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结构力学第2章习题及参考答案


N
①二杆结点的情况N 。N、VN 结点为无结点荷载作用的 二杆结点,故 NA、NO 杆件和 VI、VU 杆件都是零杆;接 着,O、U 结点又变成无结点荷载作用的二杆结点,故 OP、 OJ、UT、UM 杆件也是零杆。②结点单杆的情况。BJ、DK、 QK、RE、HM、SL、LF 杆件均为无结点荷载作用的结点单 杆,都是零杆;接着,JC、CK、GM、LG 杆件又变成了无 结点荷载作用的结点单杆,也都是零杆。所有零杆如图
1 kN 3
FN4
10.52 3
32
FN 4 x
1.21kN , FN4y
10.5 3 FN4x
1.17 kN
F x 0 , FN2 3.3kN
F y 0 : FN1 FN
2 2
FN 4 y
2
2
0

FN1
2.83 kN
2-10 选用较简捷的方法计算图示桁架中指定杆的轴 力。
(a-1)所示。去掉零杆后的简化体系如图(a-2)所示。
(2)求支座反力。很明显, FAx 0 , FAy FIy 1.5FP (3)求指定杆轴力。由 I 结点的平衡条件,得
FNIM FNMT 1.5 2FP , FN IH FN HG 1.5FP 由 G 结点的平衡条件,得
FNGT , FP FNGF FN FE 1.5FP 由 T 结点的平衡条件,得
0.75 0.75 mm
2-7 试用对称性求图示桁架各杆轴力。
C
D
A
E
1m8 8m
F
B
20
20
kN ( a
kN

20
20
kN ( b
kN
) 解 (1)求支座反力
FAy FB y 20 kN
(2)判断零杆。去掉零杆得图(b)所示简化体 系。
(3)求杆件轴力
FNAC FNBD 20 kN
结点 E:
M
0 D
FAy
2.5
1 2
20 2.52
187.5kNm
FQ0D FAy 20 2.5 50 kN
(3)求三铰拱 D 截面内力
yD 5mcos30 2.5 3 m
D 30, tan D
3 3
, sin D
1 2
,cos
D
3 2
MD
A
H
B FP DFP2 IFP2 (b
解 从 A)点开始,可以依次判断 A-B1杆、BC 杆、CD
)
杆均为无结点荷载作用的结点单杆,都是零杆。同理, 从 H 点开始,也可以依次判断 HI 杆、IF 杆、FD 杆为零 杆。最后,DE 杆也变成了无结点荷载作用的结点 D 的单 杆,也是零杆。所有零杆如图(b-1)所示。
M B 0 : FN1 20kN
2-6 试判断图示桁架中的零杆并求 1、2 杆轴力。
2.5 m
8 20 kN
H I J ⅠK L
kN 1
2
A C D 2.5mE6 Ⅰ15mF G
B

FNJK K a)L
FN2 D
D
FNEF F G B
D

FBy
b) 解:(1)判断零杆。如图(a)所示。
(2)求支座反力
解 (1)求支座反力。
FN2
4FP
Fp
Fp
(c) Ⅱ — Ⅱ截面
FAx 0,FA y FB y 2.5FP
(2)求指定杆轴力。 Ⅰ-Ⅰ截面(图(b)):
F y 0 , FN3
2 2
FP
M K 0 , FN1 4FP
Fx 0 , FN4 4.5FP
Ⅱ-Ⅱ截面(图(c))
F y 0 , FN2 0.5FP
和反对称N情况。
(2)求指定杆轴力。对称情况 1、2、3 杆轴力为零。 反对称情况 4 杆轴力为零。由 A 结点的平衡条件,得
FNAC FN2 30 2 kN , FN1 30 kN 由对称性得
FNBE FN1 30 kN
由 E 结点的平衡条件,得
FN3 15 2 kN
2-9 选用较简捷的方法计算图示桁架中指定杆的轴力。
Fy 0 , FNEC 33.33kN Fx 0 , FNEF 26.67 kN
结点 C
Fx 0 , FNCD 26.67 kN
由对称性可知
FNFD FNEC 33.33 kN
2-8 试说明如何用较简单的方法求图示桁架指定杆 件的轴力。
22 mm
80 Ⅱ Ⅰ 1kN 4N
m
Ⅱ 2
架。先由附属部分开始计算。取 D 结点以左部分为隔离

