结构平衡与体系

1A411020房屋结构平衡的技术要求【考点内容一】掌握结构的平衡条件（静定梁部分）力的三要素大小、方向、作用点作用力与反作用力的关系大小相等、方向相反、沿同一作用线相互作用力的合成与分解符合平行四边形法则物体的平衡状态物体相对于地球处于静止状态和匀速直线状态二力平衡条件两个力大小相等，方向相反，作用线重合平面汇交力系的平衡条件∑X=0，∑Y=0一般平面力系的平衡条件∑X=0，∑Y=0，∑M=0利用平衡条件求未知力的步骤取隔离体→画受力图→列平衡方程静定梁的内力包括剪力和弯矩计算梁内力的一般步骤1.去掉约束，画出杆件受力图2.利用平衡方程，求出约束反力3.用截面法计算出梁的内力（剪力、弯矩）说明：上述难点是力的平衡方程和截面法在计算静定梁内力中的应用。但考生应熟练掌握平面任意力系平衡方程（ΣX＝0，ΣY＝0，ΣMA＝0）的应用，此处知识点一般每年有1分的题。学习方法：首先明确各种支座的支座反力（详见图例说明）；然后利用平衡方程。首先了解各种支座的支座反力：一、P9图1A411021-7悬臂梁中的B点，即固定端支座，其支座反力为：二、P9图1A411021-8简支梁中的左侧支座，即固定铰支座，其支座反力为：简支梁中的右侧支座，即可动铰支座，其支座反力为：P9页图1A411021-9的图为伸臂梁，A点处为固定铰支座，B点处为可动铰支座，B以右为伸臂部分三、平衡方程——ΣX＝0——ΣY＝0——ΣM＝0四、梁的内力：剪力（V）、弯矩（M）【典型题型】有一简支梁受力与支承如下图，则梁中的弯矩为（A）kN.m。A．5B．6C．7.510解题思路：计算梁内力的一般步骤：第一步，去掉约束，画出杆件受力图。假设A点处有向上的力RAY，水平的力RAX。第二步：利用平衡方程，求出约束反力。——ΣX＝0＝＞RAX＝0——ΣY＝0＝＞RAY+RBY＝5——ΣM＝0＝＞5×2＝RBY×5＝＞RBY＝2kN，RAY＝3kN第三步：如需计算梁的内力（剪力或弯矩）可用截面法，取B点至跨中的一段梁作为隔离体，此时应标注出跨中的内力V跨中、M跨中，然后再列平衡方程，可以得出：跨中的弯矩=RBY*5/2=2×2.5=5KN.M[2005年真题]臂梁受力及支承如图，则固端A的弯矩为（）ｋＮ．ｍ。A2B3C6D9答案：C解题思路：计算梁内力的一般步骤：第一步，去掉约束，画出杆件受力图；第二步：利用平衡方程，求出约束反力；——ΣX＝0＝＞RAX＝0——ΣY＝0＝＞RAY＝3kN——ΣMA＝0＝＞mA＝3×2＝6kN·m第三步：用截面法计算出梁的内力。如图所示，固端A的弯矩=3×2=6KN.M【考点内容二】掌握结构的平衡条件（静定桁架部分）静定桁架的内力计算方法节点法、截面法桁架的特点1．桁架的节点是铰接；2．每个杆件的轴线是直线，并通过铰的中心；3．荷载及支座反力都作用在节点上节点法计算内力的步骤1．去掉约束，画出受力图2．利用平衡方程，求出约束反力3．用节点法求出杆件内力杆件的内力（二力杆）压杆、拉杆、零杆截面法计算内力的步骤1．去掉约束，画出受力图2．利用平衡方程，求出约束反力3．用截面法求出杆件内力[2004年真题]有一桁架，受力及支承如下图，则AC杆和AB杆的内力分别为（）。拉力为正，压力为负。A.-1kN,-1kNB.0,-1kNC.1kN,1kND.1kN,0答案：B解题思路：计算内力的思路为：1．去掉约束，画出受力图2．利用平衡方程，求出约束反力——ΣX＝0＝＞RCX＝-1kN——ΣY＝0＝＞RCY+RDY＝0——ΣMC＝0＝＞1×a＝RDY×a＝＞RDY＝1RCY＝-1kN3．用节点法求出杆件内力节点法NAB＝1kN体现在AB杆上即为压杆。NAB＝-1kN【考点内容三】掌握防止结构倾覆的技术要求力矩的概念及平衡力使物体绕某点转动的效果要用力矩来度量；物体绕某点没有转动的条件是，对该点的顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和力偶的特性两个大小相等，方向相反，作用线平行的特殊力系力的平移法则作用在物体某一点的力可以平移到另一点，但必须同时附加一个力偶，使其作用效果相同防止构件倾覆的技术要求对于悬挑构件（如阳台、雨篷、探头板等）、挡土墙、起重机械防止倾覆的基本要求是：引起倾覆的力矩应小于抵抗倾覆力矩，为了安全，可取M抗≥（1.