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1、116工程施工专业考试大纲说明: 本大纲适用于房建专业、装饰装修专业、市政公用专业（不包含道桥、给排水）工程技术一、工程力学与工程结构1、 掌握杆件强度、刚度和稳定的基本概念1） 杆件的基本受力形式拉力、压力、扭矩、剪力、弯矩2） 杆件强度的基本概念：在一定的荷载下，结构杆件不发生破坏，即杆件有抵抗破坏的能力3） 杆件刚度的基本概念：在荷载作用下，杆件不会发生过大的变形使得结构影响使用，即杆件限制过大变形的能力4） 杆件稳定的基本概念：在荷载下不至于突然丧失稳定，即杆件维持平衡的能力计算公式：柱的临界力Pij=2/l2；其中l计算值根据端部自由情况而定。 矩形截面惯性矩Iz=bh3/12; 结
2、构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形也不能过大，超过了允许的范围，也会影响正常的使用。限制过大变形的要求即为刚度要求。 梁的变形主要是弯矩所引起的，叫弯曲变形。剪力所引起的变形很小，可以忽略不计。 悬挑梁的位移公式F=ql4/8EI；影响位移因素为： (1)材料性能：与材料的弹性模量E成反比。 (2)构件的截面：截面越大惯性矩越大，与截面的惯性矩I成反比。 (3)构件的跨度：此因素影响最大。；2、掌握平面力系的平衡方程及杆件内力分析1） 力的基本性质(1)力的作用效果促使或限制物体运动状态的改变，称力的运动效果；促使物体发生变形或破坏，称力的变形效果。(2)力的三要素力的大小、力
3、的方向和力的作用点的位置称力的三要素。(3)作用与反作用原理 力是物体之间的作用，其作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，沿同一作用线相互作用。(4)力的合成与分解 力的合成可用平行四边形法则。但是力的合成只有一个结果，而力的分解会有多种结果。(5)约束与约束反力工程结构是由很多杆件组成的一个整体，其中每一个杆件的运动都要受到相联杆件的限制或称约束。约束杆件对被约束杆件的反作用力，称约束反力。一、单项选择题 1三根杆件，截面面积、杆件长度、材质均相同，截面形状如下图所示，当杆件两端受相同的轴向拉力时各杆件的伸长量分别为1、2、3，关于三者的关系，以下哪一种正确?(D) A1223 C2l3D
4、123 2下图中四种截面的钢梁，截面面积相同，跨度及支承条件相同，受相同的垂直荷载，哪一种截面梁的挠度最小?(A) 3高为h，宽为b的矩形截面，对于中性轴(轴)的惯性矩应为(C)。 4下图阴影部分截面，对于中性轴(轴)的惯性矩应为(D)。 5下图中压杆的截面及材料均相同，受相同的荷载作用，哪一根杆件最不容易失稳?(C) 二、多项选择题来源： 1如图所示杆件在B点受到垂直力P作用时，固定支座附近杆件A点处截面受哪些内力?() A弯矩B拉力 C压力D剪力 E扭矩 2对于一根简支梁，在弹性工作范围内，为提高梁的抗弯刚度，以下哪些说法是正确的?() A增加梁的高度B采用弹性模量更高的材料 C采用强度更
5、高的材料D将支座改为固定支座 E增加梁的跨度 3下列说法哪些正确?() A拉杆无稳定问题 B一根压杆的临界力与作用荷载的大小无关 C长细比越大，压杆的临界力越大 D对同一根压杆，改变其两端的约束形式，其临界力不发生变化 E压杆材料的强度越大，则其临界力越大4答案D： 用大矩形截面形心轴惯性矩减去内部小矩形截面形心轴惯性矩即可。 二、多项选择题来源： 1A、D、E；2A、B、D；，3A、B 1 杆件的基本受力形式 结构杆件的基本受力形式按其变形特点可归纳为以下五种：拉伸(房架下弦)、压缩（柱）、弯曲（梁）、剪切（铆钉、焊缝）和扭转（转动轴）。它们分别对应与拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩。有些情况或
6、者说大多数情况下，结构杆件受两种或两种以上力的作用，产生两种或两种以上基本变形，称为组合变形。例如，偏心受压柱（弯压），雨棚梁（弯剪扭）等等。我们在计算或者验算结构构件时，一定要从三个方面来计算或者验算，即杆件的强度、刚度和稳定性。2 杆件强度的基本概念 结构杆件在规定的荷载作用下，保证不因材料强度发生破坏的要求，称为强度要求。即必须保证杆件内的工作应力不超过杆件的许用应力，满足公式 N/A3 刚度的基本概念 结构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形不能过大，超过了允许的范围，也会影响正常的使用，限制过大变形的要求即为刚度要求。即必须保证杆件的工作变形不超过许用变形，满足公式 ff
