結(jié)構(gòu)力學(xué)（上）

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材：結(jié)構(gòu)力學(xué)（上）（第4版）》系統(tǒng)全面介紹了結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)知識(shí)，本書的適用對(duì)象為普通高等學(xué)校土木工程專業(yè)（即“大土木”）各類專門化方向的本科學(xué)生，也可供參加高等教育自學(xué)考試的學(xué)生、考研的學(xué)生和參加注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試的人員以及有關(guān)工程技術(shù)人員閱讀參考。

作者簡(jiǎn)介

包世華，清華大學(xué)土木工程系教授，中國力學(xué)學(xué)會(huì)《工程力學(xué)》雜志編委，中國建筑學(xué)會(huì)高層建筑結(jié)構(gòu)委員會(huì)委員。1985～1986年為美國伊里諾伊大學(xué)土木工程系訪問學(xué)者，1991～1993年為香港理工大學(xué)土木與結(jié)構(gòu)系研究員。長期從事結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、能量原理及有限元、板殼結(jié)構(gòu)、薄壁桿件結(jié)構(gòu)和高層建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作。出版教材和專著30部。教材有《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)教程》等，分別于1987年獲建設(shè)部優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)，1988年、1992年獲國家教委優(yōu)秀教材獎(jiǎng)，1998年獲教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，1999年獲國家級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2002年獲教育部全國優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。專著有《薄壁桿件結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算》、《新編高層建筑結(jié)構(gòu)》、《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算》等。在國內(nèi)外刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文130多篇。參加制定《薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》，其殼體研究成果被收入該規(guī)程。提出和創(chuàng)建了高層建筑結(jié)構(gòu)解析和半解析常微分方程求解器解法系列。1983年獲北京市科委技術(shù)成果獎(jiǎng)，1986年、1992年、1994年分別獲國家教委科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一、二、三等獎(jiǎng)。 辛克貴，清華大學(xué)土木工程系教授，博士生導(dǎo)師，北京市教學(xué)名師，中國力學(xué)學(xué)會(huì)《工程力學(xué)》雜志編委，中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)橋梁工程委員會(huì)副理事長，茅以升科技教育基金會(huì)常務(wù)理事。中國設(shè)備監(jiān)理協(xié)會(huì)常務(wù)理事，中國金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)模板與腳手架委員會(huì)專家組委員，中國模板協(xié)會(huì)專家委員會(huì)委員。長期從事結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、有限元方法、薄壁桿件結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。編寫和出版教材、著作5部：《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（上、下冊(cè)）、《結(jié)構(gòu)矩陣分析和程序設(shè)計(jì)》、《結(jié)構(gòu)分析實(shí)用程序》、《拱形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》，主要講授結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)課程，曾獲得北京市教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，國家級(jí)教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，是國家級(jí)精品課程和國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的主要成員。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議發(fā)表論文60余篇，曾獲得北京市學(xué)術(shù)成果獎(jiǎng)，國家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一、三等獎(jiǎng)，中國機(jī)械工業(yè)集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等。

