内容简介
本书根据高等院校土木工程专业“结构力学”课程的基本要求编写,注重基本理论、基本方法的讲授。本书可供教学学时为60~120课时的“结构力学”课程选用。
全书共12章,内容包括绪论、平面体系的几何组成分析、静定结构的内力计算(梁、平面刚架、拱和平面桁架)、静定结构的位移计算、力法、影响线及其应用、位移法、渐近法、矩阵位移法、结构动力学、结构的极限荷载、结构稳定性计算。全书各章附有习题及参考答案。
本书可作为土木工程类、水利工程类各专业及工程力学专业的教材,也可作为有关工程技术人员工作及自学的参考书。
前 言
本书是为普通高等院校土木工程类各专业及工程力学等专业中多学时结构力学课程的教学而编写的。
根据对21世纪进行素质教育和创新意识培养的要求,本书适当降低了对结构力学深度和难度的要求,更加注重于基本理论、基本方法和基本计算的训练。本书内容的选取借鉴了国内的优秀教材,其特点为注重基础训练,淡化纯理论推导,注重公式物理意义的讲解和基本方法的学习和掌握。
本书共12章,采用了最新国家标准。本次再版对原版的某些重点章节进行了修订,使其力学概念更加清晰准确。
本书由吉林建筑大学宋非非、长春工程学院设计研究院韩芳、吉林建筑大学姜维成担任主编,浙江建效工程监理有限公司甄颂、浙江建设职业技术学院宋平、中国建筑第二工程局有限公司北京分公司董亚兴担任副主编,宋平同时担任主审。具体编写分工如下:第1、2、8章由宋非非、董亚兴编写,第3、6章由韩芳编写,第4、5、7章由宋平编写,第9、10、11、12章由姜维成、甄颂编写。全书由宋非非、姜维成负责统稿。
由于编者水平有限,不妥之处在所难免,希望广大读者批评指正,以利于本书的进一步完善和提高。
编 者
目 录
第1章 绪论 11.1 结构的分类 11.2 荷载的分类 21.3 结构的计算简图 31.4 结构力学的研究对象和任务 5第2章 平面体系的几何组成分析 72.1 概述 72.2 平面体系的计算自由度 72.2.1 自由度 72.2.2 联系 82.2.3 体系的计算自由度 82.2.4 平面体系计算自由度结果分析 92.3 几何不变体系的简单组成规则 102.3.1 三刚片规则 102.3.2 二元体规则 112.3.3 两刚片规则 112.4 瞬变体系 122.5 机动分析举例 132.6 几何构造与静定性的关系 15习题 15第3章 静定结构的内力分析 193.1 静力平衡 193.1.1 利用静力平衡求解支座反力 193.1.2 利用静力平衡求解杆件内力 223.2 静定梁 243.2.1 内力图 243.2.2 利用微分关系作内力图 243.2.3 叠加法作弯矩图 253.2.4 斜梁 293.2.5 多跨静定梁 313.3 静定平面刚架 343.3.1 刚架概述 343.3.2 刚架内力分析 343.3.3 少求或不求反力绘制弯矩图 393.4 三铰拱 423.4.1 拱结构概述 423.4.2 三铰拱的反力和内力计算 423.4.3 三铰拱的合理轴线 473.5 静定平面桁架及组合结构 503.5.1 桁架的概念 503.5.2 桁架的内力计算 513.5.3 静定组合结构 583.5.4 静定结构的特性 60习题 60第4章 静定结构的位移计算 674.1 结构位移的概念 674.1.1 结构位移 674.1.2 结构位移计算的目的 684.1.3 位移计算的有关假设 684.2 变形体系的虚功原理 684.2.1 虚功和刚体系虚功原理 684.2.2 变形体系虚功原理 694.3 结构位移计算的一般公式 714.3.1 结构位移计算的一般公式 714.3.2 单位荷载的设置 724.4 静定结构在荷载作用下的位移计算 734.5 图乘法 784.6 静定结构温度变化引起的位移计算 834.7 静定结构支座移动时的位移计算 854.8 线弹性结构的互等定理 86习题 89第5章 力法 935.1 超静定结构概述 935.2 力法原理和力法方程 955.3 用力法计算超静定结构 985.4 对称性的利用 1115.5 温度变化和支座移动时超静定结构的计算 1175.6 超静定结构的位移计算和最终内力图的校核 1225.7 超静定结构的特性 126习题 127第6章 影响线及其应用 1316.1 移动荷载和影响线的概念 1316.2 用静力法作静定结构的影响线 1316.3 机动法作静定结构的影响线 1376.4 超静定结构的影响线 1416.5 利用影响线求量值 1436.6 最不利荷载位置的确定 1446.7 简支梁的绝对最大弯矩 1506.8 内力包络图 152习题 155第7章 位移法 1597.1 基本概念 1597.2 等截面直杆的转角位移方程 1607.3 基本未知量数目的确定 1647.4 位移法典型方程及计算步骤 1667.5 直接由平衡条件建立位移法基本方程 1757.6 对称性的利用 177习题 180第8章 渐近法 1838.1 概述 1838.2 力矩分配法的基本原理 1838.2.1 劲度系数和传递系数的概念 1838.2.2 力矩分配法的基本原理 1848.3 用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架 1878.4 无剪力分配法 1938.4.1 无剪力分配法的计算方法 1938.4.2 无剪力分配法应用推广 197习题 198第9章 矩阵位移法 2039.1 概述 2039.2 单元分析 2039.2.1 结构离散化 2039.2.2 在单元局部坐标中的单元刚度矩阵 2049.3 在整体坐标中的单元刚度矩阵 2099.4 整体分析 2139.4.1 直接刚度法的原理 2139.4.2 结构原始刚度矩阵的性质 2169.4.3 举例 2169.5 边界条件的处理 2199.6 非结点荷载的处理 2229.7 结构矩阵分析举例 226习题 235第10章 结构动力学 23710.1 概述 23710.1.1 结构动力计算的特点和目的 23710.1.2 动荷载的种类 23710.2 结构振动的自由度 23810.3 单自由度体系的自由振动 23910.3.1 单自由度体系自由振动的运动方程 23910.3.2 单自由度体系的自由振动分析 24110.4 单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动 24310.4.1 体系的运动方程 24310.4.2 纯强迫振动分析 24410.4.3 算例 24610.5 阻尼对单自由度体系振动的影响 25010.5.1 阻尼对单自由度体系自由振动的影响 25010.5.2 阻尼对简谐荷载作用下强迫振动的影响 25310.6 单自由度体系在任意荷载作用下的强迫振动 25610.7 多自由度结构的自由振动 25910.7.1 体系运动方程的建立 25910.7.2 频率和主振型 26110.8 多自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动 26810.9 振型分解法 274习题 278第11章 结构的极限荷载 28111.1 极限弯矩、塑性铰和破坏机构 28211.2 静定结构的极限荷载 28311.3 单跨超静定梁的极限荷载 28411.4 比例加载时关于极限荷载的几个定理 28711.5 连续梁的极限荷载 28911.6 刚架的极限荷载 291习题 293第12章 结构稳定性计算 29712.1 结构稳定问题概述 29712.2 结构稳定分析的静力法 29912.2.1 有限自由度体系的临界荷载计算 29912.2.2 无限自由度体系的临界荷载计算 30212.3 结构稳定分析的能量法 30612.3.1 有限自由度体系临界荷载计算 30612.3.2 无限自由度体系临界荷载计算 309*12.4 平面刚架稳定分析的矩阵位移法 312习题 319习题参考答案 321索引 330参考文献 339