內(nèi)容簡介

本書根據(jù)高等院校土木工程專業(yè)“結(jié)構(gòu)力學”課程的基本要求編寫，注重基本理論、基本方法的講授。本書可供教學學時為60～120課時的“結(jié)構(gòu)力學”課程選用。

全書共12章，內(nèi)容包括緒論、平面體系的幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算(梁、平面剛架、拱和平面桁架)、靜定結(jié)構(gòu)的位移計算、力法、影響線及其應(yīng)用、位移法、漸近法、矩陣位移法、結(jié)構(gòu)動力學、結(jié)構(gòu)的極限荷載、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算。全書各章附有習題及參考答案。

  本書可作為土木工程類、水利工程類各專業(yè)及工程力學專業(yè)的教材，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員工作及自學的參考書。

 

前    言

　　本書是為普通高等院校土木工程類各專業(yè)及工程力學等專業(yè)中多學時結(jié)構(gòu)力學課程的教學而編寫的。

　　根據(jù)對21世紀進行素質(zhì)教育和創(chuàng)新意識培養(yǎng)的要求，本書適當降低了對結(jié)構(gòu)力學深度和難度的要求，更加注重于基本理論、基本方法和基本計算的訓練。本書內(nèi)容的選取借鑒了國內(nèi)的優(yōu)秀教材，其特點為注重基礎(chǔ)訓練，淡化純理論推導，注重公式物理意義的講解和基本方法的學習和掌握。

　　本書共12章，采用了最新國家標準。本次再版對原版的某些重點章節(jié)進行了修訂，使其力學概念更加清晰準確。

　　本書由吉林建筑大學宋非非、長春工程學院設(shè)計研究院韓芳、吉林建筑大學姜維成擔任主編，浙江建效工程監(jiān)理有限公司甄頌、浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院宋平、中國建筑第二工程局有限公司北京分公司董亞興擔任副主編，宋平同時擔任主審。具體編寫分工如下：第1、2、8章由宋非非、董亞興編寫，第3、6章由韓芳編寫，第4、5、7章由宋平編寫，第9、10、11、12章由姜維成、甄頌編寫。全書由宋非非、姜維成負責統(tǒng)稿。

　　由于編者水平有限，不妥之處在所難免，希望廣大讀者批評指正，以利于本書的進一步完善和提高。

　　　

 

　　編  者

目    錄

 

第1章  緒論 1

1.1  結(jié)構(gòu)的分類 1

1.2  荷載的分類 2

1.3  結(jié)構(gòu)的計算簡圖 3

1.4  結(jié)構(gòu)力學的研究對象和任務(wù) 5

第2章  平面體系的幾何組成分析 7

2.1  概述 7

2.2  平面體系的計算自由度 7

2.2.1  自由度 7

2.2.2  聯(lián)系 8

2.2.3  體系的計算自由度 8

2.2.4  平面體系計算自由度結(jié)

果分析 9

2.3  幾何不變體系的簡單組成規(guī)則 10

2.3.1  三剛片規(guī)則 10

2.3.2  二元體規(guī)則 11

2.3.3  兩剛片規(guī)則 11

2.4  瞬變體系 12

2.5  機動分析舉例 13

2.6  幾何構(gòu)造與靜定性的關(guān)系 15

習題 15

第3章  靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 19

3.1  靜力平衡 19

3.1.1  利用靜力平衡求解支座反力 19

3.1.2  利用靜力平衡求解桿件內(nèi)力 22

3.2  靜定梁 24

3.2.1  內(nèi)力圖 24

3.2.2  利用微分關(guān)系作內(nèi)力圖 24

3.2.3  疊加法作彎矩圖 25

3.2.4  斜梁 29

3.2.5  多跨靜定梁 31

3.3  靜定平面剛架 34

3.3.1  剛架概述 34

3.3.2  剛架內(nèi)力分析 34

3.3.3  少求或不求反力繪制彎矩圖 39

3.4  三鉸拱 42

3.4.1  拱結(jié)構(gòu)概述 42

3.4.2  三鉸拱的反力和內(nèi)力計算 42

3.4.3  三鉸拱的合理軸線 47

3.5  靜定平面桁架及組合結(jié)構(gòu) 50

3.5.1  桁架的概念 50

3.5.2  桁架的內(nèi)力計算 51

3.5.3  靜定組合結(jié)構(gòu) 58

3.5.4  靜定結(jié)構(gòu)的特性 60

習題 60

第4章  靜定結(jié)構(gòu)的位移計算 67

4.1  結(jié)構(gòu)位移的概念 67

4.1.1  結(jié)構(gòu)位移 67

4.1.2  結(jié)構(gòu)位移計算的目的 68

4.1.3  位移計算的有關(guān)假設(shè) 68

4.2  變形體系的虛功原理 68

4.2.1  虛功和剛體系虛功原理 68

4.2.2  變形體系虛功原理 69

4.3  結(jié)構(gòu)位移計算的一般公式 71

4.3.1  結(jié)構(gòu)位移計算的一般公式 71

4.3.2  單位荷載的設(shè)置 72

4.4  靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移計算 73

4.5  圖乘法 78

4.6  靜定結(jié)構(gòu)溫度變化引起的位移計算 83

4.7  靜定結(jié)構(gòu)支座移動時的位移計算 85

4.8  線彈性結(jié)構(gòu)的互等定理 86

習題 89

第5章  力法 93

5.1  超靜定結(jié)構(gòu)概述 93

5.2  力法原理和力法方程 95

5.3  用力法計算超靜定結(jié)構(gòu) 98

5.4  對稱性的利用 111

5.5  溫度變化和支座移動時超靜定結(jié)構(gòu)