書籍目錄

1緒論 1.1結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的分類 1.2結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)與方法 1.2.1結(jié)構(gòu)力學(xué)課程與其他課程的關(guān)系 1.2.2結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 1.3結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 1.3.1計(jì)算簡(jiǎn)圖及其選擇原則 1.3.2計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化要點(diǎn) 1.3.3結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖示例 1.4桿件結(jié)構(gòu)的分類 1.5荷載的分類 本章小結(jié) 思考題 2結(jié)構(gòu)的幾何組成分析 2.1幾何組成分析的目的、幾何不變體系和幾何可變體系 2.2自由度和約束的概念 2.2.1自由度 2.2.2約束 2.2.3約束代換和瞬鉸 2.2.4必要約束和多余約束 2.3幾何不變無多余約束的平面桿件體系的幾何組成規(guī)則 2.3.1一個(gè)點(diǎn)和一個(gè)剛片的連接 2.3.2平面內(nèi)兩個(gè)剛片的連接 2.3.3平面內(nèi)三個(gè)剛片的連接 2.3.4瞬變體系 2.4幾何組成分析舉例 2.5體系的計(jì)算自由度數(shù)公式 2.6結(jié)構(gòu)的幾何組成和靜定性的關(guān)系 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 3靜定梁 3.1靜定單跨梁的計(jì)算 3.1.1桿件截面內(nèi)力及正負(fù)號(hào)規(guī)定 3.1.2桿件截面內(nèi)力計(jì)算的方法——截面法 3.1.3荷載與內(nèi)力之間的微分關(guān)系 3.1.4內(nèi)力圖的繪制 3.2疊加法繪制直桿彎矩圖 3.2.1簡(jiǎn)支梁彎矩圖的疊加方法 3.2.2分段疊加法 3.3簡(jiǎn)支斜梁的計(jì)算 3.4靜定多跨梁約束力的計(jì)算與幾何組成 3.5靜定多跨梁內(nèi)力圖的繪制 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 4靜定剛架 4.1靜定平面剛架的幾何組成及特點(diǎn) 4.2靜定剛架支座反力的計(jì)算 4.3用截面法求靜定剛架桿端截面內(nèi)力 4.4靜定剛架內(nèi)力圖的繪制 4.4.1靜定剛架內(nèi)力圖繪制舉例 4.4.2靜定剛架內(nèi)力圖的繪制要點(diǎn) 4.5三鉸剛架及多層多跨靜定剛架的內(nèi)力圖 4.5.1三鉸剛架及多層多跨靜定剛架內(nèi)力圖的繪制 4.5.2剛架內(nèi)力圖的校核 4.6靜定空間剛架的計(jì)算 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 5三鉸拱 5.1三鉸拱的組成和類型 5.2在豎向荷載作用下三鉸拱的支座反力 5.3在豎向荷載作用下三鉸拱截面內(nèi)力的計(jì)算公式 5.4三鉸拱的受力特性 5.5三鉸拱的合理軸線 5.5.1在豎向荷載作用下三鉸拱的合理拱軸 5.5.2在沿徑向均勻分布荷載作用下三鉸拱的合理拱軸 5.6懸索 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 6靜定桁架和組合結(jié)構(gòu) 6.1桁架的特點(diǎn)和組成分類 6.1.1桁架計(jì)算簡(jiǎn)圖的假設(shè)及內(nèi)力特點(diǎn) 6.1.2桁架按幾何組成分類 6.1.3桁架桿件軸力正負(fù)號(hào)規(guī)定及斜桿軸力的表示 6.2結(jié)點(diǎn)法 6.3截面法 6.4結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用 6.5組合結(jié)構(gòu) 6.5.1組合結(jié)構(gòu)的組成與型式 6.5.2組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算 6.6靜定空間桁架 6.6.1空間桁架的應(yīng)用 6.6.2空間桁架的幾何組成 6.6.3空間桁架的計(jì)算方法 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 7靜定結(jié)構(gòu)總論 7.1靜定結(jié)構(gòu)受力分析的方法 7.2靜定結(jié)構(gòu)的一般性質(zhì) 7.3各種結(jié)構(gòu)型式的受力特點(diǎn) 7.3.1梁、拱、剛架和桁架的受力特點(diǎn) 7.3.2梁式桁架的型式與受力特性 7.4用零載法分析體系的幾何可變性 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 8影響線 8.1影響線的概念 8.2靜力法作靜定單跨梁影響線 8.2.1簡(jiǎn)支梁的影響線 8.2.2伸臂梁的影響線 8.3結(jié)點(diǎn)荷載作用下梁的影響線 8.4靜力法作桁架的影響線 8.5機(jī)動(dòng)法作靜定梁的影響線 8.5.1剛體體系的虛功原理 8.5.2機(jī)動(dòng)法作影響線的原理和步驟 8.5.3機(jī)動(dòng)法作簡(jiǎn)支梁的影響線 8.5.4機(jī)動(dòng)法作靜定多跨梁的影響線 8.6影響線的應(yīng)用 8.6.1計(jì)算影響量值 8.6.2可動(dòng)均布荷載的最不利布置 8.6.3移動(dòng)荷載的最不利位置 8.7公路、鐵路的標(biāo)準(zhǔn)荷載制及換算荷載 8.7.1公路、鐵路的標(biāo)準(zhǔn)荷載制 8.7.2換算荷載 8.8簡(jiǎn)支梁的包絡(luò)圖和絕對(duì)最大彎矩 8.8.1簡(jiǎn)支梁的包絡(luò)圖 