《结构力学》是根据教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会制定的“结构力学课程教学基本要求(A类)”,结合结构力学教学、课程建设和教学改革的实践及成果编写的。
《结构力学》介绍了杆系结构的受力分析基本原理和方法,讨论了解各类结构的受力性能,培养学生结构分析与计算等方面的能力,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。全书分上下两册,共14章。上册共10章,为基本要求的基础部分,包括绪论、平面体系的几何组成分析、静定梁和静定刚架、静定拱式结构、静定平面桁架与组合结构、结构位移计算、力法、位移法、渐近法和影响线及其应用。下册共4章,为基本要求的专题部分,包括矩阵位移法、结构动力学、结构稳定计算和结构的极限荷载。
《结构力学》可作为高等学校土木、水利类等专业的教材,也可供有关专业和工程技术人员参考。
结构力学是土木工程、水利水电工程及相关专业的一门重要的专业基础课程,其主要任务是介绍杆系结构分析计算的基本概念、基本原理和基本方法,讨论各类结构的受力性能,培养学生结构分析与计算等方面的能力,为学习相关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。
结构的受力是一个很抽象的概念。我们能观察到力作用的结果,比如变形,可我们无法直接看到力的大小和传递,但它却时刻制约着结构的行为,就像人体中的血液,血液在身体里流淌,它时刻发挥着重要的作用。同样,结构受到外荷载作用时力在结构中传递,它一样关系到结构的安危。一个经过精心设计、受力合理的结构,可能巍然挺拔、高耸入云或虹桥卧波、跨江越海,历经千百年不朽,成为永久的丰碑。但一个力学性能缺乏深入研究的结构,可能在风雨中飘摇,甚至在建造时就胎死腹中。结构力学为设计人员提供了结构受力分析的基本理论和方法,使得在设计阶段就能对结构在各种可能情况下的力学行为有充分的了解,作出科学合理的结构设计。所以学习结构力学课程、掌握结构力学基本原理和方法是从事结构设计与建造的专业人员的基本修养,有着不可替代的作用。
本书按照循序渐进,由易到难方式编排。基本原理由浅入深,分析方法由简至繁,初学者可按一定顺序进行学习,以减少学习难度。本书上册是基础内容。第1章至第6章为结构分析基础理论,主要介绍结构分析任务、计算模型与假定,以及几何不变体系的组成规则,静定结构受力分析方法和位移计算理论,是学习结构力学课程和今后从事结构工程专业工作必要的基础;第7章到第9章主要介绍超静定结构分析基本理论,包括力法、位移法及近似计算方法,是结构力学的重要内容,不仅是土木工程结构的基本分析方法,也是解决实际工程问题的一般思路和方法;第10章主要讨论移动荷载作用下结构的受力分析方法和规律。本书下册是专题内容,是在掌握基础内容上的应用和提高,分别讨论了将经典理论与计算机计算相结合的矩阵位移法及结构动力学、结构稳定、极限荷载分析等内容。本书内容可根据不同专业教学要求与学习目标选用,带“*”部分为选学内容。
本书力求做到图文并茂,重点突出,便于理解。在静定结构部分重点帮助读者灵活运用结构力学基本原理,快速准确地解答静定结构问题。在超静定结构部分,要求读者深入理解超静定结构的分析思路和方法,掌握运用已有知识去认识未知事物的分析原理和方法。书中通过大量典型例题分析讲解,帮助读者理解和掌握结构力学的基本理论和分析方法,培养读者分析和解决实际问题的能力。
本书保留了求解超静定结构的渐近法。计算机技术问世以来的短短70多年时间已经引发了众多领域深刻的变化,结构的力学分析也不例外。现代计算机程序能为复杂的结构提供快速高效的分析,渐近法作为传统的结构受力分析的实用方法的作用受到质疑。编者认为,结构工程师在进行设计时,必须先清楚地了解拟定结构的力学行为。尽管计算机可以模拟各种可能的情况,为结构工程师提供大量计算数据,但结构工程师如果缺乏结构分析基础知识,缺少对结构主要特性的理解,就无法判断所获得的数值结果的准确性,如果对结构的力学性能认识不足或出现偏差,可能会造成难以挽回的损失。渐近法所提供的实用分析方法和思路,对培养工程师的结构定性分析能力有很好的帮助,有助于对计算机分析结果进行更为准确的判断。
第11章 矩阵位移法
§11-1 概述
§11-2 单元刚度方程
§11-3 单元刚度矩阵的坐标转换
§11-4 结构的整体分析
§11-5 非结点荷载的处理及杆端力的计算
§11-6 矩阵位移法的计算步骤及算例
习题
第12章 结构动力学
§12-1 概述
§12-2 结构的动力自由度
§12-3 单自由度体系的振动方程建立
§12-4 单自由度体系的自由振动
§12-5 阻尼对自由振动的影响
§12-6 单自由度体系的强迫振动
§12-7 多自由度体系的自由振动
§12-8 多自由度体系的强迫振动
§12-9 无限自由度体系的自由振动
§12-10 频率的近似计算
习题
第13章 结构的稳定计算
§13-1 概述
§13-2 用静力法确定临界荷载
§13-3 用能量法确定临界荷载
§13-4 具有弹性支座的压杆稳定
§13-5 变截面压杆的稳定
§13-6 剪力对临界荷载的影响
§13-7 组合压杆的稳定
§13-8 弹性介质上压杆的稳定
§13-9 圆环及拱的稳定
§13-10 窄条梁的稳定
§13-11 用矩阵位移法计算刚架的稳定
习题
第14章 结构的极限荷载
§14-1 概述
§14-2 极限弯矩和塑性铰
§14-3 单跨超静定梁的极限荷载
§14-4 比例加载时有关极限荷载的几个定理
§14-5 计算极限荷载的穷举法和试算法
§14-6 连续梁的极限荷载
§14-7 刚架的极限荷载
习题
参考文献