最新结构力学第三章静定结构的内力计算(典型例题练习题)
03结构力学 第三章 静定结构的内力计算3.3 静定刚架的内力计算(邓军)
轴力仍以受拉为正，受压为负；轴力图可画在杆件的任一侧或 与纵坐标对称地画在杆件的两边，但需在轴力图上标明正负号。
§3.3 静定刚架的计算
例1 绘制如图所示门式刚架在半跨均布荷载作用下的内力图。
§3.3 静定刚架的计算
§3.3 静定刚架的计算
§3.3 静定刚架的计算
§3.3 静定刚架的计算
静定刚架的组成及类型
平面刚架是由直杆（梁和柱）组成的平面结构。
刚架中的结点部分或全部是刚节点。
在刚节点处，各杆件连成一个整体，杆件之间不能发生相对 移动和相对转动，刚架变形时各杆之间的夹角保持不变，因 此刚节点能够承受弯矩、剪力和轴力。
解：
1）求支座反力 由整体平衡方程可得
M A 0, 6 3 12FyB 0 M B 0, 6 9 12FyA 0
X 0, FxA FxB 0
取铰C右边部分为隔离体
MC 0, 6.5FxB 6FyB 0
求得
FyB =1.5kN() FyA=4.5kN() FxA =1.384 kN()
§3.3 静定刚架的计算
2）作弯矩图
求出杆端弯矩（设弯矩方正向为使刚架内侧受拉）后，画于受 拉一侧并连以直线，再叠加简支梁的弯矩图。
以DC杆为例
M DC 1.384 4.5 6.23kN m, MCD 0
CD中点弯矩为 1.3845.5 133 1 1 4.5 6 1.388kN m 22
（2）为计算静定刚架位移和分析超静定刚架打下基础。
2）刚架各杆内力的求法
从力学观点看，刚架是梁的组合结构，因此刚架的内力求法 原则上与梁的内力计算相同。 通常是利用刚架的整体或个体的平衡条件求出各支座反力和 铰接点处的约束反力，然后用截面法逐个计算杆件内力。
结构力学第3章-静定结构的内力计算
FAy=4kN
(d)
4
FCy=4kN 4kN
4kN/m
CD FDy=11.5kN
4
E
F 3kN·m
FEy=0.5kN
A
B
C
D
E
F
(e)
4
4
M图
7.5
4
3
3
+
+
A
B
4
C
D
-
4 FQ图
E
F
0.5
例3-4 快速作出图3-12（a）所示静定多跨梁的弯矩图。
（a）
8kN
A
B
2m
2m
6kN
CD
E
1m
2m
2m
3kN/m
l
ql 2
ql 2
ql 2 8
3、均布荷载作用段 M图为抛物线，荷载向 下曲线亦向下凸； FQ 图为斜直线，荷载向 下直线由左向右下斜
内力图形状特征
1.无荷载区段 2.均布荷载区段 3.集中力作用处
平行轴线
FQ图
↓↓↓↓↓↓
＋ －
发生突变
＋P －
M图
斜直线
二次抛物线
凸向即q指向
出现尖点
尖点指向即P的指向
A
C
EA
C
E
A
E C
（a）
（b）
二、分析静定多跨梁的一般步骤
（c）
对如图所示的静定多跨梁，应先从附属部分CE开始分析：将支座C 的支反
力求出后，进行附属部分的内力分析、画内力图，然后将支座 C 的反力反向
加在基本部分AC 的C 端作为荷载，再进行基本部分的内力分析和画内力图，
第三章3静定结构受力分析(平面刚架)
MA= qa2+2qa2-2aYB=0 (1)
2） 对中间铰C建立矩平衡方程 qa
MB=0.5qa2+2aXB -aYB=0 (2) 解方程(1)和(2)可得
a
XB=0.5qa YB=1.5qa 3） 再由整体平衡 X=0 解得 XA=-0.5qa Y=0 解得 YA=0.5qa
qa/X2 A YA
1/2qa2
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
C
1/2qa2
A
a
a
qa2 q
B XqBa/2 YB
2 绘制弯矩图
注意：三铰刚架绘制弯矩图往往只须求一水平反力,然后由 支座作起！！
画三铰刚架弯矩图
CM
O M
M/2
M/2
a
C
A
B
a
a
Mo=m－2a×XB=0, 得 XB=M/2a
注意：
A
RA
B
XB
YB
