结构力学

　　本书主要是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。

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目    录

第1章  绪论 1
1.1  结构力学的研究对象和任务 1
1.1.1  工程结构的概念与类型 1
1.1.2  结构力学的任务和研究方法 2
1.2  结构计算简图 3
1.2.1  结构计算简图的概念与简化
原则 3
1.2.2  结构计算简化的内容 3
1.2.3  结构计算简图示例 6
1.3  杆件结构的分类 7
1.4  荷载的分类 9
思考题 10
第2章  平面体系的几何构造分析 11
2.1  基本概念 11
2.1.1  自由度 12
2.1.2  刚片 12
2.1.3  约束 12
2.1.4  必要约束和多余约束 13
2.1.5  虚铰 14
2.2  平面几何不变体系的组成规律 14
2.2.1  三个基本规律 14
2.2.2  瞬变体系 15
2.2.3  无穷远处的瞬铰 16
2.2.4  几何组成分析要点 17
2.3  平面体系几何组成分析示例 18
2.4  平面杆件体系的计算自由度 19
思考题 23
习题 24
第3章  静定结构的内力计算 26
3.1  概述 26
3.1.1  杆件横截面上的内力和符号
规定 27
3.1.2  荷载与内力之间的微分关系
和增量关系 27
3.1.3  分段叠加法作弯矩图 28
3.2  静定梁 31
3.3  平面刚架 36
3.3.1  概述 36
3.3.2  刚架的内力计算 37
3.4  静定拱 41
3.4.1  概述 41
3.4.2  三铰拱的计算 42
3.4.3  三铰拱的合理拱轴线 47
3.5  平面桁架 49
3.5.1  桁架的特点和几何组成 49
3.5.2  结点法 50
3.5.3  截面法 52
3.5.4  结点法和截面法的
联合应用 54
3.6  组合结构 55
3.7  静定结构的一般性质 58
3.7.1  静定结构约束力解答的
唯一性 58
3.7.2  静定结构的导出性质 58
思考题 61
习题 61
第4章  虚功原理和结构的位移计算 69
4.1  概述 69
4.2  变形体系的虚功原理 70
4.3  结构位移计算的一般公式 73
4.4  静定结构在荷载作用下的位移计算 75
4.5  图乘法 80
4.6  温度变化和支座移动下静定结构的
位移计算 86
4.6.1  温度变化时的位移计算 86
4.6.2  支座移动时的位移计算 89
4.7  互等定理 90
4.7.1  功的互等定理 91
4.7.2  位移互等定理 91
4.7.3  反力互等定理 92
4.7.4  位移反力互等定理 93
思考题 94
习题 94
第5章  力法 98
5.1  超静定结构的概念和超静定次数 98
5.1.1  超静定结构的概念 98
5.1.2  超静定次数 98
5.2  力法的基本原理及典型方程 100
5.2.1  力法的基本原理 100
5.2.2  力法的典型方程 102
5.3  力法计算示例 105
5.3.1  超静定梁和超静定刚架 105
5.3.2  超静定桁架 110
5.3.3  超静定排架 112
5.3.4  超静定组合结构 114
5.4  对称结构的计算 115
5.4.1  选取对称的基本结构 115
5.4.2  选择对称或反对称的荷载 116
5.4.3  取半边结构计算 118
5.5  温度变化和支座移动时超静定结构的
计算 121
5.5.1  温度变化时超静定结构的内力
计算 122
5.5.2  支座移动时超静定结构的内力
计算 123
5.6  超静定结构的位移计算 126
5.7  超静定结构内力图校核和特性 128
5.7.1  超静定结构最后内力图的
校核 128
5.7.2  超静定结构的特性 131
思考题 132
习题 132
第6章  位移法 137
6.1  位移法的基本原理及基本方程 137
6.2  等截面杆件的转角位移方程 139
6.2.1  等截面直杆的形常数和
载常数 139
6.2.2  等截面直杆的转角位移
方程 142
6.3  位移法的基本未知量 144
6.4  位移法计算示例 147
6.4.1  无侧移刚架的计算 147
6.4.2  有侧移刚架的计算 149
6.5  位移法的基本体系和典型方程 151
6.5.1  基本体系的概念 151
6.5.2  位移法的典型方程 152
6.5.3  位移法典型方程的
应用举例 154
6.6  位移法计算对称结构 158
6.7  温度变化和支座移动时的
结构计算 160
思考题 162
习题 163
第7章  渐近法 167
7.1  概述 167
7.2  力矩分配法的基本概念 167
7.2.1  转动刚度 167
7.2.2  分配系数 168
7.2.3  传递系数 169
7.3  力矩分配法的基本运算 170
7.4  多结点无侧移结构的计算 172
7.5  力矩分配法和位移法的联合应用 174
7.6  对称性的利用 176
7.7  无剪力分配法 177
7.7.1  无剪力分配法的适用条件 178
7.7.2  剪力静定杆的固端弯矩 178
7.7.3  剪力静定杆的转动刚度和
传递系数 179
7.8  剪力分配法 181
思考题 187
习题 188

