內容簡介

本書主要根據高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及結構力學課程教學大綱的要求編寫的。全書內容包括緒論、平面體系的幾何構造分析、靜定結構的內力計算、虛功原理和結構的位移計算、力法、位移法、漸近法、影響線及其應用、矩陣位移法、結構動力計算基礎、結構的極限荷載與彈性穩定等。

  本書既可作為高等學校教材，供土木工程專業本科生使用，也可供研究生參考使用，還可作為專業書籍供建筑設計工作者、橋梁設計工作者和力學研究者等人員參考。

 

前    言

　　本書以教育部高等學校力學基礎課程教學指導委員會制訂的"結構力學課程教學基本要求"為依據，著重培養學生分析問題、解決問題的能力。本書可作為獨立學院土木工程專業、土木建筑類及其他專業的教學用書，也可供從事土木工程勘測、設計、施工、監理、科研和管理等相關人員的學習參考。

　　"結構力學"是土木工程專業一門重要的專業基礎課。它以"高等數學""理論力學""材料力學"等課程為基礎；同時，它又是"混凝土結構設計原理""鋼結構設計原理""土力學與地基基礎""結構抗震""砌體結構"等專業課程的基礎。該課程在專業基礎課與專業課之間起著承上啟下的作用。本書在選擇和編寫教材內容時，根據獨立學院的整體建設規劃目標及發展方向，針對獨立學院的學生編寫。獨立學院的人才培養目標是以通識教育為基礎，培養學生理論聯系實際，用其所掌握的知識和技術解決實際問題的能力。本書重點突出，內容簡單扼要，既方便教師教學，也方便學生自學。本書為土木工程專業學生編寫，未編寫動力學部分。

　　本書由北京科技大學天津學院教師王邵臻、艾海英擔任主編，北京科技大學天津學院教師石曉娟、楊建功擔任副主編，北京科技大學劉勝富教授擔任主審。本書第5章、第10章由王邵臻編寫，第6章、第8章由艾海英編寫，第1～4章由石曉娟編寫，第7章、第9章由楊建功編寫。王邵臻負責全書統稿，湯華鑫負責制圖和圖片處理工作。

　　書中借用的圖片、圖標的作者請與本書編寫人員聯系。由于編者水平有限，編寫時間倉促，書中難免有疏漏、不足乃至錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正，以利修訂及更正。感謝大家對本教材的關心和支持。

　　

 

　　                            編  者      

目    錄

 

第1章  緒論 1

1.1  結構力學的研究對象、任務和學習

方法 1

1.2  荷載的分類 2

1.2.1  按荷載分布情況分類 3

1.2.2  按作用時間久暫分類 3

1.2.3  按荷載性質分類 3

1.3  結構的計算簡圖 4

1.3.1  結構體系的簡化 4

1.3.2  桿件的簡化 4

1.3.3  結點的簡化 4

1.3.4  支座的簡化 6

1.3.5  荷載的簡化 7

1.4  結構的分類 9

1.4.1  按空間觀點分類 9

1.4.2  按幾何特征分類 10

1.4.3  按內力是否靜定分類 11

1.4.4  桿件結構的分類 12

復習思考題 14

第2章  平面體系的機動分析 15

2.1  概述 15

2.1.1  不同聯結裝置對體系的約束

作用 17

2.1.2  體系自由度的計算公式 18

2.2  幾何不變體系的基本組成規則 19

2.2.1  兩剛片之間的聯結 19

2.2.2  三剛片相互聯結 20

2.2.3  二元體的概念 21

2.3  瞬變體系 22

2.4  機動分析示例 24

復習思考題 28

習題 29

第3章  靜定梁與靜定剛架 33

3.1  單跨靜定梁 33

3.1.1  單跨靜定梁的類型及反力 33

3.1.2  用截面法求梁的內力 34

3.1.3  利用直桿段的平衡微分關系

作內力圖 34

3.1.4  用"擬簡支梁區段疊加法"