２～１.５）M倾。【典型考题】为了安全，对于悬挑阳台防止其倾覆的抵抗倾覆的力矩（Ｍ抗）可取其引起倾覆的力矩（Ｍ倾）的（）倍．A.０．５～１．０B.1．0～１．２C.１．２～１．５D.１．５～２．０答案：Ｃ解题思路：对于悬挑构件（如阳台、雨篷、探头板等）、挡土墙、起重机械防止倾覆的基本要求是：引起倾覆的力矩应小于抵抗倾覆力矩，为了安全，可取M抗≥（1.２～１.５）M倾。所以正确选项为C。【考点内容四】熟悉结构抗震的构造要求地震的成因主要有三种：构造地震、火山地震、陷落地震，房屋结构抗震主要研究构造地震发生时房屋结构的抗震设防能力。现行抗震设计规范适用于抗震设防烈火度为6、7、8、9度地区建筑工程的抗震设计、隔震、消能减震设计。新教材增加了抗震结构的概念设计内容，概念设计主要应考虑场地、建筑形状、抗震结构、材料、连接等影响因素。多层砌体房屋及框架结构的抗震构造措施见下表：多层砌体房屋的抗震构造措施1．设置钢筋混凝土圈梁2．楼盖及屋盖构件应有足够的支度和可连接3．墙体有可靠的连接4．加强楼梯间的整体性框架结构的抗震构造措施把框架设计成延性框架，遵守强柱、强节点、强锚固，避免短柱、加强角柱，框架沿高度不宜突变，避免出现薄弱层，控制最小配筋率，限制配筋最小直径等原则，构造上采取受力钢筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密等措施。【典型考题】[2006年真题]我国现行建筑抗震设计规范(GB50011-2001),适用于抗震设防烈度为(C)度地区建筑工程的抗震设计.A．4、5、6和7B．5、6、7和8C．6、7、8和9D．7、8、9和10答案：C解题思路：现行抗震设计规范适用于抗震设防烈火度为6、7、8、9度地区建筑工程的抗震设计、隔震、消能减震设计。抗震设防是以现有的科技水平和经济条件为前提的。以北京地区为例，抗震设防烈度为8度，超越8度的概率为10%左右。【典型考题】[2007年真题]我国房屋抗震设计的规定程度，采用的是（D）个等级划分的制度表。A．6B．8C．10D．12解题思路：地震是用震级来表示其能量的大小。世界上通常用地震烈度来描述地震的宏观现象，多数国家使用的基本上是12等级划分的烈度表。【典型考题】抗震结构的概念设计要考虑（）。A.选择对抗震有利的场地B.建筑物形状应高耸C.保证结构的整体性D.选择抗震性能好的材料Ｅ．选择技术先进经济合理的抗震结构体系答案：AＣＤＥ【考点内容五】熟悉荷载对结构的影响荷载的分类1.按随时间的变异分类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载2.按结构的反映分类：静力作用、动力作用3.按荷载的作用面大小分：均布面荷载、线荷载、集中荷载4.按荷载的作用方向分：垂直荷载、水平荷载荷载对结构的影响1.永久荷载对结构的影响（预应力）2.可变荷载对结构的影响（考虑最不利组合）3.偶然荷载对结构的影响（考虑地震荷载与台风荷载）4.地面的大面积超载对结构的影响（引起下沉）5.装修对结构的影响（设计、超载、开洞、变形缝等）【典型题型】某建筑物，地上二层作为临时仓库，房间内按统一高度堆满水泥，按荷载作用面分类，该建筑物二层楼面上分布的荷载是(A)。A．均布面荷载B．线荷载C．集中荷载D．分散荷载【考点内容五】熟悉常见各种建筑结构体系的特点及其应用1.混合结构2.框架结构3.剪力墙体系4.框架-剪力墙结构5.筒体结构6.桁架结构7.网架结构8.拱式结构9.悬索结构10.薄壁空间结构本讲同步训练一、单项选择题1.框架结构震害严重部位多发生在（D）。A.框架梁B.框架柱C.楼板中部D.框架梁柱节点2.砌体结构房屋预防地震经常采用的措施，（B）是错误的。A.设抗震缝B.设伸缩缝，基础一定断开C.