1、三铰刚架仅半边有荷载，另半边为二力体，其反力沿两铰连线，
§3-3 静定平面刚架
一. 刚架的受力特点
梁
1 8
ql2
l
1 ql2 8
刚架
桁架
弯矩分布均匀 可利用空间大
§3-3 静定刚架受力分析
一. 刚架的受力特点 二. 刚架的支座反力计算
静定刚架的分类:
三铰刚架 (三铰结构)
简支刚架 悬臂刚架
单体刚架 (联合结构)
复合刚架 (主从结构)
1.单体刚架(联合结构)的支座反力(约束力)计算
三. 刚架指定截面内力计算
四.刚架的内力分析及内力图的绘制
①分段：根据荷载不连续点、结点分段。 ②定形：根据每段内的荷载情况，定出内力图的形状。 ③求值：由截面法或内力算式，求出各控制截面的内力值。
第三章 静定结构的内力计算(组合结构)
A A A A 0 0 0 0
0 0 0 0
8 8 8 8
HC
3、求梁式杆内力 处理结点A处力
结构力学
第3章静定结构的内力计算
静定结构特性
结构力学
第3章静定结构的内力计算
静定结构特性 静定结构特性 一、结构基本部分和附属部分受力影响
A
F1
B
C
F2
D
E
F3
F
如只有 F1 作用。则Ⅱ、Ⅲ无内力和反力； Ⅰ Ⅱ Ⅲ 如只有 F1 作用。则Ⅱ、Ⅲ无内力和反力； 如只有 F1 作用。则Ⅱ、Ⅲ无内力和反力； 如只有 F3 作用。则Ⅰ、Ⅱ均有内力和反力； 如只有 F3 作用。则Ⅰ、Ⅱ均有内力和反力； 如只有 F3 作用。则Ⅰ、Ⅱ均有内力和反力； 如只有 F2 作用。则Ⅲ无内力和反力，但Ⅰ有内力和反力。 如只有 F2 作用。则Ⅲ无内力和反力，但Ⅰ有内力和反力。 特性一、静定结构基本部分承受荷载作用，只在基本部分上产 如只有 F2 作用。则Ⅲ无内力和反力，但Ⅰ有内力和反力。 生反力和内力；附属部分上承受荷载作用，在附属部分和基本 部分上均产生反力和内力。
第3章静定结构的内力计算
q = 1 kN/m A FR Ax FR Ay FNDA F C FNFD VC
8 8 8 8
M M图 图 （ m M图 （kN· kN· m） ） M 图 （kN· m） （kN· m） F 图 FQ 图 Q （ ） FkN 图 （ kN Q ） FkN 图 （ Q ） （kN） F 图 FN N图 （ ） FkN （ kN ） N图 FkN N图 （ ） （kN）
结构力学
第3章静定结构的内力计算
二、平衡荷载的影响
F C B D
A B q C
结构力学-第三章
dx dx
FN+d FN FQ+dFQ
内力图-表示结构上各截面内力值的图形 横坐标--截面位置；纵坐标--内力的值
1.结构力学的截面内力分量及其正负号规定
FN FN
轴力—截面上应力沿杆轴切线方向的 合力，使杆产生伸长变形为正，画轴力图 要注明正负号；
剪力—截面上应力沿杆轴法线方向的
C
25 5 20 25 50 20
F
55
G
85 40 10
H
50
40k N A 25 2m B 2m C 2m 5 50 20 50 40k N D 1m
80k N· m E 2m 2m 1m 55 40 40 20 F
20k N/m G 4m 85 40 10 2m H
M 图（k N· m）
20k N/m
A
2
2
YA
C
YB
XC
YC
B
XB
2)取右部分为隔离体 Fp l M C 0, X B l YB 2 0, X B 4 () Fp Fy 0, YC YB 0, YC YB 2 () Fp Fx 0, X B X C 0, X C 4 ()
分析下列多跨连续梁结构几何构造关系，并确定内力计算顺序。 q F
A B C D E F G H
q F
E C A B D F G H
F A F A B C D E B C D E
q F q F
注意： 从受力和变形方面看：基本部分上的荷载仅能在其自身上产生内力和
弹性变形，而附属部分上的荷载可使其自身和基本部分均产生内力和 弹性变形。因此，多跨静定梁的内力计算顺序也可根据作用于结构上 的荷载的传力路线来决定。
结构力学静定结构内力计算练习题.