7、。 拉伸和压缩的变形表现为杆件的伸长和缩短，用L表示，单位为长度。 剪切和扭矩的变形一般较小，可以忽略。 弯矩的变形表现为杆件某一点的挠度和转角，挠度用f表示，单位为长度，转角用表示，单位为角度。当然，也可以求出整个构件的挠度曲线。图十九C点的挠度为y，转角为。 梁的挠度变形主要由弯矩引起，叫弯曲变形，通常我们都是计算梁的最大挠度，简支梁在均布荷载作用下梁的最大挠度作用在梁中，且fmax5ql4/384EI。见表1。 由上述公式可以看出，影响弯曲变形（位移）的因素为： （1）材料性能：与材料的弹性模量E成反比。 （2）构件的截面大小和形状：与截面惯性矩I成反比。 （3）构件的跨度：与构件的跨度
8、L的2、3或4次方成正比，该因素影响最大。 截面几何性质： 1)截面积A：该截面几何图形的面积，对矩形A=bh 。 2)截面形心：该截面几何图形的形心，用坐标表示，对矩形X=b/2；Y=h/2 。 3)惯性矩I：在任意平面图形中，微面积dA与其对于Z轴的坐标y的平方的乘积y2dA.在整个图形范围内的积分y2dA,称为此图形对Z轴的惯性矩，用Iz表示。对矩形Izbh3/12；Iy=hb3/12。 4）弹性模量（弹性变形系数）E：材料的性能指标，由试验得出。 钢材：E1.92.2105MPa； 混凝土：0.1470.35105MPa； 木材：0.0980.117105MPa。4 杆件稳定的基本概念
9、 在工程结构中，有些受压杆件比较细长，受力达到一定的数值时，杆件突然发生弯曲，以致引起整个结构的破坏，这种现象称为失稳，也称丧失稳定性。因此受压杆件要有稳定的要求。 图二十为一细长的压杆，承受轴向压力P，当压力P增加到一个特定的值Pij 时，压杆的直线平衡状态失去了稳定，Pij 具有临界的性质，因此称为临界力或临界荷载。两端铰接的压杆，临界力的计算公式：L0压杆的计算长度。公式中引用了，表明它与压杆受力后发生弯曲的曲率有关，该曲率主要与压杆的支撑情况有关，两端铰接时，变形曲线为虚线1，两端固定时，变形曲线为2，见图二十的虚线。式中的EI表示杆件的截面刚度。 临界力的大小与下列因素有关： 1)压
10、杆的材料：同样大的截面，钢柱的 Pij 比混凝土大，混凝土柱的Pij 比木柱大，因为钢的弹性模量比混凝土的弹性模量大，混凝土的弹性模量比木材大。 2)压杆的截面形状与大小：截面大而导致惯性矩I大的不易失稳。 3)压杆的长度l0越大，临界力越小，越容易失稳。 4)压杆的支撑情况： 当柱的一端固定，一端自由时：l0=2l 当柱的一端固定，一端铰接时：l0=0.7l 当柱的两端铰接时： l0=l 当柱的两端固定时： l0=0.5l 事实上，我们验算杆件的稳定性，就是要求出杆件的临界应力a，使之满足公式a。临界应力a等于临界力Pij除以压杆的横截面面积A，临界应力a是指在临界力Pij作用下压杆仍处于直
11、线状态(临界力是即将失稳的力，而不是失稳的力)时的应力，也可以这样说，临界应力a是指在临界压力Pij 作用下，i由压杆的截面形状和尺寸来决定，所以长细比是影响临界力的综合因素，事实上它综合地反映了压杆的长度、约束情况、截面尺寸和形状等因素对临界应力的影响，一般情况下，是有表可查的1.构件的承载能力，指的是什么？答：构件满足强度、刚度和稳定性要求的能力称为构件的承载能力。(1)足够的强度。即要求构件应具有足够的抵抗破坏的能力，在荷载作用下不致于发生破坏。 (2)足够的刚度。即要求构件应具有足够的抵抗变形的能力，在荷载作用下不致于发生过大的变形而影响使用。 (3)足够的稳定性。即要求构件应具有保持
12、原有平衡状态的能力，在荷载作用下不致于突然丧失稳定。 2.什么是应力、正应力、切应力？应力的单位如何表示？答：内力在一点处的集度称为应力。垂直于截面的应力分量称为正应力或法向应力，用表示；相切于截面的应力分量称切应力或切向应力，用表示。 应力的单位为Pa。 1 Pa=1 Nm2工程实际中应力数值较大，常用MPa或GPa作单位 1 MPa=106Pa 1 GPa=109Pa3.应力和内力的关系是什么？答：内力在一点处的集度称为应力。4.应变和变形有什么不同？答：单位长度上的变形称为应变。单位纵向长度上的变形称纵向线应变，简称线应变，以表示。单位横向长度上的变形称横向线应变，以/表示横向应变。5.
13、什么是线应变？什么是横向应变？什么是泊松比？答：（1）线应变单位长度上的变形称纵向线应变，简称线应变，以表示。对于轴力为常量的等截面直杆，其纵向变形在杆内分布均匀，故线应变为 （4-2）拉伸时为正，压缩时为负。线应变是无量纲（无单位）的量。（2）横向应变拉(压)杆产生纵向变形时，横向也产生变形。设杆件变形前的横向尺寸为a，变形后为a1，则横向变形为 横向应变/为 （4-3）杆件伸长时，横向减小，/为负值；杆件压缩时，横向增大，/为正值。因此，拉(压)杆的线应变与横向应变/的符号总是相反的。（3）横向变形系数或泊松比试验证明，当杆件应力不超过某一限度时，横向应变/与线应变的绝对值之比为一常数。此比值称为横向变形系数或泊松比，用表示。 （4-4）是无量纲的量，各种材料的值可由试验测定。6.纵向应变和横向应变之间，有什么联系？答：当杆件应力不超过某一限度时，横向应变/与纵向应变的绝对值之比为一常数。此比值称为横向变形系数
