第8卷 工程中常见结构简介 浙江省（单独招生考试）《土木工程力学基础》（高教版） 单元过关卷

浙江省（单独招生考试）建筑类 《土木工程力学基础》（高教版） 工程中常见结构简介 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 在常见建筑结构中，由钢筋和混凝土共同受力，利用混凝土抗压、钢筋抗拉特点的结构是（ ） A. 砌体结构 B. 木结构 C. 钢结构 D. 钢筋混凝土结构 【答案】D 【解析】钢筋混凝土结构由钢筋和混凝土两种材料共同工作，混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力。砌体结构、木结构和钢结构的主要受力材料与题干描述不符。 2. 对于一个悬臂梁结构，若支座反力的数目少于未知力的数目，这种结构称为（ ） A. 静定结构 B. 超静定结构 C. 不静定结构 D. 不确定结构 【答案】C 【解析】当支座反力的数目少于未知力的数目时，结构称为不静定结构，此时结构无法通过支座反力单独确定。 3. 三铰刚架的尺寸及所受荷载如图所示，已知F = 10kN，则铰C处的相互作用力大小为（ ） A. 2.50kN B. 3.54kN C. 7.50kN D. 5.00kN 【答案】B 【解析】三铰刚架可利用整体平衡和铰C处弯矩为零的条件求支座反力，再取铰C一侧隔离体列平衡方程，求得铰C处相互作用力的水平、竖向分量。由图示尺寸与荷载关系计算，铰C处两个分力合成后的大小为，故选B。 4. 一座悬索桥的主梁和悬索组成了一个什么类型的结构（ ） A. 静定结构 B. 超静定结构 C. 动态结构 D. 不稳定结构 【答案】B 【解析】B 正确。悬索桥的主梁和悬索组成了一个超静定结构，因为它的支撑点数量多于所需的支撑点数量。 5. 下列哪种情况会导致一个结构失去静定性（ ） A. 结构的形状更加对称 B. 结构的支撑点增加 C. 结构的受力情况更加均匀 D. 结构的材料更加坚固 【答案】B 【解析】B 正确。增加结构的支撑点会增加结构的自由度，可能导致结构失去静定性。 6. 在静定钢架中，刚节点（ ） A. 能承受弯矩、剪力和轴力 B. 只能承受弯矩 C. 只能承受剪力 D. 只能承受轴力 【答案】A 【解析】刚节点可以传递弯矩、剪力和轴力。 7. 下图属于（ ） A. 两铰拱 B. 三铰拱 C. 四铰拱 D. 无铰拱 【答案】B 【解析】三铰拱是由两根曲杆与基础用不在一直线上的三个铰两两相连组成的。 8. 静定多跨梁的内力特征受哪些因素的影响（ ） A. 荷载大小 B. 支座类型 C. 结构形状 D. 材料强度 【答案】C 【解析】静定多跨梁的内力特征受到结构形状的影响，包括跨度、支座位置等因素。 9. 桁架中的杆件在节点处一般假定为（ ） A. 铰接 B. 刚接 C. 半刚接 D. 以上都不是 【答案】A 【解析】桁架中的杆件在节点处一般假定为铰接。 10. 图示等截面梁的截面极限弯矩Mu=120KN.m（ ） A. 120Kn B. 100kN C. 80kN D. 40kN 【答案】C 【解析】等截面梁达到极限状态时，应按图示破坏机构列虚功方程或按塑性铰弯矩平衡关系计算。已知截面极限弯矩，由图示荷载位置、跨长及塑性铰转角关系可求得对应极限荷载为，故选C。 11. 静定结构产生内力的原因有（ ） A. 荷载作用 B. 支座位移 C. 温度变化 D. 制造误差 【答案】A 【解析】静定结构的全部反力和内力均可仅由静力平衡条件确定。支座位移、温度变化、制造误差等通常只会使静定结构产生位移或变形，一般不产生附加内力；只有外荷载作用会使静定结构产生内力。因此选A。 12. 三铰拱中，端铰的作用是（ ） A. 限制拱的伸缩 B. 限制拱的扭转 C. 限制拱的弯曲 D. 使拱更加柔软 【答案】B 【解析】端铰的作用是限制拱的扭转，确保拱在受力时能够保持稳定。 13. 在静定平面桁架中，下列哪种桁架常用于大跨度桥梁和大跨度屋架（ ） A. 平行弦桁架 B. 