设圈梁D.加强楼梯间的整体性3.《建筑抗震设计规范》主要研究（C）发生时，房屋结构的抗震设防。A.火山地震B.陷落地震C.构造地震D.海啸地震4.剪力墙结构应用于住宅、旅馆等建筑时，其间距一般设计为（C）m。A.2~5B.3~6C.3~8D.5~105.力矩的单位可以是（C）。A.KNB.NC.KN.mD.KN/m6．简支梁的受均布荷载时的最大弯矩是（A）A.跨中ql2/8B.跨中ql2/4C.支座处ql2/8D.支座处ql2/47.某悬臂梁受力情况如下，其B点处的弯矩数值大小为（D）。A.1/2PLB.1/4PLC.1/8PL2D.08.有一伸臂梁受力及支承如图，则固端A的弯矩为（C）ｋＮ．ｍ。LPBAA．2B．3C．6D．99.建筑物原有的楼面或层面上的荷载传到梁上可简化为（B）A.面荷载B.线荷载C.集中荷载D.可变荷载10.下列叙述中不属于建筑装修过程中增加的荷载（D）A.在楼面上加铺任何材料B.在室内增加隔墙、封闭阳台C.在室内增加装饰性柱子D.在室内增加家用电器设备11.临时性结构的设计使用年限是（A）A.5B.15C.25D.3012.下列属于水平荷载的是（B）。A.结构的自重B.风荷载C.雪荷载D.楼面活荷载13.框架-剪力墙结构中，竖向荷载主要由（B）承担。A.剪力墙B.框架C.剪力墙和框架D.不能确定14.框筒结构及筒中筒结构的内筒一般由（D）组成。A.电梯间B.楼梯间C.设备间D．电梯间和楼梯间15.拱是一种有推力的结构，它的主要内力是（B）。A.拉力B.轴向压力C.剪力D.弯矩16.大跨度悬索结构的悬索（D）。A.受弯B.受压C.受扭D.受拉17.薄壁空间结构属于空间受力结构，主要承受曲面内的（C）。A.剪力B.弯矩C.轴向压力D.轴向拉力二、多项选择题1.多层砌体结构房屋的抗震措施有（ACE）。A.设置钢筋混凝土构造柱B.加强框架节点的连接C.设置钢筋混凝土圈梁D.控制最小配筋率E.加强墙体的连接2.力学上把物体相对于地球处于（AB）状态称为平衡状态。A.静止状态B.匀速直线运动状态C.加速直线运动状态D.匀速圆周运动状态E.加速圆周运动状态3.对房屋结构的抗震概念设计内容，下列选项中（ABC）是正确的。A.选择有利的场地，避开不得的场地B.建筑物的平面形状力求简单、规则C.选择合理的抗震结构体系D.非结构构件可以不满足抗震要求E.结构的连接部位应具有脆性4.一般平面力系的平衡条件是（ADE）A∑M＝0B∑力偶＝0C∑力偶矩＝0D∑x＝0E∑y＝05.某伸臂梁受力情况如图2－3所示，其B点处的内力为（CD）。A.剪力为0B.剪力为0.5PC.B点处的支座反力为q/2L1+P(L1+L2)/L1D.弯矩为PL2E.弯矩为1/8ql12解题思路：（１）列平衡方程，∑Ｙ＝0，可得出：ＹＡ＋ＹＢ＝Ｐ＋qL1.（２）∑MA＝0,可得出：1/2qL12+p(L1+L2)=YB*L1,所以ＹＢ＝q/2L1+P(L1+L2)/L1．（３）Ｂ点处的弯矩为：ＰＬ２（以右边为隔离体，列平衡方程，∑MA＝0,可得出：ＭＢ＝ＰＬ２）6.如图3－3所示，其A点处的内力为（CE）。A.剪力为0B.剪力为PC.剪力等于A点处的约束反力D.弯矩等于A点处的约束反力E.弯矩等于07.如图3－3所示，其C点处的内力为（AC）。A.剪力为PB.剪力为0C.弯矩为0D.弯矩为PL2E.弯矩等于B点处的约束反力乘以L2一、单项选择题1.验算结构发生倾覆破坏时，应该选择（A）进行验算。A.承载力极限状态B.正常使用极限状态C.从A、B状态中任选一种极限状态D.以上都不需要验算2.二力杆是指（A）。A.力作用杆件的两端并沿杆件的轴线B.力作用于杆件的两端并相互平行C.力作用于杆件的中部并沿杆件的轴线D.力作用于杆件的中部并相互平行3.二力杆所受内力有（A）A拉力、压力B弯矩、拉力C剪力、弯矩D剪力、压力4.力矩的单位是（）。Akg·mBN·mCm·mDP·m5.静定桁架中各节点都假定为（C）。A.刚接B.弹性连接C.铰接D.焊接连接6.如下图所示，3杆的内力为（