M 图分析分析：EB 杆件无弯矩杆件无弯矩→→杆件无弯矩杆件无弯矩→0kN 2445cos =−oB F 0=AMkN(4↓=I F求图示桁架指定杆件内力。
求图示桁架指定杆件内力。
(分析方法)1 1 F F FF F 1 1例 计算图示组合结构。
计算图示组合结构。
FP A D a 2FP /3 F a Ⅰ a/2 a/2 Ⅰ E G a B解A D 2FP /3 FP /3 F FP CFNCD FSCD FNFGC∑M ∑F ∑FC= 0 FNFG = FP / 2FNFAFNDFFy= 0 FSCD = FP / 3 = 0 FNCD = − FP / 2FP /2x∑Fx= 0 FNFA = 2 FP / 2= 0 FNDF = − FP / 2一般情况下应先计算链杆的轴力 取隔离体时不要截断 取隔离体时不要截断受弯杆件 不要截断受弯杆件∑Fy例：作组合结构的内力图 解 FP E D a A a C B aFP有无零杆?FNECFNDC FNDBFN DB = FPFN EC = −2 FPFN DC = 0FP a 2FP aFP 2FP -2FP FPM图FS图FN图例：计算图示组合结构。
计算图示组合结构。
FP E G FP A 0 a a a 2FPB取隔离体FJBC FNEFF J B C a 2FP 2FP -2FP FP a 2FP 2FP CF J aFNGJa B解：1、求支反力 2、求FNEF、FNGJ∑M = 0 F = 2F (↑) ∑F = 0 F = 2F (↓)Cy PyByP∑M ∑FJ=0FN EF = −2 FP2FP ax=0FN GJ = 2 FP内力图例：计算图示组合结构。
计算图示组合结构。
4m 5kN/m 15kN B C D E解：左边为基本部分， 左边为基本部分， 右边为附属部分。
右边为附属部分。
10kN 20 40A 2m 5 15 10 4mF 4mG 10 30 52m 2m20 （2.5）10 5 1012.52.55M图(kN·m)例：分析图示组合结构。
结构力学各章练习题判断题
第二章：平面体系几何构造分析一．判断题1．几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。
（）2．三个刚片由三个铰相连的体系一定是静定结构。
（）3．有多余约束的体系一定是超静定结构。
（）4．有些体系是几何可变体系，但却有多与约束存在。
（）5．在任意荷载作用下，仅用静力平衡方程即可确定全部反力和内力的体系是几何不变体系。
（）6．图1－16所示体系是几何不变体系。
（）图1－16 图1－17 图1－18 7．图1－17所示体系是几何不变体系。
（）8．几何瞬变体系的计算自由度一定等于零。
（）9．图1－18所示体系按三刚片法则分析，三铰共线故为几何瞬变。
（）10．图中链杆1和2的交点O可视为虚铰。
（）1O22．8 多余约束的体系一定是几何可变体系。
（）2．9 只有无多余约束的几何不变体系才能作结构。
（）2．10 图示2－10铰结体系是无多余约束的几何不变体系。
（）图2－10 题2－112．11 图示2－11铰结体系是有多余约束的几何不变体系。
（）2．12 图示2－12体系是无多余约束的几何不变体系。
（）题2－12 题2－132．13 图示体系是有多余约束几何不变的超静定结构。
（ ）2．14 图示体系在给定荷载下可维持平衡，因此，此体系可作为结构承担荷载。
（ ）2．15 图示体系是有多余约束的超静定结构。
（ ）题2－14 题2－15答案：1 ×2 × 3 ×4 √5 √ 6 × 7 √8 × 9 ×10×； × × √ × ×× × ×二、分析题：对下列平面体系进行几何组成分析。
3、 4、C D B C DB5、 6、A C D BEA BCDE7、 8、A B C D G E F A B C D E F GHK9、 10、11、 12、 1234513、14、15、16、17、18、 19、20、1245321、 22、123456781234523、 24、 12345625、26、27、28、29、30、31、32、33、BA CFDE三、在下列体系中添加支承链杆，使之成为无多余约束的几何不变体系。
结构力学--第3章静定结构内力计算
FB y 40kN
FC y 60kN
组合结构——样例
E
A B
2m
10kN/m
C
6m
6m
F
3m
G
D
2m
ME 0 MF 0
6FQC 3FNC 180 0
6FQC 3FNC 180 0 FQC 0 FNC 60 kN
Fx 0 FNAE sin FNC 0
FNAE 30 13 kN
M A 0 FNa FP (压力）
Y 0 FAy FP
取整体隔离体：
ME 0
取隔离体HGB：
FBy FP
Y 0 FNb 0
E FNa
A
FAy
F
FP
FNCE
H
FNb
GB
FP
FP
作业:
▪ 第3章 3-20 3-21 3-22 ▪ P65 思考题3 ▪ 第5章 5-9 5-20
10 kN E 2
20 kN
F
C
1 10 kN
A
0 kN
D
B Fx 0 M A 0
20 kN
●再取CEB刚片作隔离体求1、2杆轴力
10 kN E
FN2
C FN1
FNBD
MB 0 FN1 0 kN
B
20 kN
Fx 0 FN2 10 kN
三刚片求解过程示例
FP
CD
A
E
l
B
F
G
llll
★如何求B支座反力？
D A
F G
FP E
C
B
x FBPy 0.5FP F G