的計算 117

5.6  超靜定結(jié)構(gòu)的位移計算和最終內(nèi)力圖

的校核 122

5.7  超靜定結(jié)構(gòu)的特性 126

習題 127

第6章  影響線及其應(yīng)用 131

6.1  移動荷載和影響線的概念 131

6.2  用靜力法作靜定結(jié)構(gòu)的影響線 131

6.3  機動法作靜定結(jié)構(gòu)的影響線 137

6.4  超靜定結(jié)構(gòu)的影響線 141

6.5  利用影響線求量值 143

6.6  最不利荷載位置的確定 144

6.7  簡支梁的絕對最大彎矩 150

6.8  內(nèi)力包絡(luò)圖 152

習題 155

第7章  位移法 159

7.1  基本概念 159

7.2  等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程 160

7.3  基本未知量數(shù)目的確定 164

7.4  位移法典型方程及計算步驟 166

7.5  直接由平衡條件建立位移法基本

方程 175

7.6  對稱性的利用 177

習題 180

第8章  漸近法 183

8.1   概述 183

8.2  力矩分配法的基本原理 183

8.2.1  勁度系數(shù)和傳遞系數(shù)的

概念 183

8.2.2  力矩分配法的基本原理 184

8.3  用力矩分配法計算連續(xù)梁和無側(cè)移

剛架 187

8.4   無剪力分配法 193

8.4.1  無剪力分配法的計算方法 193

8.4.2  無剪力分配法應(yīng)用推廣 197

習題 198

第9章  矩陣位移法 203

9.1  概述 203

9.2  單元分析 203

9.2.1  結(jié)構(gòu)離散化 203

9.2.2  在單元局部坐標中的單元剛度

矩陣 204

9.3  在整體坐標中的單元剛度矩陣 209

9.4  整體分析 213

9.4.1  直接剛度法的原理 213

9.4.2  結(jié)構(gòu)原始剛度矩陣的性質(zhì) 216

9.4.3  舉例 216

9.5  邊界條件的處理 219

9.6  非結(jié)點荷載的處理 222

9.7  結(jié)構(gòu)矩陣分析舉例 226

習題 235

第10章  結(jié)構(gòu)動力學 237

10.1  概述 237

10.1.1  結(jié)構(gòu)動力計算的特點

 和目的 237

10.1.2  動荷載的種類 237

10.2  結(jié)構(gòu)振動的自由度 238

10.3  單自由度體系的自由振動 239

10.3.1  單自由度體系自由振動的

 運動方程 239

10.3.2  單自由度體系的自由振動

 分析 241

10.4  單自由度體系在簡諧荷載作用下的

 強迫振動 243

10.4.1  體系的運動方程 243

10.4.2  純強迫振動分析 244

10.4.3  算例 246

10.5  阻尼對單自由度體系振動的影響 250

10.5.1  阻尼對單自由度體系自由

 振動的影響 250

10.5.2  阻尼對簡諧荷載作用下強迫

 振動的影響 253

10.6  單自由度體系在任意荷載作用下的

 強迫振動 256

10.7  多自由度結(jié)構(gòu)的自由振動 259

10.7.1  體系運動方程的建立 259

10.7.2  頻率和主振型 261

10.8  多自由度體系在簡諧荷載作用下的

 強迫振動 268

10.9  振型分解法 274

習題 278

第11章  結(jié)構(gòu)的極限荷載 281

11.1  極限彎矩、塑性鉸和破壞機構(gòu) 282

11.2  靜定結(jié)構(gòu)的極限荷載 283

11.3  單跨超靜定梁的極限荷載 284

11.4  比例加載時關(guān)于極限荷載的幾個

 定理 287

11.5  連續(xù)梁的極限荷載 289

11.6  剛架的極限荷載 291

習題 293

第12章  結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算 297

12.1  結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題概述 297

12.2  結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的靜力法 299

12.2.1  有限自由度體系的臨界荷載

 計算 299

12.2.2  無限自由度體系的臨界荷載

 計算 302

12.3  結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的能量法 306

12.3.1  有限自由度體系臨界荷載

 計算 306

12.3.2  無限自由度體系臨界荷載

 計算 309

*12.4  平面剛架穩(wěn)定分析的矩陣

  位移法 312

習題 319

習題參考答案 321

索引 330

參考文獻 339