45KN拉）FN3=F4-P3=-15KN3 截 面：4 截面：FN4=P4=10KN 拉)P1=20KNP2=20KNP3=30KNP4=10KN1(: 11113單位：m取左側(cè)為研究對(duì)象1 截面：FN1=P1=2OKN拉）2 截面：FN2=P1+P2=4OKN拉）3 截面：FN3=P1+P2-P3=1OKN拉） 四.計(jì)算題1. 桿AO和桿BO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BO所受的力.解：以點(diǎn)o為研究對(duì)象，受

10、力如圖所示:列平衡方程，得刀 Fx=OFbo Faocos6C°=0刀 Fy=OFAosi n6O° Fq=0求解上式，得：Fao= ,Fbo=2. 求圖示各梁的支座反力解：受力分析，畫受力圖：由于 AB桿上僅有一個(gè)力偶負(fù)載，故 AB處的約束力 組成一個(gè)力偶；受力圖如下：FaFb列平衡方程：IM=O m Fbx a=OFB=Pa/a=PFA= FB= =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 畫受力圖。由刀FX = 0 :Fax 20kN由刀Ma = 0:FB 26.67kN2452 OO由刀 Fy = 0 : Fya 20 20 Fyb 0Fay 13

11、.33kN4圖示桁架的支座反力2 m2mpr叫刀 Ma=0得40 X 2 + 20 X 4X 2 - FbyX 4=0Fby=60KN( t)刀 Fx=O得 Fax-40= 0Fax=40KN( J )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=300mm2, A3 =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）,F2=-10-50=-60kN （壓力）,F3=-10-50+20=-40KN（壓力）

12、，10KNA iP 3A 3(2)計(jì)算各段應(yīng)力Ai段：310 10 MPa1A段：A11200F260 1032A300A3段：F3340 103A2400FiMPaMPa50MPa200MPa100MPa6圖示雨篷結(jié)構(gòu)簡圖，水平粱AB上受均布荷載q= 10kN/ m的作用，B端用圓鋼桿BC拉住，鋼桿的許用應(yīng)力(T= 160MPa,試選擇鋼桿的直徑.曾加to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:斗tn列平衡方程!Ma=O -3xFBccosa 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：Fbc/A < 門得：A =

13、 Fbc/ (j=60xl03=(mm2)3、確定鋼桿直徑d由 A=n d2/4得 d= . 4A = 4208.3 =i6.28mm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。I Uem r'-5cm20cm1Zc5cm2/ / /_xo15cm解：(1)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:Ai = 5X 20= 100cm2yci= 5+20/2 = 15cmA2=5X 15= 75cm2yc2= 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Al yc1 A2 yc2ycA1 A210

14、0 15 75 2.5100 759.64cm(2)求截面對(duì)形心軸 zc的慣性矩Iz根據(jù)組合公式有:Izc Izc(1) Izc 2由平移軸公式有：5 203Izc(1)= 515 9.64 2 5 20 6.21 10cm412lzc(2)15 53129.64 2.5 2 15 53.98 103cm444Izc Izc(1) Izc (2)1.019 10 cm8 用截面法求圖示各梁指定截面上的內(nèi)力Fa1、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=O Fa P+ Fb =0刀Ma=O Fb X l P*a =0解得：Fa=bPfb =aP02、選A處1-

15、1截面左段為研究對(duì)象以Q表示剪力，由平衡條件Fy0可知由平衡方程確定剪力的大小及實(shí)際方向Fy Fa Q 0bPQ1= Fa =l由于1-1與A重合，又由平衡條件mJF) 0可知，M1=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FyFabPQ2= Fa =l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)象由平衡條件Fy 0可知由平衡方程確定剪力Q3Fy FaP Q30aPlQ3=Fa由平衡條件m3(F)0可知9.畫出圖示各梁的剪力圖和彎矩圖SkN/mA)刀 FX=O得 Fax=0刀 Fy=O得 Fay=O刀 Mo=0 得 M

16、a=PX L十 2- PX L=- PX L十 2 (順時(shí)針)B)刀 Fx=O得 Fax=0刀Fy=O得FAyy+ FBy =1結(jié)合下面的FAy =刀 Mo=O 得 MA=FByX 2-1X 1 X 1 十 2=O 可推出 FBy=1O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 二1OMPa,其高 寬比為h: b= 3: 2,試確定此梁橫截面尺寸。=10kN/mn丄F111 如T解：1)求支座反力MFaxFay=10kN/m4nt由刀 FX = 0 Fax 0由刀 Fy = 0 Fay q l 10 440 KN由刀M = 0M=10X4X 2 =80KN/m2)求最大剪力及彎矩3

17、 2.667 80 10610 106277.35 280mmQ=qx 10 4 40KN (0<x<4)1 2 ql2 M= -qx2 212210 4 80KN /m(0<x<4)(3)求截面尺寸M6M6M6M2.667 MmaxWzbh22b (1.5b)2.25b3b3得：b 3 2.667Mh=420mm11. 圖示外伸粱，由工字鋼 20b制成，已知L= 6m, P= 30kN,q= 6kN/m，材料的 容許應(yīng)力c = 160MPa, t = 90MPa,試校核梁的強(qiáng)度.P =30kN巾 f kN An旳習(xí)歹該梁強(qiáng)度安全12. 對(duì)以下各體系做幾何組成分析答：第

18、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/mi k I ir8蛀§k幗Q圖眶60KH'14.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 103mm2,試比較它們的臨界力。其中d2= 0. 7di。提示公式找出來就指導(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)系帶入慣性矩公式就可以，17. 已知矩形截面簡支梁，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)

19、安全級(jí)別丫。二、一類環(huán)境條件c=25mm,砼等級(jí)為C20,fg 10n/mm2,鋼筋等級(jí)U級(jí),fy=310n/mm2, E b=，結(jié)構(gòu)系數(shù)丫 d=) o解題：取 as=35mm, ho= 550 35= 515mm。dMfcbho26= 0.28281.20 125 1010 200 51521. 1 2 s = 1 J 2 0.28280.3409 < E b=p = E fc/fy=X 10/310 = % >p min = %As=p bh0=%x 200 x 515= 1133mm2As=1133mm218. 已知矩形截面簡支梁，截面尺寸（200*450）,持久承受跨中彎矩

20、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。二、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：dM1.2 180fcbh02 = 12.5 200 39020.5680sb 0.396(查表9 1)故須按雙筋截面配筋。(3)取b =,即sb =。A's2dMsbfcbh。f'y(h° a's)1.2 180 106 0.396 12.5 200 3902310 (390 35)2594.5mm(4) As1fy(fcbh0f'y A's) =(xx 200 x 390+ 310X) /310=2305.5mm2As=2305.5mm219. 某偏心受壓柱bh=300x 450mm lo=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NGK=150kN,可變荷載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值 NQK=200kN,偏心矩e。