D
E x 1
A
B
F By 1.5
结构力学(2.1.2)--静定结构内力分析习题及参考答案
Fp
Fp
4×d
(d)
3-7 试求图示抛物线（ y 4 fx(l x) / l 2 ) 三铰拱距左支座 5m 的截面内力。
4m 4m 3d
4m
5 kNF P 1
d
10 kN 1 F3(Pf×)d F2P
2
NN N
习题 3-6 图
2
d
N
15 kN
1
d2/02kN/md d/2
40 kN·m
y
A
B 20 kN
8×1 m
习题 3-5 图
杆件的内力。
80 kN
1 N
2 N
4m 2m
4m
2m
(a)
2m 2m 2×d
20 kN
3.6 试 用 较 简单的 方法求 图示桁 架指定
4
3
1
N 2
NN
Fp
Fp
Fp Fp 8×d
Fp
Fp N
Fp N
(b)
3×2 m d
60 kN
1
N
2
N
4×2 m (c)
Fp 1
2m
6m
6m
2m
(b)
习题 3-16 图
l
3m
4m 4m
3-17 试作图示组合结构的弯矩图和轴力图。
20 kN/m
B
C
A 4m 4m 4m 4m
(a)
习题 3-17 图
20 kNA 20 kN/m
BCD源自4m4m4m(b)
3-1 略
参考答案
3-2 (a) FNAB 25kN (b) FNAB 2.5FP
A
3m
(a) C
《结构力学》静定结构内力计算
只承受竖向荷载和弯矩
FP1 A
FP2
B
C
基本部分：能独立承受外载。 附属部分：不能独立承受外载。
FP
A
B
C
■作用在两部分交接处的集 中力，由基本部分来承担。
FP1
FP2
A B
■基本部分上的荷载不影响附 属部分受力。
■附属部分上的荷载影响基本 部分受力。
先算附属部分， 后算基本部分。
例 确定x值，使支座B处弯矩与AB跨中弯矩相等，画弯矩图
ql ql/2
FQ图 ql
7ql/4 ql
5ql/4 ql/2
3ql/4
ql/2
练习
10kNm 20kN 10kN
10kN/m
1m 1m 1m 1m
1m 1m 10kN/m
10kNm
20kN 10kN 0
0
30kN
10kNm
20kN 10kNm
10kNm
10kNm
20kN 10kN 0
0
30kN
2m 2m
解 （1）求支反力
q=20kN/m FP=40kN
70kN
50kN
（2）取隔离体，求截面内力
MC C FQC
FP=40kN
B 50kN
（2）叠加法作弯矩图
120kNm
+
40kNm
40kNm
=
120kNm
40kNm
40kNm M图
例 试绘制梁的弯矩图。
40kNm
FP=40kN q=20kN/m
26
26
8 FQ图(kN)
6
12
M图(kNm)
24 12
例
解 （1）求支反力
第三章静定结构的内力计算(精)
第三章静定结构的内力计算学习目的和要求不少静定结构直接用于工程实际，另外，它还是静定结构位移计算及超静定结构的计算基础。
所以静定结构的内力计算是十分重要的，是结构力学的重点内容之一。
通过本章学习要求达到：1、练掌握截面内力计算和内力图的形状特征。
2、练掌握截绘制弯矩图的叠加法。
3、熟练掌握截面法求解静定梁、刚架及其内力图的绘制和多跨静定梁及刚架的几何组成特点和受力特点。
4、了解桁架的受力特点及按几何组成分类。
熟练运用结点法和截面法及其联合应用，会计算简单桁架、联合桁架既复杂桁架。
5、掌握对称条件的利用；掌握组合结构的计算。
6、熟练掌握截三铰拱的反力和内力计算。
了解三铰拱的内力图绘制的步骤。
掌握三铰拱合理拱轴的形状及其特征学习内容梁的反力计算和截面内力计算的截面法和直接内力算式法；内力图的形状特征；叠加法绘制内力图；多跨静定梁的几何组成特点和受力特点。
静定梁的弯矩图和剪力图绘制。
桁架的特点及分类，结点法、截面法及其联合应用，对称性的利用，几种梁式桁架的受力特点，组合结构的计算。
三铰拱的组成特点及其优缺点；三铰拱的反力和内力计算及内力图的绘制；三铰拱的合理拱轴线。
§3.1梁的内力计算回顾一、截面法1、平面杆件的截面内力分量及正负规定：轴力N (normal force) 截面上应力沿轴线切向的合力以拉力为正。
剪力Q (shearing force)截面上应力沿轴线法向的合力以绕隔离体顺时针转为正。
弯矩M (bending moment) 截面上应力对截面中性轴的力矩。
不规定正负，但弯矩图画在拉侧。
2、截面内力计算的基本方法：截面法：截开、代替、平衡。
内力的直接算式：直接由截面一边的外力求出内力。
1、轴力=截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和。
2、剪力=截面一边的所有外力沿轴法向投影代数和，如外力绕截面形心顺时针转动，投影取正否则取负。
3、弯矩=截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。
弯矩及外力矩产生相同的受拉边。
《结构力学》第三章 静定结构内力计算(1)
技巧：“求谁不管谁”：不考虑待求未知力，而考虑其
它未知力有什么特点，具体分为下面两种情况：
（a）其余未知力平行，在其垂直方向投影。
（b）其余未知力汇交于一点，对该点取矩。
X 0,X A 0;
1
1
MB
0,YA
l ql
l 2
0,YA
ql 2
Y
0,YA
YB
ql
0,YB
1 2
ql
step2：求指定截面内力 （1）取脱离体：从指定c截面截开梁，取左半脱离体为 研究对象，受力如图所示：
轴力、剪力 符号规定
