结构力学综合练习题

一、概念解释题

1．结构(第1章) 在土木工程中，由建筑材料构成，能承受荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构，简称结构。

2．支座(第1章) 结构与基础的连接装置称为支座。

3．超静定结构(第1章) 凡不能用静力平衡条件确定全部支座反力和内力的结构称为超静定结构。

4．自由度(第2章) 一个体系的自由度表示该体系独立运动的数目。 5．必要约束(第2章) 在杆件体系中能限制体系自由度的约束称为必要约束。 6．内力图(第3章) 内力图是表示杆件上各截面内力沿杆长度变化规律的图形。 7．高跨比(第5章) 拱高与跨度之比称为高跨比。

8．合理拱线(第5章) 在固定荷载作用下使拱各截面的弯矩恒等于零的拱的轴线称为合理拱线。

9．二力杆(第6章) 桁架的杆件都只在两端受力，称为二力杆。

10．影响线(第8章) 当一个单位集中荷载P=1沿结构移动时，表示结构上某量Z变化规律的曲线，称为Z的影响线

11．刚体体系的虚功原理(第8章) 刚体体系在任意平衡力系作用下，体系上所有主动力在任一与约束条件相符合的无限小刚体位移上所做的虚功总和恒等于零。

12．刚度系数(第10章) 刚度系数等于使支座产生单位位移时所需施加的力。 13．动力荷载(第15章) 动力荷载是指荷载的大小、方向、作用位置随时间迅速变化的荷载。

14．自振周期(第15章) 自振周期表示结构出现前后同一运动状态所需的时间间隔 15．强迫振动(第15章) 结构在动力荷载作用下的振动，称为强迫振动。 二、填空题

1．结构按其几何特征分为三类：杆件结构；板壳结构、实体结构。(第1章)

2．超静定问题，必须满足力系的平衡条件；变形的连续条件、物理条件等三个基本条件方能求解。(第1章)

3．常见的静定单跨梁有三种类型：简支梁；悬臂梁、伸臂梁。(第3章) 4．平面杆件截面上一般有三个内力分量：轴力、剪力、弯矩。(第3章)

5．三角拱的两大特点是：曲杆、竖向荷载作用下有水平推力。(第5章) 6．三角拱的合理轴线为一抛物线。(第5章)

7．悬索实际上就是一个具有合理拱线的抛物线。(第5章) 8．在满足理想桁架的假设下，桁架杆件只有轴力。(第6章) 9．结点法和截面法是计算桁架轴力的基本方法。(第6章)

10．对于多跨梁，应先计算附属部分，然后计算基本部分。(第7章)

11．超静定结构的内力，由平衡条件不能完全确定，而需同时考虑变形条件才能得到唯一的答案。(第7章)

12．在静定多跨梁和伸臂梁中，利用杆端的 负弯矩可以减小跨中的 正弯矩。(第7章) 13．在有推力结构中，利用 水平推力的作用可以减少 弯矩峰值 。 (第7章) 14．在三角拱中，采用 合理拱线 可以使拱处于 无弯矩 状态。(第7章)

15．影响线的应用有两个方面：一为计算影响量值 ，一为确定荷载的 最不利位置 。

(第8章)

16．影响线的作法有两种： 静力法 和机动法。(第8章)

17．结构位移计算的目的有两个：一个是验算结构的 刚度，另一个是为超静定结构 的内力计算做准备 。(第9章)

18．结构的位移有两大类：一类是线位移 ，一类是 角位移 。(第9章)

19．去掉的多余约束中的多余约束力即为 基本未知量 ，去掉多余约束后得到的静定结构即为 基本结构 。 (第10章)

20．力法计算的关键是：确定基本未知量；选择基本力系、建立力法方程。(第10章) 21．位移法的基本未知量是结构的 结点位移 。(第11章)

22．力矩分配法适用于计算 连续梁 和无结点线位移的 刚架 。(第12章) 23．单结点的力矩分配有两个环节： 固定刚结点 和 放松刚结点 。(第12章) 24．多结点的力矩分配法，是先固定全部刚结点，然后 逐个 放松结点， 轮流 进行单结点的力矩分配。(第12章)

25．力矩分配法是 无侧移刚架 的渐进法，不能直接用于 有侧移刚架 。(第

12章)

