概念結(jié)構(gòu)力學(xué)

前言

產(chǎn)生撰寫拙著的沖動，源于2003年春季的一次研究生復(fù)試。筆試部分有這樣一道題：一根簡支的三跨連續(xù)梁，在其中一跨中點受集中荷載作用，要求畫出結(jié)構(gòu)彎矩圖與變形趨勢圖。判卷的時候，我驚訝地發(fā)現(xiàn)，這些殺出考研重圍的優(yōu)秀年輕人，沒有一個能完整、準(zhǔn)確地回答此題。有的彎矩圖形狀正確，但變形趨勢圖錯誤；有的變形趨勢正確，但與彎矩圖脫節(jié)；還有的留下一堆沒有系數(shù)的公式，更多的則是大片空白。如果時光倒退20年，要我參加這樣的考試，遇到這樣“另類的題目”，其結(jié)果肯定也一樣。當(dāng)時只是感覺高校的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)有些不對勁，但不知問題出在哪里。2004年春天，我偶然接觸到林同炎先生的《結(jié)構(gòu)概念與體系》一書，如醍醐灌頂，恍然大悟：原來，結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用之間存在空白！建筑師與結(jié)構(gòu)師之間，工程結(jié)構(gòu)教學(xué)與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計之間，計算結(jié)構(gòu)力學(xué)與經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)之間，存在很大的空白，需要有人在結(jié)合部位做工作。泛言之，教育的空白也無處不在。自那以后，本人發(fā)揚“無知者無畏”的精神，在學(xué)生們的鼓勵下，開始了“概念結(jié)構(gòu)力學(xué)”的教學(xué)與寫作，以期為縮小結(jié)構(gòu)力學(xué)的“經(jīng)典理論”與“數(shù)值計算”之間的距離盡綿薄之力。