繪制彎矩圖 35

3.1.5  斜梁的受力分析 38

3.2  多跨靜定梁 41

3.3  靜定平面剛架 45

3.3.1  單體剛架 46

3.3.2  三鉸剛架 50

3.3.3  具有基本-附屬關系的剛架 51

復習思考題 54

習題 55

第4章  靜定拱 61

4.1  概述 61

4.2  三鉸拱的內力計算 62

4.2.1  支座反力計算 63

4.2.2  內力計算 64

4.3  三鉸拱的合理拱軸線 68

4.3.1  三鉸拱的壓力線 68

4.3.2  合理拱軸的概念 70

復習思考題 72

習題 72

第5章  靜定平面桁架和組合結構 75

5.1  概述 75

5.2  結點法求解靜定平面桁架 77

5.3  截面法求解靜定平面桁架 80

5.3.1  力矩方程法 80

5.3.2  投影方程法 81

5.4  聯合法求解靜定平面桁架 82

5.5  組合結構的計算 85

復習思考題 88

習題 88

第6章  結構的位移計算 93

6.1  概述 93

6.1.1  結構的位移 93

6.1.2  計算結構位移的目的 94

6.2  變形體系的虛功原理 94

6.2.1  功、實功、虛功 94

6.2.2  變形體系虛功原理的推導 96

6.3  位移計算的一般公式(單位荷載法) 98

6.4  荷載作用下靜定結構的位移計算 100

6.5  圖乘法 104

6.6  溫度變化時靜定結構的位移計算 110

6.7  支座移動時靜定結構的位移計算 112

6.8  線彈性結構的互等定理 113

6.8.1  功的互等定理 113

6.8.2  位移互等定理 113

6.8.3  反力互等定理 114

6.8.4  反力位移互等定理 115

復習思考題 115

習題 117

第7章  力法 121

7.1  超靜定結構的概念和超靜定次數的

確定 121

7.1.1  超靜定結構的概念 121

7.1.2  超靜定次數的確定 122

7.2  力法的基本概念和力法方程 124

7.2.1  力法原理 125

7.2.2  力法的典型方程 127

7.3  用力法計算超靜定梁和剛架 129

7.3.1  超靜定梁的計算 129

7.3.2  超靜定剛架的計算 132

7.4  用力法計算超靜定桁架和組合

結構 135

7.4.1  超靜定桁架的計算 135

7.4.2  超靜定組合結構的計算 136

7.5  兩鉸拱及系桿拱 138

7.5.1  兩鉸拱的計算 138

7.5.2  系桿拱的計算 140

7.6  最后內力圖的校核 142

7.7  溫度變化時和支座移動時超靜定

結構的計算 145

7.7.1  溫度變化時超靜定結構的

計算 145

7.7.2  支座移動時超靜定結構的

計算 147

7.8  對稱性的利用 149

7.8.1  結構和荷載的對稱性 150

7.8.2  對稱結構承受對稱荷載 150

7.8.3  對稱結構承受反對荷載 152

7.9  超靜定結構的位移計算 156

復習思考題 159

習題 160

第8章  位移法 165

8.1  位移法的基本概念 165

8.2  等截面直桿的轉角位移方程 166

8.2.1  兩端為固定端的單跨

超靜定梁 167

8.2.2  一端固定、一端鉸支的單跨

超靜定梁 172

8.2.3  一端固定、一端為滑動支座的

單跨超靜定梁 172

8.3  基本未知量數目的確定 173

8.4  位移法的典型方程及計算步驟 174

8.5  位移法應用舉例 177

8.6  直接利用平衡條件建立位移法

方程 182

8.7  對稱性的利用 183

8.7.1  奇數跨對稱結構 183

8.7.2  偶數跨對稱結構 184

復習思考題 185

習題 186

第9章  漸近法 191

9.1  概述 191

9.2  力矩分配法的基本原理 192

9.2.1  力矩分配法中的幾個概念 192

9.2.2  單結點力矩分配 194

9.3  用力矩分配法計算連續梁和無側移

剛架 198

9.4  無剪力分配法 203

9.4.1  無剪力分配法的應用條件 203

9.4.2  剪力靜定桿的固端彎矩 204

9.4.3  零剪力桿件的轉動剛度和傳遞

系數 205

9.5  剪力分配法 207

9.5.1  柱頂有水平荷載作用的鉸結

排架 207

9.5.2  橫梁剛度無限大時剛架的剪力

分配 209

9.5.3  柱間有水平荷載作用時的

計算 210

復習參考題 212

習題 213

第10章  影響線及其應用 217

10.1  概述 217

10.2  用靜力法繪制靜定結構的影響線 218

10.2.1  簡支梁的影響線 218

10.2.2  外伸梁的影響線 220

10.2.3  內力影響線與內力圖比較 223

10.3  用機動法繪制影響線 223

10.4  間接荷載作用下的影響線 226

10.5  桁架的影響線 228

10.6  利用影響線求量值 231

10.6.1  集中荷載位置固定時利用

 影響線求某量值 232

10.6.2  分布荷載位置固定時利用

 影響線求某量值 232

10.6.3  當集中荷載與均布荷載同時

 作用時利用影響線求某

 量值 233

10.7  最不利荷載位置 234

10.7.1  移動均布荷載作用時最不利

 荷載位置 234

10.7.2  移動集中荷載作用時最不利

 荷載位置 235

10.8  簡支梁的絕對最大彎矩及內力

 包絡圖 240

10.8.1  簡支梁的絕對最大彎矩 240

10.8.2  簡支梁的內力包絡圖 241

10.9  超靜定結構影響線作法概述 243

10.9.1  靜力法繪制超靜定結構的

 影響線 243

10.9.2  機動法繪制超靜定結構的

 影響線 244

10.10  連續梁的內力包絡圖 245

復習思考題 248

習題 249

參考文獻 253