8.8.2簡(jiǎn)支梁的絕對(duì)最大彎矩 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 9虛功原理和結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算 9.1位移計(jì)算概述 9.2虛功和虛功原理 9.2.1虛功 9.2.2剛體體系虛功原理的兩種應(yīng)用 9.2.3變形體體系的虛功原理 9.3單位荷載法計(jì)算位移和位移計(jì)算的一般公式 9.4荷載作用下的位移計(jì)算 9.4.1荷載作用下位移的計(jì)算公式及計(jì)算位移的步驟 9.4.2各類結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算公式 9.4.3荷載作用下位移計(jì)算舉例 9.5圖乘法 9.5.1圖乘法的計(jì)算公式 9.5.2圖乘的分段和疊加 9.5.3圖乘法位移計(jì)算舉例 9.6溫度作用時(shí)的位移計(jì)算 9.7支座移動(dòng)時(shí)的位移計(jì)算 9.8線性變形體系的互等定理 9.8.1功的互等定理 9.8.2位移互等定理 9.8.3反力互等定理 9.9空間剛架的位移計(jì)算公式 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 10力法 10.1超靜定結(jié)構(gòu)和超靜定次數(shù) 10.1.1超靜定結(jié)構(gòu) 10.1.2超靜定次數(shù)的確定 10.2力法的基本概念 10.2.1力法的基本未知量和基本體系 10.2.2力法的基本方程 10.3力法方程的典型形式 10.3.1兩次超靜定結(jié)構(gòu)的力法方程 10.3.2次超靜定結(jié)構(gòu)的力法方程 10.4超靜定梁、剛架和排架 10.4.1超靜定梁和剛架 10.4.2鉸接排架 10.5超靜定桁架和組合結(jié)構(gòu) 10.5.1超靜定桁架 10.5.2超靜定組合結(jié)構(gòu) 10.6對(duì)稱結(jié)構(gòu)的計(jì)算 10.6.1結(jié)構(gòu)和荷載的對(duì)稱性 10.6.2取對(duì)稱基本體系計(jì)算 10.6.3取半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算 10.7超靜定拱 10.7.1兩鉸拱計(jì)算 10.7.2對(duì)稱無鉸拱計(jì)算 10.8交叉梁系和超靜定空間剛架 10.8.1交叉梁系的計(jì)算 10.8.2超靜定空間剛架的計(jì)算 10.9溫度變化和支座移動(dòng)時(shí)超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 10.9.1溫度變化時(shí)的內(nèi)力計(jì)算 10.9.2支座移動(dòng)和支座為彈性支座*時(shí)的內(nèi)力計(jì)算 10.10超靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算 10.11超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算的校核 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 11位移法 11.1位移法的基本概念 11.2等截面直桿的形常數(shù)和載常數(shù) 11.2.1等截面直桿的形常數(shù) 11.2.2等截面直桿的載常數(shù) 11.3位移法的基本未知量和基本體系 11.3.1位移法的基本未知量 11.3.2位移法的基本體系 11.4位移法方程 11.4.1位移法方程的建立 11.4.2位移法方程的典型形式 11.5位移法計(jì)算連續(xù)梁和無側(cè)移剛架 11.6位移法計(jì)算有側(cè)移剛架和排架 11.7位移法計(jì)算對(duì)稱結(jié)構(gòu) 11.8支座位移和溫度變化時(shí)的計(jì)算 11.8.1支座位移和彈性支座時(shí)的計(jì)算 11.8.2溫度變化時(shí)的計(jì)算 11.9用直接平衡法建立位移法方程 11.9.1等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程 11.9.2用直接平衡法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu) 本章小結(jié) 思考題 習(xí)題 附錄習(xí)題答案 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   由以上討論可知，在原結(jié)構(gòu)基本未知量處，增加相應(yīng)的約束，就得到原結(jié)構(gòu)的基本體系。對(duì)于結(jié)點(diǎn)角位移，增加控制轉(zhuǎn)動(dòng)的約束；對(duì)于結(jié)點(diǎn)線位移，則增加控制結(jié)點(diǎn)線位移的約束，即支桿。這兩種約束的作用是相互獨(dú)立的。因此，基本體系與原結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于，增加了人為的約束，把原結(jié)構(gòu)變成一個(gè)被約束的單桿綜合體。下節(jié)將討論如何利用基本體系這一工具來建立位移法的基本方程。 11.4位移法方程 位移法的基本體系，在荷載與結(jié)點(diǎn)位移的共同作用下，如何才能轉(zhuǎn)化為原結(jié)構(gòu)呢？轉(zhuǎn)化的條件就是建立滿足平衡條件的位移法方程。為使位移法方程的表達(dá)式具有一般性，將基本未知量（角位移和獨(dú)立結(jié)點(diǎn)線位移）統(tǒng)一用△表示。 11.4.1 位移法方程的建立 剛架說明位移法方程的建立。該剛架只有一個(gè)剛結(jié)點(diǎn)C，基本未知量就是結(jié)點(diǎn)C的角位移△1，可在結(jié)點(diǎn)C施加控制轉(zhuǎn)動(dòng)的約束，得到基本體系。

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