抛物线形桁架 C. 三角形桁架 D. 梯形桁架 【答案】B 【解析】抛物线形桁架常用于大跨度桥梁和大跨度屋架，因为其内力分布均匀。 14. 用位移法求解图示结构时，基本未知量的个数是（ ） A. 8 B. 10 C. 11 D. 12 【答案】B 【解析】用位移法求解结构时，基本未知量为独立结点位移，包括独立角位移和独立线位移。按图示结构逐一统计各刚结点的独立转角以及结构可能发生的独立结点线位移，可得基本未知量总数为10个，故选B。 15. 关于土木工程结构的设计原则，下列哪项是错误的（ ） A. 满足功能要求 B. 满足安全要求 C. 满足经济要求 D. 只考虑美观性，不考虑其他因素 【答案】D 【解析】土木工程结构设计应综合满足安全性、适用性、耐久性、经济性以及必要的美观要求。美观性不能代替结构的功能、安全和经济要求，“只考虑美观性，不考虑其他因素”的说法明显错误，故选D。 16. 桁架结构的组成部分是（ ） A. 杆件和支座 B. 杆件和节点 C. 杆件、节点和支座 D. 支座和节点 【答案】B 【解析】桁架结构由杆件和节点组成，杆件承受轴向力，而节点则连接了杆件。 17. 下图属于铰接三角形规则的（ ） A. 二元体规则 B. 两刚片规则 C. 三元体规则 D. 三刚片规则 【答案】A 【解析】在铰接三角形中，将一根杆视为刚片，则铰接三角形就变成一个刚片上用两根不共线的链杆在一端铰接成一个结点，这种结构称为二元体结构。 18. 对于静定多跨梁，改变各部分的相对位置（ ） A. 不影响梁的内力 B. 会影响梁的内力 C. 有时会影响梁的内力 D. 以上都不对 【答案】A 【解析】改变静定多跨梁各部分的相对位置不影响梁的内力。 19. 一般情况下结点的不平衡力矩等于（ ） A. 固端弯矩 B. 传递弯矩 C. 分配弯矩 D. 附加刚臂中的约束反力矩 【答案】D 【解析】在位移法或力矩分配法分析中，为暂时限制结点转动或位移，常在结点处附加刚臂或约束。荷载作用下附加刚臂中产生的约束反力矩，反映该结点尚未平衡的力矩，通常称为结点不平衡力矩。因此选D。 20. 三铰拱的合理设计需要考虑的因素包括（ ） A. 材料强度 B. 荷载分布 C. 支座条件 D. 所有以上因素 【答案】D 【解析】三铰拱的合理设计需要考虑材料强度、荷载分布和支座条件，以确保结构的安全性和稳定性。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 超静定结构中的支持反力可以全部通过平衡方程来确定。（ ） 【答案】错误 【解析】错误。超静定结构中，除了平衡方程外，还需要使用变形条件来求解未知的支持反力。 22. 图示桁架结构中不包括支座链杆，有5个杆件轴力为0 。（ ） 【答案】错误 【解析】判断桁架零杆时，应依据零杆判别规则：无外荷载、无支座反力作用的两杆结点中，两杆不共线时两杆均为零杆；无外荷载、无支座反力作用的三杆结点中，两杆共线时第三杆为零杆。按图示桁架逐结点判别，且题干明确不计入支座链杆，零杆数并非5个，所以该说法错误。 23. 在静定结构中，所有支撑反力都可以通过平衡方程确定。 （ ） 【答案】正确 【解析】正确。静定结构中，由于支撑反力数量等于约束数量，因此可以通过平衡方程确定所有支撑反力。 24. 无铰刚架是静定结构。（ ） 【答案】错误 【解析】无铰刚架是超静定结构，结构刚度较大，但当地基条件较差，发生不均匀沉降时，结构将产生附加内力。 25. 图a为一对称结构，用位移法求解时可取半边结构如图b所示。（ ） 【答案】错误 【解析】对称结构能否取半边结构，不仅取决于结构几何对称，还取决于荷载、约束及对称轴处边界条件是否处理正确。若取半边结构时对称轴处的约束条件与实际对称或反对称变形条件不一致，则半边模型不能等效原结构。题中图b所示半边结构不能正确反映图a的受力和变形条件，故该说法错误。 26. 桁架是由若干直杆在其两端用圆柱铰链连接而成的几何可变体系。（ ） 【答案】错误 【解析】桁架是几何不变体系。 27. 静定结构比超静定结构更安全。