内容简介

本书主要根据高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及结构力学课程教学大纲的要求编写的。全书内容包括绪论、平面体系的几何构造分析、静定结构的内力计算、虚功原理和结构的位移计算、力法、位移法、渐近法、影响线及其应用、矩阵位移法、结构动力计算基础、结构的极限荷载与弹性稳定等。

  本书既可作为高等学校教材，供土木工程专业本科生使用，也可供研究生参考使用，还可作为专业书籍供建筑设计工作者、桥梁设计工作者和力学研究者等人员参考。

 

前    言

　　本书以教育部高等学校力学基础课程教学指导委员会制订的"结构力学课程教学基本要求"为依据，着重培养学生分析问题、解决问题的能力。本书可作为独立学院土木工程专业、土木建筑类及其他专业的教学用书，也可供从事土木工程勘测、设计、施工、监理、科研和管理等相关人员的学习参考。

　　"结构力学"是土木工程专业一门重要的专业基础课。它以"高等数学""理论力学""材料力学"等课程为基础；同时，它又是"混凝土结构设计原理""钢结构设计原理""土力学与地基基础""结构抗震""砌体结构"等专业课程的基础。该课程在专业基础课与专业课之间起着承上启下的作用。本书在选择和编写教材内容时，根据独立学院的整体建设规划目标及发展方向，针对独立学院的学生编写。独立学院的人才培养目标是以通识教育为基础，培养学生理论联系实际，用其所掌握的知识和技术解决实际问题的能力。本书重点突出，内容简单扼要，既方便教师教学，也方便学生自学。本书为土木工程专业学生编写，未编写动力学部分。

　　本书由北京科技大学天津学院教师王邵臻、艾海英担任主编，北京科技大学天津学院教师石晓娟、杨建功担任副主编，北京科技大学刘胜富教授担任主审。本书第5章、第10章由王邵臻编写，第6章、第8章由艾海英编写，第1～4章由石晓娟编写，第7章、第9章由杨建功编写。王邵臻负责全书统稿，汤华鑫负责制图和图片处理工作。

　　书中借用的图片、图标的作者请与本书编写人员联系。由于编者水平有限，编写时间仓促，书中难免有疏漏、不足乃至错误之处，恳请广大读者批评指正，以利修订及更正。感谢大家对本教材的关心和支持。

　　

 

　　                            编  者      

目    录

 

第1章  绪论 1

1.1  结构力学的研究对象、任务和学习

方法 1

1.2  荷载的分类 2

1.2.1  按荷载分布情况分类 3

1.2.2  按作用时间久暂分类 3

1.2.3  按荷载性质分类 3

1.3  结构的计算简图 4

1.3.1  结构体系的简化 4

1.3.2  杆件的简化 4

1.3.3  结点的简化 4

1.3.4  支座的简化 6

1.3.5  荷载的简化 7

1.4  结构的分类 9

1.4.1  按空间观点分类 9

1.4.2  按几何特征分类 10

1.4.3  按内力是否静定分类 11

1.4.4  杆件结构的分类 12

复习思考题 14

第2章  平面体系的机动分析 15

2.1  概述 15

2.1.1  不同联结装置对体系的约束

作用 17

2.1.2  体系自由度的计算公式 18

2.2  几何不变体系的基本组成规则 19

2.2.1  两刚片之间的联结 19

2.2.2  三刚片相互联结 20

2.2.3  二元体的概念 21

2.3  瞬变体系 22

2.4  机动分析示例 24

复习思考题 28

习题 29

第3章  静定梁与静定刚架 33

3.1  单跨静定梁 33

3.1.1  单跨静定梁的类型及反力 33

3.1.2  用截面法求梁的内力 34

3.1.3  利用直杆段的平衡微分关系

作内力图 34

3.1.4  用"拟简支梁区段叠加法"