梁、拱的弯 矩符号通常 假定使下侧 受拉为正
2、杆件任一截面上内力的计算---截面法
沿计算截面用一假想截面将构件切开，任取一侧 脱离体为研究对象，利用脱离体的静力平衡条 件，可建立三个平衡方程：
X 0,Y 0,M 0
由此就可求得杆件任一截面上的内力。
注意：
• 脱离体要与周围的约束全部断开，并用相应的约束力 代替。例如，去掉辊轴支座、铰支座、固定支座时应 分别添加一个、二个以及三个支座反力，等等。
（二）简支结构
通过一铰、一链杆或三根链杆与基础相连的结构。
（三）三铰结构
若结构体系（不含基础）有两个刚片，其与基础 的连接满足三刚片法则，则称该体系为三铰结 构。
（四）组合结构
多次运用几何不变体系的简单组成规则构成的结 构。
2、静定结构内力分析（即绘制内力图） 方法
有三种常用的绘制内力图的方法。
（2）熟记几种常见单跨梁的弯矩图，如悬臂梁、简
支梁等。特别记住简支梁在均布荷载、集中力以及集 中力偶作用下的弯矩图。
（1）
（2） （3）
梁长均为L
结构力学 第三章 静定结构的内力计算(典型例题练习题)
［例题3-2-1］作简支梁的剪力图与弯矩图。
解：求支座反力荷载叠加法平衡方程［例题3-2-2］作外伸梁的剪力图与弯矩图。
解：求支座反力荷载叠加法平衡方程［例题3-2-3］作外伸梁的剪力图与弯矩图。
解：求支座反力荷载叠加法平衡方程［例题3-3-1］作多跨静定梁的内力图。
解：求支座反力荷载叠加法［例题3-3-2］作三跨静定梁的内力图。
解：求支座反力［例题3-3-3］作多跨静定梁的内力图。
解：求支座反力［例题3-4-1］作静定刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-2］作静定刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-3］作静定刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-4］作静定刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-5］作三铰刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-6］作三铰刚架的内力图解：求支座反力??［例题3-4-7］作静定刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-8］作静定刚架的图解：［例题3-4-9］作静定刚架的图解：［例题3-4-10］作静定刚架的图解：［例题3-4-11］作静定刚架的图解：［例题3-4-12］作静定刚架的图解：［例题3-4-13］作静定刚架的图解：［例题3-4-14］作静定刚架的图解：求支座反力?［例题3-4-15］作静定刚架的图解：［例题3-5-1］试绘制三铰拱的内力图。
拱轴方程为解：相应简支梁的反力和内力求支座反力拱轴方程当时?? ? 00053.1301050-3.00-133.5 1 1.5 1.7545157.510513.115.9-132.6 23333.6931510567.541.6-127.0 23333.69315567.5-41.6-71.4 3 4.53,7518.43322.5513.1-21.4-79.9 4640330505-82.5 57.5 3.75-18.43315-25 5.6 2.4-86.2 693-33.69255-557.50-99.1 710.5 1.75-45135-85 5.6-1.8-118.4 8120-53.130-1150-2.9-141.5［例3-5-2］试求对称三铰拱在竖向均布荷载作用下的合理轴线。
第三章静定结构受力分析
内力的概念和表示在平面杆件的任意截面上，将内力一般分为三个分量：轴力F N 、剪力F Q 和弯矩MM A轴力----截面上应力沿杆轴切线方向的合力。
轴力以拉力为正。
剪力----截面上应力沿杆轴法线方向的合力。
剪力以绕微段隔离体顺时针转者为正。
内力的概念和表示弯矩----截面上应力对截面形心的力矩。
在水平杆件中，当弯矩使杆件下部受拉时，弯矩为正。
作图时，轴力图和剪力图要注明正负号，弯矩图规定画在杆件受拉的一侧，不用注明正负号。
内力的计算方法梁的内力的计算方法主要采用截面法。
截面法可用“截开、代替、平衡”六个字来描述：1.截开----在所求内力的截面处截开，任取一部分作为隔离体；隔离体与其周围的约束要全部截断。
2.代替----用截面内力代替该截面的应力之和；用相应的约束力代替截断约束。
3.平衡----利用隔离体的平衡条件，确定该截面的内力。
内力的计算方法利用截面法可得出以下结论：1.轴力等于截面一边的所有外力沿杆轴切线方向的投影代数和；2.剪力等于截面一边所有外力沿杆轴法线方向的投影代数和；3.弯矩等于截面一边所有外力对截面形心力矩的代数和。
以上结论是解决静定结构内力的关键和规律，应熟练掌握和应用。
分段叠加法画弯矩图1.叠加原理：几个力对杆件的作用效果，等于每一个力单独作用效果的总和。
= +=+2.分段叠加原理：上述叠加法同样可用于绘制结构中任意直杆段的弯矩图。
例例：下图为一简支梁，AB段的弯矩可以用叠加法进行计算。
（1）（2）（3）（4）静定多跨连续梁的实例现实生活中，一些梁是由几根短梁用榫接相连而成，在力学中可以将榫接简化成铰约束,这样由几个单跨梁组成几何不变体系，称作为静定多跨连续梁。
下图为简化的静定多跨连续梁。