（ ） 【答案】错误 【解析】当静定结构中有一个约束破坏时，静定结构就成为几何可变体系，结构就丧失了承载能力。超静定结构却不同，当多余约束被破坏时，结构仍为几何不变体系，因而还具有一定的承载能力，因此超静定结构比静定结构更安全。 28. 图示结构影响线的 AC 段纵标为零。（ ） 【答案】正确 【解析】影响线表示单位移动荷载在结构不同位置时某一量值的变化规律。求影响线时，可令单位荷载在AC段移动并考察支座D竖向反力的平衡关系。由图示结构受力传递路径可知，单位荷载位于AC段时不引起D处竖向反力变化，因此影响线在AC段的纵标为零，该说法正确。 29. 力法典型方程的等号右端项不一定为0。（ ） 【答案】正确 【解析】力法典型方程表示多余未知力作用下结构在相应方向上的位移协调条件。若结构仅受荷载且支座无位移、无温度变化等影响，方程右端常为0；但当存在支座位移、温度变化、制造误差等初始变形因素时，右端项可为相应的已知位移或变形值，不一定为0。因此该说法正确。 30. 钢筋混凝土框架属于非静定结构。（ ） 【答案】错误 【解析】钢筋混凝土框架一般是静定结构，因为通常可通过增加固定支座来实现静定。 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 31. 对体系进行几何组成分析时，可首先找出一个或几个几何不变体系（例如铰接三角形或一刚性杆件），再逐步组装扩大成整体，这种方法称为______。 【答案】组装扩大法 【解析】查阅教材（几何组成分析的实例） 32. 桁架结构的基本特征是杆件只承受______，即只有拉力或压力，不承受弯矩和剪力。 【答案】轴力 【解析】桁架结构的基本特征是杆件只承受轴力，即只有拉力或压力，不承受弯矩和剪力。 33. 简支梁、悬臂梁和外伸梁是静定梁中最简单的______，多用于跨度不大的情况。 【答案】单跨梁 【解析】查阅教材（静定多跨梁的组成） 34. 超静定刚架的最大弯矩值约为三铰刚架最大弯矩的______，但杆件两侧都会产生弯矩。 【答案】一半 【解析】与三铰刚架相比，超静定刚架由于结点和支座约束较强，结构整体刚度较大，内力分布更均匀，跨中最大弯矩通常显著降低。在常见比较中，超静定刚架的最大弯矩值约为三铰刚架最大弯矩的一半，但由于端部约束增强，杆件两侧也会产生弯矩。故填“一半”。 35. 超静定结构与静定结构相比，其优点是______更强。 【答案】承载能力 【解析】超静定结构与静定结构相比，其优点是承载能力更强。 四、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 36. 在结构实验中，荷载横向分布计算的目的是什么？ 【答案】荷载横向分布计算的目的是为了确定结构中荷载如何在横向上分布，这对于评估结构部件的内力和变形至关重要，尤其是在桥梁和梁结构中。 【解析】荷载横向分布计算的核心目的是把作用在结构上的车辆荷载、集中荷载或面荷载，合理分配到各片主梁、横梁或其他承重构件上，从而确定各构件承担的荷载份额。这样才能进一步计算各构件的内力、应力、挠度和承载能力，并为结构实验测点布置、加载方案设计和试验结果分析提供依据。 37. 试进行下图几何组成分析。 【答案】铰接三角形是几何不变体系（图中阴影部分），在此基础上不断增加二元体，最后可遍及整个桁架。将整个桁架视为一个刚片，基础视为另一个刚片，依据两刚片规则，它们之间用固定铰支座A与不通过铰A的可动铰支座链杆B相连，组成了没有多余约束的几何不变体系。结论：体系是几何不变的，且无多余约束。 【解析】几何组成分析应先寻找基础几何不变单元。图中阴影部分为铰接三角形，铰接三角形是无多余约束的几何不变体系；在该稳定单元上依次增加二元体，二元体不会改变原体系的几何不变性，也不会引入多余约束，因此可逐步扩展至整个桁架。再将整个桁架看作一个刚片，将基础看作另一个刚片，两者由固定铰支座A和不通过铰A的可动铰支座链杆B连接，满足两刚片规则。故该体系为几何不变体系，且无多余约束。 38. 