绘制弯矩图 35

3.1.5  斜梁的受力分析 38

3.2  多跨静定梁 41

3.3  静定平面刚架 45

3.3.1  单体刚架 46

3.3.2  三铰刚架 50

3.3.3  具有基本-附属关系的刚架 51

复习思考题 54

习题 55

第4章  静定拱 61

4.1  概述 61

4.2  三铰拱的内力计算 62

4.2.1  支座反力计算 63

4.2.2  内力计算 64

4.3  三铰拱的合理拱轴线 68

4.3.1  三铰拱的压力线 68

4.3.2  合理拱轴的概念 70

复习思考题 72

习题 72

第5章  静定平面桁架和组合结构 75

5.1  概述 75

5.2  结点法求解静定平面桁架 77

5.3  截面法求解静定平面桁架 80

5.3.1  力矩方程法 80

5.3.2  投影方程法 81

5.4  联合法求解静定平面桁架 82

5.5  组合结构的计算 85

复习思考题 88

习题 88

第6章  结构的位移计算 93

6.1  概述 93

6.1.1  结构的位移 93

6.1.2  计算结构位移的目的 94

6.2  变形体系的虚功原理 94

6.2.1  功、实功、虚功 94

6.2.2  变形体系虚功原理的推导 96

6.3  位移计算的一般公式(单位荷载法) 98

6.4  荷载作用下静定结构的位移计算 100

6.5  图乘法 104

6.6  温度变化时静定结构的位移计算 110

6.7  支座移动时静定结构的位移计算 112

6.8  线弹性结构的互等定理 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

复习思考题 115

习题 117

第7章  力法 121

7.1  超静定结构的概念和超静定次数的

确定 121

7.1.1  超静定结构的概念 121

7.1.2  超静定次数的确定 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  用力法计算超静定梁和刚架 129

7.3.1  超静定梁的计算 129

7.3.2  超静定刚架的计算 132

7.4  用力法计算超静定桁架和组合

结构 135

7.4.1  超静定桁架的计算 135

7.4.2  超静定组合结构的计算 136

7.5  两铰拱及系杆拱 138

7.5.1  两铰拱的计算 138

7.5.2  系杆拱的计算 140

7.6  最后内力图的校核 142

7.7  温度变化时和支座移动时超静定

结构的计算 145

7.7.1  温度变化时超静定结构的

计算 145

7.7.2  支座移动时超静定结构的

计算 147

7.8  对称性的利用 149

7.8.1  结构和荷载的对称性 150

7.8.2  对称结构承受对称荷载 150

7.8.3  对称结构承受反对荷载 152

7.9  超静定结构的位移计算 156

复习思考题 159

习题 160

第8章  位移法 165

8.1  位移法的基本概念 165

8.2  等截面直杆的转角位移方程 166

8.2.1  两端为固定端的单跨

超静定梁 167

8.2.2  一端固定、一端铰支的单跨

超静定梁 172

8.2.3  一端固定、一端为滑动支座的

单跨超静定梁 172

8.3  基本未知量数目的确定 173

8.4  位移法的典型方程及计算步骤 174

8.5  位移法应用举例 177

8.6  直接利用平衡条件建立位移法

方程 182

8.7  对称性的利用 183

8.7.1  奇数跨对称结构 183

8.7.2  偶数跨对称结构 184

复习思考题 185

习题 186

第9章  渐近法 191

9.1  概述 191

9.2  力矩分配法的基本原理 192

9.2.1  力矩分配法中的几个概念 192

9.2.2  单结点力矩分配 194

9.3  用力矩分配法计算连续梁和无侧移

刚架 198

9.4  无剪力分配法 203

9.4.1  无剪力分配法的应用条件 203

9.4.2  剪力静定杆的固端弯矩 204

9.4.3  零剪力杆件的转动刚度和传递

系数 205

9.5  剪力分配法 207

9.5.1  柱顶有水平荷载作用的铰结

排架 207

9.5.2  横梁刚度无限大时刚架的剪力

分配 209

9.5.3  柱间有水平荷载作用时的

计算 210

复习参考题 212

习题 213

第10章  影响线及其应用 217

10.1  概述 217

10.2  用静力法绘制静定结构的影响线 218

10.2.1  简支梁的影响线 218

10.2.2  外伸梁的影响线 220

10.2.3  内力影响线与内力图比较 223

10.3  用机动法绘制影响线 223

10.4  间接荷载作用下的影响线 226

10.5  桁架的影响线 228

10.6  利用影响线求量值 231

10.6.1  集中荷载位置固定时利用

 影响线求某量值 232

10.6.2  分布荷载位置固定时利用

 影响线求某量值 232

10.6.3  当集中荷载与均布荷载同时

 作用时利用影响线求某

 量值 233

10.7  最不利荷载位置 234

10.7.1  移动均布荷载作用时最不利

 荷载位置 234

10.7.2  移动集中荷载作用时最不利

 荷载位置 235

10.8  简支梁的绝对最大弯矩及内力

 包络图 240

10.8.1  简支梁的绝对最大弯矩 240

10.8.2  简支梁的内力包络图 241

10.9  超静定结构影响线作法概述 243

10.9.1  静力法绘制超静定结构的

 影响线 243

10.9.2  机动法绘制超静定结构的

 影响线 244

10.10  连续梁的内力包络图 245

复习思考题 248

习题 249

参考文献 253