第8章  影响线及其应用 191
8.1  移动荷载和影响线的概念 191
8.2  用静力法作静定梁的影响线 192
8.3  用机动法作静定梁的影响线 198
8.4  结点荷载作用下的静定梁影响线 202
8.5  静力法作静定桁架的影响线 203
8.6  超静定结构的影响线 206
8.7  影响线的应用 209
思考题 219
习题 219
第9章  矩阵位移法 224
9.1  概述 224
9.2  局部坐标系下的单元刚度矩阵 225
9.3  整体坐标系下单元刚度矩阵 231
9.4  连续梁的整体刚度矩阵 235
9.5  刚架的整体刚度矩阵 244
9.6  等效结点荷载 250
9.7  矩阵位移法计算实例 254
思考题 263
习题 264
第10章  结构动力计算基础 266
10.1   概述 266
10.1.1  结构动力计算的特点和
内容 266
10.1.2  动力荷载的分类 266
10.1.3  结构的振动自由度 267
10.2  单自由度体系无阻尼自由振动 268
10.2.1  运动微分方程的建立 268
10.2.2  运动分析 270
10.3  单自由度体系无阻尼受迫振动 272
10.3.1  简谐荷载 273
10.3.2  一般动力荷载 278
10.4  单自由度体系有阻尼自由振动 281
10.5  单自由度体系有阻尼受迫振动 284
10.5.1  简谐荷载 284
10.5.2  一般动力荷载 286

10.6  多自由度体系的自由振动 287
10.6.1  体系运动方程的建立 287
10.6.2  频率和主振型 289
10.7  多自由度体系在简谐荷载作用下的
受迫振动 295
10.8  结构频率的近似计算方法 299
10.8.1  能量法 299
10.8.2  集中质量法 302
思考题 303
习题 303
第11章  结构的极限荷载与
?弹性稳定 307
11.1  概述 307
11.2  基本概念 308
11.2.1  极限弯矩 308
11.2.2  塑性铰 309
11.2.3  极限荷载 310
11.2.4  稳定问题 310
11.3  比例加载一般规律 313
11.3.1  比例加载的含义及
相关假设 313
11.3.2  可破坏荷载和可接受荷载 313
11.3.3  比例加载的一般定理
及其证明 314
11.4  超静定结构的极限荷载计算 315
11.4.1  单跨超静定梁的极限荷载 315
11.4.2  多跨连续梁的极限荷载 318
11.4.3  刚架的极限荷载 320
11.5  压杆的临界荷载 323
11.5.1  静力法确定弹性压杆的
临界荷载 323
11.5.2  能量法确定弹性压杆的
临界荷载 327
思考题 333
习题 333
部分习题答案 337
参考文献 348