26．整体刚度方程的做法有：传统位移法；单元集成法。(第13章)

27．工程中常见的动力荷载有：周期荷载；冲击荷载、随机荷载。(第15章)

28．建立自由振动的微分方程有两种方法： 刚度法 和 柔度法 。(第10章) 29．结构的失稳有两种形式： 分支点 失稳和 极值点 失稳。(第14章) 30．荷载根据其作用时间的长短可分为 恒荷载 和 活荷载 。(第1章) 三、判断题

1．杆件在刚结点处不能相对移动，也不能相对转动。(第1章) √ 2．杆件在铰结点处不能相对转动。(第1章) ×

3．固定支座不容许结构在支承处发生任何移动和转动。(第1章) √ 4．瞬铰的位置是瞬时变化的。(第2章) √

5．弯矩图画在杆件受拉纤维一侧，不注正负号。(第3章) √ 6．剪力图和轴力图需注明正负号。(第3章) √ 7．轴力以拉力为正，压力为负。(第3章) √ 8．刚结点能传递力和力矩。(第4章) √

9．水平推力的存在与否是区别拱与梁的主要标志。(第5章) √

10．悬索在荷载作用下，索内弯矩为零，剪力也为零，只受拉力作用。(第5章) √ 11．桁架杆件轴力的方向和杆件的方向是一致的。(第6章) √

12．如果桁架和荷载都是对称的，那么桁架杆件轴力的分布也是对称的。(第6章) √ 13．在静定结构中，满足平衡条件的内力解答是存在的，而且是唯一的。(第7章) √ 14．温度改变、支座移动和制造误差等因素在静定结构中不引起内力。(第7章) √ 15．在荷载作用下，如果静定结构中的某一局部可以与荷载维持平衡，则其余部分的内力

必为零。(第7章) √

16．当静定结构的一个内部几何不变部分作构造变换时，其余部分的内力不变。(第7章) √ 17．机动法可以不经过计算就能得到影响线的轮廓。(第8章) √ 18．机动法可以用来校核静力法的影响线。(第8章) √ 19．位移状态中的位移是力状态中的力产生的。(第8章) × 20．虚功和虚功原理的特点是力系与位移无关。(第9章) √ 21．位移互等定理只有在超静定结构中才有用。(第9章) × 22．反力互等定理可以应用于静定结构。(第9章) ×

23．弯矩传递进行两次循环之后，结点约束力矩已经很小，故计算工作可以停止。(第12

章) ×

24．反弯点法对于强柱弱梁的情况最为适用。(第12章) ×

25．单就满足平衡条件来说，超静定结构可能有无限多个解答。(第14章) √ 26．超静定结构具有较强的防护能力。(第14章) √

27．“没有荷载，就没有内力”，这个结论只适用于静定结构。(第14章) √ 28．地震荷载属于冲击荷载。(第15章) × 29．自振周期只与结构的刚度有关。(第15章) × 30．质量越大，自振周期越大。(第15章) √ 四、单项选择题

1．下列哪项不属于刚片间的连接约束(A )。(第1章) A．滚轴 B．链杆 C．简单铰 D．简单刚结 2．下列关于零杆判断的说法中，不正确的是 (B )。(第6章) A．无外力作用的不共线的两杆结点，两杆轴力都是零 B．不共线的两杆结点，两杆轴力都是零

C．不共线的两杆结点，外力沿一杆作用，则另一杆轴力为零 D．无外力作用的三杆结点，有两杆在同一直线上，则第三杆轴力为零 3．下列关于机动法的表述中，不正确的是(B )。(第8章)

A．属于附属部分的某量，撤去相应的约束后，体系在附属部分能发生虚位移 B．属于附属部分的某量，撤去相应的约束后，体系在基本部分能发生虚位移 C．属于基本部分的某量，撤去相应的约束后，体系在附属部分能发生虚位移 D．属于基本部分的某量，撤去相应的约束后，体系在基本部分能发生虚位移 4．下列关于影响线的表述中，不正确的是(C )。(第8章) A．支座反力影响线的纵坐标无单位 B．剪力影响线的纵坐标无单位 C．弯矩影响线的纵坐标无单位 D．弯矩影响线的纵坐标的单位为长度单位