静定多跨梁的受力特点结构特点：图中AB依靠自身就能保持其几何不变性的部分称为基本部分，如图中AB；而必须依靠基本部分才能维持其几何不变性的部分称为附属部分，如图中CD。
受力特点：作用在基本部分的力不影响附属部分，作用在附属部分的力反过来影响基本部分。
结构力学——3静定结构的内力分析
M图(kN·m) Mk
Mmax=32.4kn·N
qx2
MK=ME+QE x－ 2 =26+8×1.6－ 51
62
2
=32.4kN·m
返10回
§3—2 多跨静定梁
1.多跨静定梁的概念 若干根梁用铰相联,并用若干支座与基础
相联而组成的结构。
2.多跨静定梁的特点: (1)几何组成上: 可分为基本部分和附属部分。
（5）校核: 内力图作出后应进行校核。
M图: 通常检查刚结点处是否满足力矩的平衡条件。
例如取结点C为隔离体（图a），有：
∑MC=48－192+144=0 满足这一平衡条件。
48kN·m
C
192kN·m
Q(N)图：可取刚架任何一部分为隔
离体，检查∑X=0 和 ∑Y=0 是否满足。 144kN·m （a）
静定刚架常常可少求或不求反力绘制弯矩图。
例如：1. 悬臂部分及简支梁部分，弯矩图可先绘出。
2. 充分利用弯矩图的形状特征(直线、零值)。
3.刚结点处的力矩平衡条件。
4. 用叠加法作弯矩图。
5. 平行于杆轴的力及外力偶产生的弯矩为常数。 6. 与杆轴重合的力不产生弯矩等。
以例说明如下
返22回
E
20
20
75
45
0
例 3—7 绘制刚架的弯矩图。 解：
由刚架整体平衡条件 ∑X=0
得 ＦBＸ=5kN(←) 5kN 此时不需再求竖向反力便可
绘出弯矩图。 有：
40 30
MA=0 , MEC=0 MCE=20kN·m（外）
MCD=20kN·m（外）
MB=0
MDB=30kN·m（外）
结构力学课后练习题+答案
2cm
A CB 2cm 2cm
42、求图示结构 A 点竖向位移（向上为正） AV 。
M EI
EI A
a
EI
EI = ∞ 1
3 EI
K = a3
a
a
43、求图示结构 C 点水平位移 CH ，EI = 常数。
M B
2l
C 6 EI k=
l3
A l
44、求图示结构 D 点水平位移 DH 。EI= 常数。
a/ 2 D
a
A
c1
A'
a
B B'
aห้องสมุดไป่ตู้
c2
35、图示结构 B 支座沉陷 = 0.01m ，求 C 点的水平位移。
C l
A
B
l/2 l/2
—— 25 ——
《结构力学》习题集
36、结构的支座 A 发生了转角 和竖向位移 如图所示，计算 D 点的竖向位移。
A
D
l
l l/ 2
37、图示刚架 A 支座下沉 0.01l ，又顺时针转动 0.015 rad ，求 D 截面的角位移。
P
P
l
l
l
l
18、用力法计算图示结构并作弯矩图。
—— 31 ——
100 kN C EI
《结构力学》习题集
100 kN D
2 EI A
2 EI
4m
B
1m
6m
1m
19、已知 EI = 常数，用力法计算并作图示对称结构的 M 图。
q
q
EA=
l
l
l
20、用力法计算并作图示结构的 M 图。EI =常数。
a
P q
结构力学I-第三章 静定结构的受力分析(拱、隔离体法、虚位移法)
特点： 杆件都是二力杆；
分类：简单桁架、联合桁架、复杂桁架；
简单桁架 联合桁架 复杂桁架
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9
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回顾
桁架
内力计算：结点法、截面法、联合法；
结点法：结点为隔离体，2个平衡方程，适用于简单桁架； 截面法：隔离体包含两个以上几点，非交汇力系，3个平衡方程； 联合法：结点法和截面法的结合应用；
三铰拱受力分析
内力计算: K点
⑴ 弯矩 MK = MK 0 - FH y 拱的弯矩等于等代梁相应截面 的弯矩再减去推力引起的弯矩 ⑵ 截面力分量 Fx = - FH - Fy = FVA - F1 - F2 = FQK0 ⑶ 剪力和轴力 FQ = FQK0 cosθ - FH sinθ FN = - FQK0 sinθ - FH cosθ
FHA FHB FH 1 FH f l l l F F a F a yA 1 1 2 2 2 2 2
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FV0 A
a1 a2 a3
FVB
0
等代梁
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三铰拱
y F F K A x l/ 2 FVA x l/ 2 FVB C f B FHB F
A
三铰拱
F1 F2 K C F3 B
同跨度、同荷载的简支梁。 其反力、内力记为
0 0 0 0 M F FV F 、 、 、 VB A S
FV0 A
a1 a2 a3
FVB
0
等代梁
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三铰拱
y F F K A F HA x l/ 2 FVA x l/ 2 FVB C f B FHB F
西北工业大学结构力学课后题答案第三章__静定结构的内力与变形
第三章静定结构的内力与变形3-1判断如图所各桁架的零力杆并计算各杆内力。
