最新同济大学 朱慈勉版 结构力学 课后答案(上)

2-2 试求出图示体系的计算自由度，并分析体系的几何构造。

(a )(ⅠⅡ)(ⅠⅢ)舜变体系ⅠⅡⅢ(b)W=5×3 - 4×2 – 6=1>0几何可变(c)有一个多余约束的几何不变体系(d)W=3×3 - 2×2 – 4=1>0可变体系2-3 试分析图示体系的几何构造。

(a)(ⅡⅢ)Ⅲ几何不变2-4 试分析图示体系的几何构造。

(a)几何不变(b)W=4×3 -3×2 -5=1>0几何可变体系（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）几何不变(d)Ⅲ（ⅠⅢ）有一个多余约束的几何不变体（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）（ⅠⅡ）舜变体系(f)（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）无多余约束内部几何不变(h)二元体W=3×8 - 9×2 – 7= -1, 有1个多余约束2-5 试从两种不同的角度分析图示体系的几何构造。

(a)（ⅠⅢ）ⅠⅡⅢ（ⅠⅡ）（ⅡⅢ）舜变体系(b)Ⅲ（ⅡⅢ）（ⅠⅢ）3-2 试作图示多跨静定梁的弯矩图和剪力图。

(a)2P F a 2P F a4P F Ｑ34P F 2P F(b)2020Q10/326/310aa aaa2m6m2m4m2m(c)18060(d)7.5514482.524M Q 3m2m2m3m 3m 4m3m2m 2m 2mA2m 2m 2m 2m3-3 试作图示刚架的内力图。

(a)242018616MQ18(b)30303011010QM 210(c)4kN ·m3m3m6m1k N /m2kN A CBD6m10kN3m3m 40kN ·mABC D45MQ(d)444444/32MQN(e)3m3m6m6m2m 2m4481``(f)222220M3-4 试找出下列各弯矩图形的错误之处，并加以改正。

(a)2m3m4mF P (b)(c)(d)(e)(f)F3-5 试按图示梁的BC 跨跨中截面的弯矩与截面B 和C 的弯矩绝对值都相等的条件，确定E 、F 两铰的位置。

28ql M2221()222116121618c B C BC C q ql M l x x qx xM M M M ql ql x ql x l=-+===∴=∴=∴=中F D()2l x -lxl lx3-6 试作图示刚架的弯矩和剪力图。

(a)9090405M2B 209(4.53)645()0.5209459405,135()453135,0.5209900.520990F F E E CF CD BA R R M R M M M ⨯⨯-=⨯∴=↑=⨯⨯-⨯==↑=⨯==⨯⨯==⨯⨯=对点求矩(b)14.25424213.5 1.50.2525.75A 72425 2.50.5()C 420.524 4.25()3.5(),0.25()5.752.1,24 4.253.752.5E K B B B B A A EF K M M R R H H V H Q Q =⨯-⨯⨯==⨯+⨯=⨯+⨯⨯=⨯→=-↓⨯⨯+⨯=⨯→=→∴=↑=←===⨯-=左对点求矩：对点求矩：2 2.180/3Q8080380,61603330():(2023304)/2120():61201030420211320()380()3DA ED C C B B A M M H F V A V V V =⨯==⨯==←=⨯⨯+⨯=↑⨯+⨯=⨯+⨯⨯∴=-↓∴=↑对点求矩对点求矩(d)8/34/388414233:41614284()4:441426()38(),03DA B B B B A A M A V V C H H H V =⨯-⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=⨯→=↑⨯-⨯⨯=⨯→=←∴=←=对点求矩对点求矩2FaF2Fa2Fa F F F2F----+2Fa2Fa2FaMQ02(),020322222(),2()4(),0C B p E B F BP H P F H P F P D P D M V F M H V MF a a H F a V aH F V F H F V =→=↑=→==→⨯+⨯=⨯+⨯∴=←=↓∴=→=∑∑∑(f)进一步简化BH IH 8:4(),4()4(),4(),42810B B I I A H KN V KN H KN V KN M N m=→=↓=-←=-↑=⨯=•可知842aqa22221.5()21.50 1.5(), 1.5C CA AGF GHHqaqa H a H qaqa a H a H qaqa M qa+=⨯→=→⨯+⨯=→=-←==对点求矩：对F点求矩：3-11试指出图示桁架中的零杆。

