建筑力学作业

Question

一、概念题：
1、力 2、刚体 3、平面弯曲
二、简述静定结构的组成与受力特性。
三、简述刚架的特点和分类。
四、简述几何不变体系的基本组成规律及其应用。
五、叙述多跨连续梁、排梁、钢架的受力特点。

Answer 1

(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。

Answer 2

物体之间的相互作用称为“力”。
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
　建筑学里，梁横截面的对称轴与梁轴线所组成的平面称为纵向对称平面。如果梁上的外力(包括荷载和支座反力)的作用线都位于纵向对称平面内，组成一个平衡力系。此时，梁的轴线将弯曲成一条位于纵向对称平面内的平面曲线，这样的弯曲变形称为平面弯曲。