MD 0 , FAy 30kN
取整体为对象
Fx 0,FBx 0 MC 0,FBy 30 kN
(2)求指定杆轴力。 Ⅰ—Ⅰ截面(图(b) Fy 0 , FN3 0 Ⅱ-Ⅱ截面(图(c)) Fy 0 , FN2 10 2 kN
FNTL FNLE 0.5 2FP , FNTS FNSR 2FP
至此已求出对称轴右侧所有杆件的轴力,对称轴左 侧杆件的轴力可由对称性很方便地得到。
2-2(b)
Fp
l=2 ×(a b
)
aa
FG CD
A
H Fp
E B
(b-1)
H
Fp
DE
A
B
(b-2)
解 (1)判断零杆。零杆如图(b-1)所示,去掉 零杆后的简化体系如图(b-2)所示。
M A 0 , FN2y 5kN , FN2
5 1
FN2 y
5
5 kN
Ⅱ—Ⅱ截面(图(c))
MC 0 , FN3 20kN
5m
2-4 试用截面法求图示桁架指定杆件的轴力。
ⅡK Ⅰ 4
Fp
2 13 FpⅡ Ⅰ Fp
Fp
Fp
B
5 m×6=30 m

K FN4a)
FN3
FN1
Fp
Fp
(b) Ⅰ — Ⅰ 截 面
N 2m 4 m
(a)
Ⅰ 2m
80 kN 45o FN1
(a-1) Ⅰ — Ⅰ
解 Ⅰ-Ⅰ截截面面(图(a-1))
80 kN
80 2
K FN2
(a-2) Ⅱ — N
Ⅱ截面
F x 0 , FN1 80 2 kN Ⅱ-Ⅱ截面(图(a-2))
M K 0 , FN2 = 80 kN
2-8 (b)
kN/Km
C
Q
10 m ×
FH
B 5 m FBy
习2题=202m-11 图
解 (1)求支座反力
FB y 48 kN , FA y 152 kN , FH 130 kN (2)求等代梁 K 截面内力
M
0 K
FAy
5
1 20 52 2
510 kNm
FQ0K FAy 20 5 52 kN
(3)求三铰拱 K 截面内力。
yK
4 fx(l x) l2
3 m , tanK
yK
4f
(l 2x) l2
2 5
sin K
2 22 52
2 29
, cosK
5 22 52
5 29
MK
M
0 K
FH yK
510 130 3 120 kN m
FQK FQ0K cosK FH sinK 52
5 130 29
2 0 29
(2)求指定杆轴力 结点 C:去掉零杆 CD
F y 0 : FN2 y 1kN , FN2
13 2 FN2 y 1.8 kN
结点 G
F y 0 , FN4 1kN Ⅰ—Ⅰ截面(图(a))
M F 0 : FN1 4 FN2 y 3 FBy 6 1 3 0
22 FN1 3 kN 7.33kN
FNOG=-FNOH
(a)
同理,G、H 结点也为“K”结点,故
FNOG=-FNGH FNHG=-FNOH
(b) (c)
由式(a)、(b)和(c)得
FNOG=FNGH=FNOH=0 同理,可判断在 TRE 三角形中
FNSK=FNKL=FNSL=0
D 结点也是“K”结点,且处于对称荷载作用下的对 称轴上,故 ID、JD 杆都是零杆。所有零杆如图(c-1) 所示。
3×2 m
60
30
30
kN 1
2
kN 1
2 kN
N 3N
30
4×N2 m
kN
(b
)
N
30 A 4 B 30
kN 1 NC 2 kN
D
E
3
30 N
N 4×
N
30
kN
(Nb-22)m反N对称 kN
3× 2m
3 30
N
N
N (b-1)N对 称 kN
荷载组N
N
N
荷载组 N N 解 (1N)荷载分组。N 将荷载与支座反力分解成对称
(2)求指定杆轴力。由 H 结点的平衡条件得
FN HE FN EB FP , FNHD FNDA 2FP
2-3 用截面法求图示桁架中指定杆的轴力。
3m
Ⅱ 10k
10k Ⅰ
5kN N
1 Ⅰ
2
10k C N
N3
A
D2m×6=12Ⅱm B
FBy=25k N
(a)
FBy=10k N
5kN
10k FN1y Ⅰ
将 FN2 滑移到 G 点 M H 0 , FN3 4 FN2 y 3 2 6 1 9 FBy 12 0
FN3
61 6
kN
10.17
kN
2-11 求图示抛物线( y 4 fx(l x) / l 2 ) 三铰拱距左支座 5m 的截面内力。
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