、3-12试求图示桁架各指定杆件的内力。

(b)3×3m3m4382307.5ACACBFF KN⨯+⨯+⨯=→=-对点求矩332.5303056BCy BC ACF KNF F F FF KN→=-=→+⨯++=→=21,,7.5(),3,4()BDA B DF KN F KN F KN=--==--然后再依次隔离点不难求得(a)2aa42112123430240,23,33xA BC NB N Nx N NNNNM F PM FPM F a F aF F a aaF FDF P=→==→=-⎧=⨯=⨯⎪⎪⎨⎪=+=⎪⎩==∑∑∑∑取虚线所示的两个隔离体有：联立方程解得：杆的内力可以通过节点求得(c)112,42N PPPN N PA BFFF F=在点用节点法可求得又易求得杆再利用节点法可得，3-13试选用两种途径求图示桁架各指定杆件的内力。

(a)方法方法一：利用对称性和反对称性原结构可等价为(已经去除零力杆)P F P F P F PF 对A点进行分析AF P F 可求得对B 点进行分析BD P F =可求得对D点进行分析14DE PF F =可求得对E点进行分析,PP 12综上，F FE F GEF G 1N F NF 112,,21,8P N N x N PP P N PF F F F F F F F ==→==-=→=∑BG GD 由点平衡知又再分别分析B 节点和G 节点，不难求得F F(b) 方法一：ⅠⅡF1F2F4P取1-1234123212141425678:,33405555524245343455,665,822550.5,,,0.588,0.P P P N P PN PP P P PF F F F F F F F F F F F B F a a F aF F F F C FF F F F F F F F F E =-=---+=∴=-==-⨯+⨯=⨯∴=-==--=-=-===-N3由平衡条件知又，即再对点取矩，再分析节点不难得到用同样的方法分析截面右半部分可求得最后用节点法分析节点得F 5P F 取2-2截面右半部分讨论0.75F F5F6F8PP方法二：可将结构的荷载分解为正对称和反对称再加以考虑。

3-14 试选定求解图示桁架各指定杆件内力的合适步骤。

一. 按的顺序，依次使用节点法可求得3N P F =二. 再求出然后可求出1N P F =三. B M 0,0.75C PF F ==∑由可求得四. 分析截面右半部分X2D122M 0,4PP P N x F x F F F ==-→==∑由可求得由节点法,对C 分析可求得3-15 试求图示桁架各指定杆件的内力。

(a)F P 2 F P 2AC AB 由对称性AC AB AC AB P F F F F =→==11120,02,11,42P x AB PCE P CD P PB F F F F F F FCD F F F F ==→====∑再分析节点由由对称性有再由节点法分析两节点容易求出(b)C13F5310,03y P PF F F F=+=→=∑取截面左侧分析由65F24242442,0.510,02,0,203,2,x P P PC PP PF F F F F F FM F d F d F dF F F F=-=+-=→=-+=⨯+⨯+⨯=∴==-=∑∑1P1PDE P3P1再由节点法分析A,B节点马上可以求得F=F F F3取截面右侧由再由节点法分析D,E节点马上可以求得F=2F F3-15试求图示桁架各指定杆件的内力。

(c)F21112321,,336A P PP CD P PF F F F F=-=BC再用节点法依次对B,C,D节点进行分析，容易求出F=-3-16 试作图示组合结构刚架杆件的弯矩图，并求链杆的轴力。

