結(jié)構(gòu)平衡的條件與防止結(jié)構(gòu)傾覆的技術(shù)要求
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1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造
命題考點(diǎn)二 結(jié)構(gòu)平衡的條件與防止結(jié)構(gòu)傾覆的技術(shù)要求
【教材解讀】
一、力的基本性質(zhì)
1.力的三要素
力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)的位置稱為力的三要素。
2.約束與約束反力
工程結(jié)構(gòu)是由很多桿件組成的一個(gè)整體，其中每一個(gè)桿件的運(yùn)動(dòng)都要受到相連桿件、節(jié)點(diǎn)或支座的限制，即稱為約束。約束桿件對(duì)被約束桿件的反作用力，稱約束反力。
二、平面力系的平衡條件及其應(yīng)用
1.物體的平衡狀態(tài)
物體相對(duì)于地球處于靜止?fàn)顟B(tài)和等速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，力學(xué)上把這兩種狀態(tài)都稱為平衡狀態(tài)。
2.平衡條件
(1)二力的平衡條件：作用于同一物體上的兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線相重合，這就是二力的平衡條件。
(2)平面匯交力系的平衡條件：一個(gè)物體上的作用力系，作用線都在同一平面內(nèi)，且匯交于一點(diǎn)，這種力系稱為平面匯交力系。平面匯交力系的平衡條件是∑X=0和∑Y=0。
(3)一般平面力系的平衡條件還要加上力矩的平衡，所以平面力系的平衡條件是∑X=0、∑Y=0和∑M=0。
3.利用平衡條件求未知力
一個(gè)物體，重量為W，通過兩條繩索AC和BC吊著，計(jì)算AC、BC拉力的步驟為：首先取隔離體，作出隔離體受力圖;然后再列平衡方程，∑X=0、∑Y=0，求未知力T1、
T2，如圖1―2、圖1―3所示.
4.靜定桁架的內(nèi)力計(jì)算
(1)桁架的計(jì)算簡圖如圖1-4所示。
首先對(duì)桁架的受力圖進(jìn)行如下假設(shè)：
1)桁架的節(jié)點(diǎn)是鉸接;
2)每個(gè)桿件的軸線是直線，并通過鉸的中心;
3)荷載及支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上。
(2)用節(jié)點(diǎn)法計(jì)算桁架軸力：先用靜力平衡方程式求支座反力XA、YA、YB，再截取節(jié)點(diǎn)A為隔離體作為平衡對(duì)象，利用∑X=0和∑Y=0求桿1和桿2的未知力。
(3)用截面法計(jì)算桁架軸力：截面法是求桁架桿件內(nèi)力的另一種方法，如圖1-5所示。
首先，求支座反力YA、YB、XA;然后在桁架中作一截面，截?cái)嗳齻€(gè)桿件，出現(xiàn)三個(gè)未知力：N1、N2、N3。可利用∑X=0、∑Y=0和∑MG=0，求出N1、N2、N3。
5.用截面法計(jì)算單跨靜定梁的內(nèi)力
(1) 梁在荷載作用下的內(nèi)力：圖1-6為一簡支梁。梁受彎后，上部受壓，產(chǎn)生壓縮變形;下部受拉，產(chǎn)生拉伸變形。V為1―1截面的剪力，∑Y=0，V=YA。1 ―1截面上有一拉力N和一壓力N，形成一力偶M，此力偶稱1―1截面的彎矩。根據(jù)∑M0=0，可求得M=YA?a。梁的截面上有兩種內(nèi)力，即彎矩M和剪力 V。
(2)剪力圖和彎矩圖如圖1―7所示，找出懸臂梁上各截面的內(nèi)力變化規(guī)律，可取距A點(diǎn)為χ的任意截面進(jìn)行分析。首先取隔離體，根據(jù)∑Y=0，剪力V(χ)=P;∑M=0，彎矩M(χ)=-P?χ。不同荷載下，不同支座梁的剪力圖和彎矩圖，如圖1―8和圖1-9所示。
三、力偶、力矩的特性
(1)力矩的概念：力使物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果要用力矩來度量。力矩一力×力臂，M=P?a。轉(zhuǎn)動(dòng)中心稱力矩中心，力臂是力矩中心。點(diǎn)至力P的作用線的垂直距離a。力矩的單位是N?m或kN?m。
(2)力矩的平衡：物體繞某點(diǎn)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是，該點(diǎn)的順時(shí)針力矩之和等于逆時(shí)針力矩之和，即∑M=0，稱為力矩平衡方程。
(3)力矩平衡方程的應(yīng)用：利用力矩平衡方程求桿件的未知力。