简述钢结构在工程中常见的主要优点和需要注意的问题。 【答案】（1）钢结构强度高、自重较轻，适用于大跨度、高层或承受较大荷载的工程。 （2）钢材塑性和韧性较好，构件可在工厂加工，施工装配化程度较高。 （3）钢结构耐火性和耐腐蚀性相对较差，工程中应采取防火涂层、防腐涂装等保护措施。 【解析】本题考查常见结构类型中钢结构的工程特点。作答时应从受力性能、施工特点和耐久性防护三个方面说明，既要写出优点，也要指出使用中需要采取的保护措施。 五、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 39. 某屋架可简化为平面铰接杆系，共有4个铰结点A、B、C、D，杆件为AB、BC、CD、DA和AC共5根。支座A为固定铰支座，支座D为可动铰支座。 【答案】（1）平面铰接体系自由度为 。 （2）该体系为几何不变体系，且无多余约束。 【解析】（1）平面铰接体系按结点数、杆件数和支座约束数计算自由度。 （2）该体系由三角形单元组成，约束数量满足稳定条件，因此为无多余约束的几何不变体系。 40. 某单层单跨门式刚架可简化为平面刚架，左、右柱脚均为固定端，横梁与两根立柱刚接。该刚架共有4个刚结点、3根杆件，支座反力未知量共6个。 【答案】（1）平面刚架超静定次数为 。 （2）该刚架为三次超静定结构。 【解析】（1）无内部铰的平面刚架可按杆件数、支座反力数和结点数计算超静定次数。 （2）计算结果大于零，说明未知约束多于独立平衡方程数，属于超静定结构。 六、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 41. 三铰拱的三个铰支座通常布置在什么位置？ 【答案】三铰拱的三个铰支座通常布置在拱的两端和拱顶，这样可以减少弯矩和剪力，使拱主要承受轴向力，简化结构受力情况。 【解析】三铰拱的“三铰”通常指两个拱脚铰和一个拱顶铰。两个拱脚铰设置在拱的两端，用于将拱的反力传递给基础；第三个铰设置在拱顶或拱轴线附近的顶部位置，使结构成为静定结构，便于计算，并能适应一定的温度变化、支座沉降等变形影响。因此答案表述为布置在拱的两端和拱顶是正确的。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙江省（单独招生考试）建筑类 《土木工程力学基础》（高教版） 工程中常见结构简介 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 在常见建筑结构中，由钢筋和混凝土共同受力，利用混凝土抗压、钢筋抗拉特点的结构是（ ） A. 砌体结构 B. 木结构 C. 钢结构 D. 钢筋混凝土结构 2. 对于一个悬臂梁结构，若支座反力的数目少于未知力的数目，这种结构称为（ ） A. 静定结构 B. 超静定结构 C. 不静定结构 D. 不确定结构 3. 三铰刚架的尺寸及所受荷载如图所示，已知F = 10kN，则铰C处的相互作用力大小为（ ） A. 2.50kN B. 3.54kN C. 7.50kN D. 5.00kN 4. 一座悬索桥的主梁和悬索组成了一个什么类型的结构（ ） A. 静定结构 B. 超静定结构 C. 动态结构 D. 不稳定结构 5. 下列哪种情况会导致一个结构失去静定性（ ） A. 结构的形状更加对称 B. 结构的支撑点增加 C. 结构的受力情况更加均匀 D. 结构的材料更加坚固 6. 在静定钢架中，刚节点（ ） A. 能承受弯矩、剪力和轴力 B. 只能承受弯矩 C. 只能承受剪力 D. 只能承受轴力 7. 下图属于（ ） A. 两铰拱 B. 三铰拱 C. 四铰拱 D. 无铰拱 8. 静定多跨梁的内力特征受哪些因素的影响（ ） A. 荷载大小 B. 支座类型 C. 结构形状 D. 材料强度 9. 桁架中的杆件在节点处一般假定为（ ） A. 铰接 B. 刚接 C. 半刚接 D. 以上都不是 10. 图示等截面梁的截面极限弯矩Mu=120KN.m（ ） A. 120Kn B. 100kN C. 80kN D. 40kN 11. 