(a)qDE取1-1截面左边210,2222C DE DE M qa F a qa a F qa=+⨯=⨯→=∑由再分析节点EDEF F F D不难求得21,2,2DA DF FA F F qa M qa ==-=所以弯矩图为212qa 212qa(b)1,02DE AB BC BF N N qa N N ====2121()2PP F F +12()2PP F F +P1QFAF QFBF 21,2QFA QFB P F F F ==由对称性分析AF 区段122P 20A HG P GIM F F ===∑由求得2121221,2,22(2)12EG P QEC QEDP P C QEC P P D HQFA P I F F F F F F M F a F F a M M F a F a M ===+∴=⨯=+==⨯==由节点法易得22P F a F a+12P F a +M 图考虑DB杆30,204FG FG qaa F a F ⨯+=→=,2GC GD G F F qa =-GE 节点，易得F3350,2444x GD GC F F qa F qa qa qa=→=∴=-=-∑由234qa4-5 试用静力法作图示结构中指定量值的影响线。

(a)lF P =1aACBM A 、F Q A 、M C 、F Q C,10,0()(),1()A QA P C QC P C QC M x F F C M F x a F C M x a a x F x a =-===≤=--=-=≥坐标原点设在A 处，由静力平衡可知当在点以左时，当在点以右时，M A 的影响线F Q A 的影响线M C 的影响线的影响线(b)1R B 、M C 、F Q C/(/),(0)(),(),(),()cos ,(0)(1,()C QC A x l x l a l x a l a x a M aa x a a x l x a l xxa lF x a x l l αα=-≤≤⎧⨯-≤⎧⎪==⎨⎨⨯>-≥≥⎩⎪⎩⎧-≤≤⎪⎪=⎨⎪-≤≤⎪⎩RB RB RB RA 以为坐标原点，方向如图所示假设F 向上为正，由静力分析知F F F F R B 的影响线M C 的影响线F 2cos alα(1)cos alα-F Q C 的影响线3m 2m2mF N CD、M E、M C、F Q C R3355 041(7)05121232(5),(05)532,(57)53,(03)0,(37)3311,(03),(03)544371,(37),(37)544B NCD NCDNCDENCDCNCDRQCNCDM F x F xF x xMF xx xMxF x x xFF x x x=⨯⨯-⨯-=→=-⎧⨯⨯--≤≤⎪⎪=⎨⎪⨯⨯≤≤⎪⎩-≤≤⎧=⎨≤≤⎩⎧⎧-≤≤-≤≤⎪⎪⎪⎪==⎨⎨⎪⎪≤≤-≤≤⎪⎪⎩⎩∑由知，3NCDF的影响线EM的影响线CM的影响线341RQCF的影响线(d)5m5m2m4m 2mM C、F Q C111,,848RB C QCDx x xF M F---===以点为坐标原点，向右为正14941898 CM的影响线QCF的影响线1,(0)0,(0),0,(7)1,(7)0,(05),(05),1,(57)4,(57)LR QAQA QC C x a x a F F a x a a x a x a x a x a F M a x a a a x a -≤≤≤≤⎧⎧==⎨⎨≤≤≤≤⎩⎩≤≤-≤≤⎧⎧==⎨⎨≤≤≤≤⎩⎩a2a 4a F Q A 、F Q A 、F Q C 、M CL R(f)a a aaaF R A 、F Q B 、M E 、F Q F1,(02),(02),220,(25)0,(25),(02),(0)423,(2),,(24)2220,(25)5,(45)22RA QB E QF x xx a x a F F a aa x a a x a x xx a x a a x xM a a x a Fa x a aa x a x a x a a ⎧⎧-≤≤-≤≤⎪⎪==⎨⎨⎪⎪≤≤≤≤⎩⎩⎧⎧≤≤≤≤⎪⎪⎪⎪⎪⎪=-≤≤=-≤≤⎨⎨⎪⎪≤≤⎪⎪-≤≤⎪⎪⎩⎩11RA F 的影响线QB F 的影响线a/21/21/21/2E M 的影响线QF F 的影响线4-6 试用机动法作图示结构中指定量值的影响线。