P(a)(a)解：（1）272210=×−×+=f 故该桁架为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆2-3，杆2-4，杆4-5，杆5-6。
对于结点1：N 1-2PN 1-33001P N =×−2121PN 221=−0233121=+×−−N N PN 331−=−对于结点3：N 3-43N 3-1PN N 31343−==−−对于结点4：N 4-64N 4-3PN N 33464−==−−对于结点2：N 2-52N 2-1PN N 21252==−−对于结点5：N 5-75N 5-2PN N 22575==−−杆件1-21-32-32-42-53-45-45-65-74-6内力P2P3−0P2P3−0P2P3−(b)(b)解：（1）082313=×−+=f 故该桁架为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆1-2，杆2-3，杆2-4，杆5-4，杆6-4，杆6-7，杆6-8，杆1-5。
对于结点5：P5N 5-8PN −=−85对于结点8：N 7-88N 5-8Fθ5528785=+×−−N N PN 55287=−对于结点7：N 7-47N 7-8PN 55247=−对于结点4：N 3-44N 7-4PN N 5524743==−−对于结点3：N 1-33N 3-4PN N 5524331==−−杆件1-31-21-52-32-43-44-54-65-86-76-87-84-7内力P5520P5520P −0P 552P552(c)(c)解：（1）026228=×−×+=f 故该桁架为无多余约束的几何不变结构。
（2）零力杆：杆1-2，杆2-3，杆2-4，杆4-3，杆4-6。
对于结点1：N 1-61N 1-3Pθ5561=+×−P N PN 561−=−05526131=×+−−N N PN 231=−对于结点3：3N 3-1N 3-5PN N 21353==−−杆件1-21-31-62-32-43-43-54-6内力P2P 5−0P20(e)(d )解：（1）02112316=×−×+=f 故该结构为无多余约束的几何不变结构。
《结构力学习题集》2-静定结构内力
静定结构内力计算一、是非题1、 静定结构的全部内力及反力，只根据平衡条件求得，且解答是唯一的。
2、静定结构受外界因素影响均产生内力，内力大小与杆件截面尺寸无关。
3、静定结构的几何特征是几何不变且无多余约束。
4、图示结构||M C =0。
aa5、图示结构支座A 转动ϕ角，M AB = 0， R C = 0。
BCaaAϕ2a26、荷载作用在静定多跨梁的附属部分时，基本部分一般内力不为零。
7、图示静定结构，在竖向荷载作用下， AB 是基本部分，BC 是附属部分。
ABC8、图示结构B 支座反力等于P /2()↑。
9、在相同跨度及竖向荷载下，拱脚等高的三铰拱，水平推力随矢高减小而减小。
10、图示桁架有9根零杆。
11、图示桁架有：N 1=N 2=N 3= 0。
a a a a12、静定结构有变温时无变形，无位移，无内力 。
13、图示对称桁架在对称荷载作用下，其零杆共有三根。
14、图示桁架共有三根零杆。
二、选择题1、对图示的AB 段，采用叠加法作弯矩图是：A. 可以；B. 在一定条件下可以；C. 不可以；D. 在一定条件下不可以。
2、图示组合结构中杆AB 的轴力为( )A.-qaB.qaC.2qaD.-2qa3、图示结构剪力F QBA 为( ) A.-F PB.0C. F PD.2F P4.图示结构( ) A.仅AC 段有内力 B.仅CE 段有内力 C.全梁无内力D.全梁有内力5、图示结构M DC （设下侧受拉为正）为：A. －Pa ；B. Pa ；C. －Pa 2；D. Pa 2。
aa6、在径向均布荷载作用下，三铰拱的合理轴线为：A ．圆弧线；B ．抛物线；C ．悬链线；D ．正弦曲线。
7、图示结构N DE (拉）为：A. 70kN ;B. 80kN ;C. 75kN ;D. 64kN 。
q4m4m4m4m三、填充题1、在图示结构中，无论跨度、高度如何变化，M CB 永远等于M BC 的 倍 ，使刚架 侧受拉。
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［例题3-2-1］
作简支梁的剪力图与弯矩图。
解：求支座反力
荷载叠加法
平衡方程
［例题3-2-2］
作外伸梁的剪力图与弯矩图。
解：求支座反力
荷载叠加法
平衡方程
［例题3-2-3］
作外伸梁的剪力图与弯矩图。
解：求支座反力
荷载叠加法
平衡方程
［例题3-3-1］
作多跨静定梁的内力图。
荷载叠加法
［例题3-3-2］
作三跨静定梁的内力图。
解：求支座反力
［例题3-3-3］
作多跨静定梁的内力图。
［例题3-4-1］
作静定刚架的内力图解：求支座反力
［例题3-4-2］
作静定刚架的内力图解：求支座反力［例题3-4-3］
作静定刚架的内力图解：求支座反力
［例题3-4-4］
作静定刚架的内力图
解：求支座反力［例题3-4-5］
作三铰刚架的内力图解：求支座反力
［例题3-4-6］
作三铰刚架的内力图解：求支座反力
??［例题3-4-7］
作静定刚架的内力图解：求支座反力
［例题3-4-8］
作静定刚架的图解：
［例题3-4-9］
作静定刚架的图解：［例题3-4-10］
作静定刚架的图解：
［例题3-4-11］
作静定刚架的图解：
［例题3-4-12］
作静定刚架的图
解：
［例题3-4-13］
作静定刚架的图解：
［例题3-4-14］
作静定刚架的图解：求支座反力
?