5．下列关于撤去约束的表述中，不正确的是( D )。(第10章) A．撤去一根支杆，等于拆掉一个约束 B．撤去一个铰支座，等于拆掉两个约束

C．撤去一个固定端，等于拆掉三个约束 D．在连续杆上加一个单铰，等于拆掉两个约束

6．下列关于AB杆A端转动刚度SAB的值的表述中，不正确的是( D )。(第12章) A．远端固定SAB4i B．远端铰支SAB3i C．远端滑动SABi D．远端自由SAB2i

7．下列关于等截面杆中传递系数C的表述中，不正确的是(D )。(第12章) A．远端固定C1 B．远端铰支C0 2C．远端滑动C1 D．远端滑动C0

8．下列各项不属于矩阵位移法的基本环节的是( C )。(第13章) A．离散化 B．单元分析 C．矩阵分析 D．整体分析 9．下列各项不属于动力荷载的是(A )。(第15章)

A．活动人群 B．振动荷载 C．地震作用 D．爆炸荷载 10．下列选项不属于各向同性的建筑材料的是( A )。(第1章) A．木材 B．钢材 C．混凝土 D．砖

11．下列关于横向水平荷载作用下厂房柱的计算简图的表述中，不正确的是(D )。(第1章) A．柱用其轴线表示

B．屋架在两端均以铰与柱顶连接

C．屋架的作用如同一个两端为铰的链杆 D．柱基础视为铰

12．下列关于集中力偶作用的表述中，不正确的是(B )。(第3章) A．集中力偶作用点的两侧剪力值是相等的 B．集中力偶作用点的两侧剪力值是不等的 C．集中力偶作用点的两侧弯矩值是不等的 D．弯矩图在集中力偶作用点两侧的斜率相等

13．下列关于铰支座的表述中，不正确的是( C )。(第2章) A．铰支座能限制刚片在水平方向移动 B．铰支座能限制刚片在竖直方向移动

C．铰支座能限制刚片绕其转动 D．铰支座不能限制刚片绕其转动

14．下列关于分布荷载作用下微分关系表达式的几何意义的表述中，不正确的是(C )。(第3章)

A．剪力图在某点的切线斜率等于该点的荷载集度 B．弯矩图在某点的切线斜率等于该点剪力 C．弯矩图在某点的一阶导数等于该点的荷载集度 D．弯矩图在某点的一阶导数的变化率等于该点的荷载集度 15．下列关于集中力的表述中，不正确的是( C )。(第3章) A．集中力作用点的两侧剪力值是不等的 B．集中力作用点的两侧剪力相差的值等于此集中力 C．集中力作用点的两侧弯矩值是不等的 D．集中力作用点的两侧弯矩值是相等的 五、简答题

1．结构力学的任务包括哪些方面(第1章)

答：(1) 研究结构的组成规律、合理形式以及结构计算简图的合理选择。

(2) 研究结构内力和变形的计算方法，以便进行结构强度和刚度的验算。 (3) 研究结构的稳定性以及在动力荷载作用下结构的反应。

2．几何不变无多余约束体系的组成规则有哪几个(第2章) 答：(1) 一刚片和一个点用不共线的两根链杆连接。

(2) 两刚片用一个铰和一根不通过此铰的链杆或三个全不平行也不交于一点的

三根链杆连接。

(3) 三刚片用不在同一直线上的三个铰两两连接。

3．截面法计算内力的步骤有哪些(第3章) 答：(1) 沿指定截面截开，取截面一边为隔离体。

(2) 画出隔离体受力图。

(3) 建立隔离体的平衡方程，确定该截面的三个内力分量 4．将悬索与三角拱比较，可得到哪些结论(第5章)

答：(1) 悬索与三角拱类似，在竖向荷载作用下都有水平支座反力。

(2) 悬索只受轴向拉力，不受弯矩和剪力；三角拱则受较大的轴向压力，同时尚有较小的弯矩和剪力。

(3) 悬索的曲线形式与三角拱的合理拱线相同，曲线的平衡形式随荷载的变化而变化 5．桁架计算简图的假设有哪些(第6章) 答：(1) 桁架的结点都是铰结点。

(2) 各杆的轴线都是直线，且通过铰的中心。

(3) 荷载和支座反力都作用在结点上

6．内力影响线和内力图的区别是什么(第8章)