內(nèi)容概要

本書以簡單結(jié)構(gòu)位移判斷與位移計算為基礎(chǔ)，導(dǎo)出常用“基本超靜定結(jié)構(gòu)”的特征位移值與反力值，利用上述特征值，并通過從整體上“強化結(jié)構(gòu)受力”與“弱化結(jié)構(gòu)受力”等方式，介紹判斷復(fù)雜結(jié)構(gòu)受力與變形的幾種方法。這些方法可以幫助讀者在單一荷載下得到結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位受力與變形的近似值；利用疊加原理，也可近似得到復(fù)雜結(jié)構(gòu)在水平荷載體系與垂直荷載體系，以及位移荷載和溫度荷載下的受力判斷。    本書可作為高等院校建筑、土木、水利等專業(yè)本科生與研究生的教材，也可供建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)分析類工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　概念結(jié)構(gòu)力學(xué)導(dǎo)論　1.1　概念結(jié)構(gòu)力學(xué)的興起　1.2　結(jié)構(gòu)力學(xué)三大分支的關(guān)系　1.3　概念結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)　1.4　概念結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)方法第2章　結(jié)構(gòu)位移計算基本理論　2.1　變形體虛功原理　　2.1.1　變形體虛功原理的概念　　2.1.2　變形體位移計算　　2.1.3　互等定理　2.2　結(jié)構(gòu)位移計算的單位荷載法　2.3　結(jié)構(gòu)位移計算的圖乘法　2.4　溫度變化下的剛架位移　2.5　基于圖乘法的結(jié)構(gòu)位移趨勢判斷第3章　簡單結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形　3.1　靜定梁內(nèi)力與變形　　3.1.1　梁的內(nèi)力與變形的關(guān)系　　3.1.2　梁的位移計算　　3.1.3　梁位移公式的應(yīng)用　3.2　靜定框架內(nèi)力與變形　3.3　桁架內(nèi)力與變形　　3.3.1　桁架的構(gòu)成與剛度　　3.3.2　桁架位移來源的分析　　3.3.3　桁架零桿的識別方法　3.4　三鉸拱支座反力與拱結(jié)構(gòu)變形趨勢　　3.4.1　拱支座反力與內(nèi)力　　3.4.2　三鉸拱的變形第4章　基本超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形　4.1　基本超靜定結(jié)構(gòu)　　4.1.1　一次超靜定結(jié)構(gòu)　　4.1.2　一次超靜定結(jié)構(gòu)　4.2　工程實際中的基本超靜定結(jié)構(gòu)　　4.2.1　溫度荷載　　4.2.2　彈性支撐　　4.2.3　支座移動　　4.2.4　支座轉(zhuǎn)動　　4.2.5　結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動　4.3　標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)角位移公式集成第5章　一般荷載下結(jié)構(gòu)受力判斷　5.1　F面剛架　　5.1.1　一般荷載下的平面剛架　　5.1.2　位移荷載下平面剛架的受力分析　　5.1.3　溫度荷載的作用　5.2　F面桁架　　5.2.1　平面桁架基本超靜定結(jié)構(gòu)　　5.2.2　復(fù)雜超靜定桁架受力規(guī)律判斷　　5.2.3　支座位移下超靜定平面桁架　5.3　超靜定梁　　5.3.1　一般荷載作用　　5.3.2　位移荷載作用　5.4　單跨拱結(jié)構(gòu)　　5.4.1　兩鉸拱承受單一集中荷載　　5.4.2　兩鉸拱承受單一均布荷載　　5.4.3　兩端固支拱承受單一集中荷載　　5.4.4　支座位移荷載下兩端固支拱的受力分析　　5.4.5　溫度荷載下兩端固支拱的受力分析第6章　移動荷載下結(jié)構(gòu)受力規(guī)律判斷　6.1　靜定結(jié)構(gòu)影響線　6.2　超靜定結(jié)構(gòu)影響線　6.3　位移反力互等定理的應(yīng)用　　6.3.1　基本超靜定結(jié)構(gòu)影響線　　6.3.2　連續(xù)梁反力與內(nèi)力影響線　　6.3.3　剛架內(nèi)力與反力影響線　　6.3.4　結(jié)構(gòu)位移影響線第7章　復(fù)雜結(jié)構(gòu)的近似計算方法　7.1　規(guī)則框架近似計算　　7.1.1　垂直荷載作用　　7.1.2　水平荷載作用　　7.1.3　位移荷載下復(fù)雜剛架的受力判斷　7.2　剛桁架的受力與變形判斷　　7.2.1　結(jié)構(gòu)最大內(nèi)力估算　　7.2.2　剛桁架垂直剛度加固方法　7.3　具有拉桿拱的近似計算　　7.3.1　拉桿在拱下部　　7.3.2　拉桿在拱中部第8章　結(jié)構(gòu)概念的形成與應(yīng)用　8.1　高層建筑的整體概念　8.2　大跨建筑的整體概念附錄A　力法附錄B　位移法附錄C　定性判斷法附錄D　北京航空航天大學(xué)土木系近年《結(jié)構(gòu)力學(xué)》(上冊)考試試題2003年試卷2005年試卷2007年試卷2009年試卷附錄E　考試試題參考答案2003年試卷答案2005年試卷答案2007年試卷答案2009年試卷答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：設(shè)計者常常只能借助計算機來完成計算。這個計算過程涉及很多因素，除了原理、方法、軟件、結(jié)構(gòu)和荷載外，還有設(shè)計者自己的某些主觀因素，難免導(dǎo)致計算結(jié)果的錯誤。檢驗這些錯誤的工具，不能是原理與方法（經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)），也不能是計算機（計算結(jié)構(gòu)力學(xué)），只能是工程師自己。所以，概念判斷（概念結(jié)構(gòu)力學(xué)）能力的提升，便成為一名合格土木工程師的必要訓(xùn)練環(huán)節(jié)。在判斷結(jié)構(gòu)受力規(guī)律與變形趨勢的能力不斷提高的前提下，設(shè)計者不僅可以方便地評價一個結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)劣，而且還可讓概念設(shè)計理念深入到方案設(shè)計中。在方案形成初期，就能識別結(jié)構(gòu)的水平承力體系與垂直承力體系的有效性，能夠有目的地關(guān)注這兩個分體系之間的連接關(guān)系，既不至于讓構(gòu)件性質(zhì)等細節(jié)內(nèi)容干擾設(shè)計者從大局上把握結(jié)構(gòu)的整體性與協(xié)調(diào)性，也不至于必須依賴計算才能清除結(jié)構(gòu)體系中多余的東西，從而使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計周期大為縮短。要達到這個目標(biāo)，僅靠概念結(jié)構(gòu)力學(xué)提供的內(nèi)容當(dāng)然不夠；但有了概念結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)之后，在建筑方案制訂階段，結(jié)構(gòu)工程師之間的溝通質(zhì)量與設(shè)計質(zhì)量必將明顯提高。

編輯推薦

《概念結(jié)構(gòu)力學(xué)》為北京市高等教育精品教材立項項目。

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