［例题3-4-15］
作静定刚架的图
解：
［例题3-5-1］
试绘制三铰拱的内力图。
拱轴方程为
解：相应简支梁的反力和内力求支座反力拱轴方程
当时
?? ? 00053.1301050-3.00-133.5 1 1.5 1.7545157.510513.115.9-132.6 23333.6931510567.541.6-127.0 23333.69315567.5-41.6-71.4 3 4.53,7518.43322.5513.1-21.4-79.9 4640330505-82.5 57.5 3.75-18.43315-25 5.6 2.4-86.2 693-33.69255-557.50-99.1 710.5 1.75-45135-85 5.6-1.8-118.4 8120-53.130-1150-2.9-141.5
［例3-5-2］
试求对称三铰拱在竖向均布荷载作用下的合理轴线。
解：相应简支梁的弯矩方程为
水平推力
合理轴线方程为
合理轴线为一抛物线。
［例3-6-1］
用结点法求桁架各杆的内力。
解：求支座反力解题路径：
以结点为对象以结点为对象以结点为对象
以结点为对象
［例3-6-2］
用结点法求桁架各杆的内力。
解：求支座反力平衡方程
荷载叠加法解题路径：
以结点为对象以结点为对象以结点为对象
以结点为对象以结点为对象以结点为对象以结点为对象［例3-6-3］
用结点法求桁架各杆的内力。
解：利用对称性，求支座反力
解题路径：
以结点为对象
以结点为对象以结点为对象以结点为对象例3-6-4］
指出桁架的零杆。
解：
［例3-6-5］
指出桁架的零杆。
解：
［例3-6-6］
指出桁架的零杆。
解：
［例3-6-7］
指出桁架的零杆。
解：
［例3-6-8］
求桁架中杆件、、的内力。
解：求支座反力
截取，取左半部分为隔离体
其中
（压力）
其中
（拉力）
截取，取左半部分为隔离体
（压力）
［例3-6-9］
求桁架中杆件的内力。
解：求支座反力
截取，取左半部分为隔离体
（压力）［例3-6-10］
求桁架中杆件的内力。
解：求支座反力
截取，取右半部分为隔离体
［例3-6-11］
求桁架中杆件、的内力。
解：判断零杆
求支座反力
截取，取左半部分为隔离体方法2：取结点为对象［例3-6-12］
求桁架中杆件的内力。
解：
方法1：截取，取内部为隔离体
其中
方法2：取结点为对象
其中
［例3-6-13］
求桁架中杆件、的内力。
解：
截取，取内部为隔离体
［例3-6-14］
求桁架中杆件、的内力。
解：
截取，取左半部分为隔离体
［例3-6-15］
求桁架中杆件、的内力。
解：求支座反力
截取，取左半部分为隔离体截取，取左半部分为隔离体
［例3-6-16］
求桁架中杆件、的内力。
解：求支座反力
截取，取左半部分为隔离体
截取，取上半部分为隔离体
［例3-7-1］
作五角形组合屋架的内力图。
解：求支座反力，利用对称性
求链杆的内力，截取，取左半部分为对象取结点为对象
求梁式杆的内力，控制点的弯矩
［例3-7-2］
作三角形组合屋架的内力图。
解：求支座反力，利用对称性
截取，取左半部分为对象
作内力图
［例3-7-3］
作组合结构的内力图。
解：求支座反力
取整体为对象
取左半部为对象
取整体为对象
截取，取左半部分为对象
截取，取右半部分为对象取结点为对象取结点为对象
取结点为对象取结点为对象。