(4)力偶的特性：兩個(gè)大小相等、方向相反、作用線平行的特殊力系稱為力偶。力偶矩等于力偶的一個(gè)力乘以力偶臂，即M=±P×d。力偶矩的單位是N?m或kN?m。
(5)力的平移法則：作用在物體某一點(diǎn)的力可以平移到另一點(diǎn)，但必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，使其作用效果相同。
四、防止構(gòu)件(或機(jī)械)傾覆的技術(shù)要求
防止懸挑構(gòu)件(如陽臺(tái)、雨篷、探頭板等)、擋土墻、起重機(jī)械防止傾覆的基本要求是：引起傾覆的力矩M(傾)應(yīng)小于抵抗傾覆的力矩M(抗)，為了安全，可取M(抗)≥(1.2,～1.5)M(傾)。
【命題考點(diǎn)】
力的大小、力的方向和力的作用;靜止?fàn)顟B(tài)和等速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);大小相等，方向相反;各種力的計(jì)算;力矩的平衡條件;M(抗)≥(1.2～1.5)M(傾)。
【分析預(yù)測(cè)】
(1)根據(jù)所提供的物件受力圖材料，分析判斷其受力情況。
(2)根據(jù)場(chǎng)景中所提供的材料，分析物件的受力情況，判斷其是否處于平衡狀態(tài)，并計(jì)算其所受力的大小。
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【考題回顧】
【2010年度考試真題】
如圖1―10所示，P1、P2分別為兩個(gè)相互垂直力的合力。關(guān)于P1、P2的關(guān)系，正確的是( )。
A.P1=P2
B.P2=3P1
C.P1 D.P2>3P1
【2009年度考試真題】 有一連續(xù)梁，受力如圖1―11所示，則下列連續(xù)梁上的彎矩示意圖中，正確的是( )。 【答案】C本題考核的是連續(xù)梁的彎矩圖。連續(xù)梁、板的受力特點(diǎn)是：跨中有正彎矩，支座有負(fù)彎矩。 【2006年度考試真題】 1.一個(gè)質(zhì)量為w的物體，通過兩根繩索AC和BC懸吊如圖1―12所示。下列四種情況下， 繩索AC拉力最大的是( )。
A.α=60。，β=30。 B.α=30。，β=30。 C.α=45。，β=45。 D.α=60。，β=60。 【答案】A本題考核的是結(jié)構(gòu)的平衡條件。由平衡條件得：TAC 2.三角形屋架受力簡圖，如圖1-13所示，下列表述正確的是( )。 A.A支座的水平反力為0 B.B支座的豎向反力為0.5P C.上弦桿受壓，下弦桿受拉 D.若僅a與b同時(shí)增加，但b或a比值不變時(shí)，各桿軸力不變 E.AC桿的軸力為3P
【答案】AC本題考核的是桁架的受力。A支座是豎直的沒有水平作用力，所以A支座的水平反力為0。B支座的豎直反力為P。若僅a與b同時(shí)增加，但b或a比值不變時(shí)，各桿軸力相應(yīng)變化。 環(huán)球網(wǎng)校友情提示：如果您在此過程中遇到任何疑問，請(qǐng)登錄環(huán)球網(wǎng)校一級(jí)建造師考試論壇，隨時(shí)與廣大考生朋友們一起交流！ 編輯推薦： 2013年一級(jí)建造師全程領(lǐng)跑套餐 搶先熱招 一級(jí)建造師百萬獎(jiǎng)學(xué)金申請(qǐng) 【典型習(xí)題】 1.工程結(jié)構(gòu)是由很多桿件組成的一個(gè)整體，其中每一個(gè)桿件的運(yùn)動(dòng)都要受到相連桿件、節(jié)點(diǎn)或支座的( )。 A.約束 B.阻礙 C.限量 D.阻力 2.靜定桁架內(nèi)力計(jì)算時(shí)的假設(shè)條件有( )。 A.用截面法計(jì)算桁架的內(nèi)力 B.桁架的節(jié)點(diǎn)是鉸接 C.荷載及支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上 D.每個(gè)桿件的軸線是直線，并通過鉸的中心 E.用節(jié)點(diǎn)法計(jì)算桁架軸力 【答案】1.A2.BCD 環(huán)球網(wǎng)校友情提示：如果您在此過程中遇到任何疑問，請(qǐng)登錄環(huán)球網(wǎng)校一級(jí)建造師考試論壇，隨時(shí)與廣大考生朋友們一起交流！ 編輯推薦： 2013年一級(jí)建造師全程領(lǐng)跑套餐 搶先熱招 一級(jí)建造師百萬獎(jiǎng)學(xué)金申請(qǐng)
=TBC 
，因此TAC=TBC 
，將A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)代入式中，得出在A的條件下，繩索Ac拉力最大。
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