答：内力影响线是单位集中荷载移动时，结构上固定截面内力随荷载位置的变化图形；内力图是荷载位置固定时，内力沿各截面的变化图形

7．静力法做影响线的步骤有哪些(第8章)

答：(1) 将单位荷载P1放在结构上的任意位置，适当选择坐标原点，以P1作用位置x为变量。

(2) 用截面法截取隔离体，通过平衡方程，或用截面法直接按内力算式，求出所求量值的影响线方程。

(3) 根据影响线方程作影响线。

8．机动法做影响线的步骤有哪些(第8章) 答：(1) 撤去与Z相应的约束，代之以未知力Z。

(2) 使体系沿Z的正方向发生位移，做出荷载作用点的竖向虚位移图，可定出影响线的形状。

(3) 再令Z1，可进一步定出影响线各纵坐标的数值。

(4) 横坐标轴以上的图形，影响线纵坐标取正号；横坐标轴以下的图形，则取负号。 9．产生位移的主要因素有哪些(第9章) 答：(1) 荷载作用。

(2) 温度变化和材料收缩。 (3)支座沉降和制造误差。

10．在撤去多余约束时，应该注意哪些(第10章) 答：(1) 不要把原结构拆成一个几何可变体系。

(2) 要把全部多余约束都拆除。

11．反弯点法的要点有哪些(第12章)

答：(1) 刚架在结点水平荷载作用下，当梁柱线刚度比值

ib3时，可采用此法。 ic(2) 此法假设横梁相对线刚度为无限大，因而刚架结点不发生转角，只有侧移。 (3) 刚架同层各柱有相同侧移时，同层各柱剪力与柱的侧移刚度系数成正比。 (4) 柱的弯矩是由侧移引起的，所以柱的反弯点在柱中点处。 (5) 柱端弯矩根据柱的剪力和反弯点位置确定

12．用单元集成法求解平面刚架比连续梁复杂在哪些方面(第13章) 答：(1) 刚架中每个结点位移分量增加到三个：角位移和两个方向的线位移。

(2) 刚架中各杆方向不尽相同，在整体分析中需采用整体坐标，故需进行坐标转换。 (3) 刚架中除刚结点外，还要考虑铰结点等其他情况 13．动力计算的基本特点有哪些(第15章)

答：(1) 动力反应与时间有关，即荷载、位移、内力等随时间急剧变化。

(2) 建立平衡方程时要包括质量的惯性力。 14．位移法的要点有哪些(第11章) 答：(1) 位移法的基本未知量是结点位移。

(2) 位移法的基本方程是平衡方程。

(3) 建立基本方程的方法是：先将结点位移锁住，求各超静定杆在荷载作用下的结果，再求各超静定杆在节点位移作用下的结果最后叠加以上两步结果。

(4) 求解位移方程，得到基本未知量，从而求出各杆内力 15．单结点的锁住与放松包括哪些环节(第12章) 答：(1) 根据荷载求各杆的固端弯矩和结点的约束力矩。

(2) 根据分配系数求分配力矩。 (3) 根据传递系数求传递力矩 六、综合分析题

1．分析下图所示链杆体系的几何组成。

解：(1) 根据规则，由不动点A、B出发，用不在同一直线的两链杆AC和BC固定点C。

(2) 从固定点B、C出发，增加一个二元体，固定点D；再增加一个二元体，固定点E；从固定点D、E出发，再增加一个二元体，固定点F。

因上，整个体系是几何不变无多余约束的体系。 2．分析下图所示体系的几何组成。

解：(1) 把刚片AB看做运动对象，用一固定支座A与基础相连，因此，AB被固定，且无

多余约束。

(2) 把BD看做运动对象，根据规则Ⅱ，用铰B和支杆C与基础相连。支杆C不通过铰B，因此，几何不变，无多余约束。

整个体系是几何不变无多余约束的体系。 3．分析下图所示体系的几何组成。

解：(1) AB是一刚片，与基础用一固定支座A相连，B看成是固定于基础上的点。

(2) CDE是一刚片，与基础用链杆BC和铰D相连，但链杆BC的延长线通过铰D，

不满足规则Ⅱ对约束的要求，为瞬变体系。