静定结构产生内力的原因有（ ） A. 荷载作用 B. 支座位移 C. 温度变化 D. 制造误差 12. 三铰拱中，端铰的作用是（ ） A. 限制拱的伸缩 B. 限制拱的扭转 C. 限制拱的弯曲 D. 使拱更加柔软 13. 在静定平面桁架中，下列哪种桁架常用于大跨度桥梁和大跨度屋架（ ） A. 平行弦桁架 B. 抛物线形桁架 C. 三角形桁架 D. 梯形桁架 14. 用位移法求解图示结构时，基本未知量的个数是（ ） A. 8 B. 10 C. 11 D. 12 15. 关于土木工程结构的设计原则，下列哪项是错误的（ ） A. 满足功能要求 B. 满足安全要求 C. 满足经济要求 D. 只考虑美观性，不考虑其他因素 16. 桁架结构的组成部分是（ ） A. 杆件和支座 B. 杆件和节点 C. 杆件、节点和支座 D. 支座和节点 17. 下图属于铰接三角形规则的（ ） A. 二元体规则 B. 两刚片规则 C. 三元体规则 D. 三刚片规则 18. 对于静定多跨梁，改变各部分的相对位置（ ） A. 不影响梁的内力 B. 会影响梁的内力 C. 有时会影响梁的内力 D. 以上都不对 19. 一般情况下结点的不平衡力矩等于（ ） A. 固端弯矩 B. 传递弯矩 C. 分配弯矩 D. 附加刚臂中的约束反力矩 20. 三铰拱的合理设计需要考虑的因素包括（ ） A. 材料强度 B. 荷载分布 C. 支座条件 D. 所有以上因素 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 超静定结构中的支持反力可以全部通过平衡方程来确定。（ ） 22. 图示桁架结构中不包括支座链杆，有5个杆件轴力为0 。（ ） 23. 在静定结构中，所有支撑反力都可以通过平衡方程确定。 （ ） 24. 无铰刚架是静定结构。（ ） 25. 图a为一对称结构，用位移法求解时可取半边结构如图b所示。（ ） 26. 桁架是由若干直杆在其两端用圆柱铰链连接而成的几何可变体系。（ ） 27. 静定结构比超静定结构更安全。（ ） 28. 图示结构影响线的 AC 段纵标为零。（ ） 29. 力法典型方程的等号右端项不一定为0。（ ） 30. 钢筋混凝土框架属于非静定结构。（ ） 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 31. 对体系进行几何组成分析时，可首先找出一个或几个几何不变体系（例如铰接三角形或一刚性杆件），再逐步组装扩大成整体，这种方法称为______。 32. 桁架结构的基本特征是杆件只承受______，即只有拉力或压力，不承受弯矩和剪力。 33. 简支梁、悬臂梁和外伸梁是静定梁中最简单的______，多用于跨度不大的情况。 34. 超静定刚架的最大弯矩值约为三铰刚架最大弯矩的______，但杆件两侧都会产生弯矩。 35. 超静定结构与静定结构相比，其优点是______更强。 四、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 36. 在结构实验中，荷载横向分布计算的目的是什么？ 37. 试进行下图几何组成分析。 38. 简述钢结构在工程中常见的主要优点和需要注意的问题。 五、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 39. 某屋架可简化为平面铰接杆系，共有4个铰结点A、B、C、D，杆件为AB、BC、CD、DA和AC共5根。支座A为固定铰支座，支座D为可动铰支座。 40. 某单层单跨门式刚架可简化为平面刚架，左、右柱脚均为固定端，横梁与两根立柱刚接。该刚架共有4个刚结点、3根杆件，支座反力未知量共6个。 六、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 41. 三铰拱的三个铰支座通常布置在什么位置？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $