《結(jié)構(gòu)力學》是根據(jù)教育部高等學校力學教學指導委員會力學基礎課程教學指導分委員會制定的“結(jié)構(gòu)力學課程教學基本要求(A類)”,結(jié)合結(jié)構(gòu)力學教學、課程建設和教學改革的實踐及成果編寫的。
《結(jié)構(gòu)力學》介紹了桿系結(jié)構(gòu)的受力分析基本原理和方法,討論了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能,培養(yǎng)學生結(jié)構(gòu)分析與計算等方面的能力,為學習有關(guān)專業(yè)課程以及進行結(jié)構(gòu)設計和科學研究打好力學基礎。全書分上下兩冊,共14章。上冊共10章,為基本要求的基礎部分,包括緒論、平面體系的幾何組成分析、靜定梁和靜定剛架、靜定拱式結(jié)構(gòu)、靜定平面桁架與組合結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)位移計算、力法、位移法、漸近法和影響線及其應用。下冊共4章,為基本要求的專題部分,包括矩陣位移法、結(jié)構(gòu)動力學、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算和結(jié)構(gòu)的極限荷載。
《結(jié)構(gòu)力學》可作為高等學校土木、水利類等專業(yè)的教材,也可供有關(guān)專業(yè)和工程技術(shù)人員參考。
結(jié)構(gòu)力學是土木工程、水利水電工程及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,其主要任務是介紹桿系結(jié)構(gòu)分析計算的基本概念、基本原理和基本方法,討論各類結(jié)構(gòu)的受力性能,培養(yǎng)學生結(jié)構(gòu)分析與計算等方面的能力,為學習相關(guān)專業(yè)課程以及進行結(jié)構(gòu)設計和科學研究打好力學基礎。
結(jié)構(gòu)的受力是一個很抽象的概念。我們能觀察到力作用的結(jié)果,比如變形,可我們無法直接看到力的大小和傳遞,但它卻時刻制約著結(jié)構(gòu)的行為,就像人體中的血液,血液在身體里流淌,它時刻發(fā)揮著重要的作用。同樣,結(jié)構(gòu)受到外荷載作用時力在結(jié)構(gòu)中傳遞,它一樣關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安危。一個經(jīng)過精心設計、受力合理的結(jié)構(gòu),可能巍然挺拔、高聳入云或虹橋臥波、跨江越海,歷經(jīng)千百年不朽,成為永久的豐碑。但一個力學性能缺乏深入研究的結(jié)構(gòu),可能在風雨中飄搖,甚至在建造時就胎死腹中。結(jié)構(gòu)力學為設計人員提供了結(jié)構(gòu)受力分析的基本理論和方法,使得在設計階段就能對結(jié)構(gòu)在各種可能情況下的力學行為有充分的了解,作出科學合理的結(jié)構(gòu)設計。所以學習結(jié)構(gòu)力學課程、掌握結(jié)構(gòu)力學基本原理和方法是從事結(jié)構(gòu)設計與建造的專業(yè)人員的基本修養(yǎng),有著不可替代的作用。
本書按照循序漸進,由易到難方式編排。基本原理由淺入深,分析方法由簡至繁,初學者可按一定順序進行學習,以減少學習難度。本書上冊是基礎內(nèi)容。第1章至第6章為結(jié)構(gòu)分析基礎理論,主要介紹結(jié)構(gòu)分析任務、計算模型與假定,以及幾何不變體系的組成規(guī)則,靜定結(jié)構(gòu)受力分析方法和位移計算理論,是學習結(jié)構(gòu)力學課程和今后從事結(jié)構(gòu)工程專業(yè)工作必要的基礎;第7章到第9章主要介紹超靜定結(jié)構(gòu)分析基本理論,包括力法、位移法及近似計算方法,是結(jié)構(gòu)力學的重要內(nèi)容,不僅是土木工程結(jié)構(gòu)的基本分析方法,也是解決實際工程問題的一般思路和方法;第10章主要討論移動荷載作用下結(jié)構(gòu)的受力分析方法和規(guī)律。本書下冊是專題內(nèi)容,是在掌握基礎內(nèi)容上的應用和提高,分別討論了將經(jīng)典理論與計算機計算相結(jié)合的矩陣位移法及結(jié)構(gòu)動力學、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、極限荷載分析等內(nèi)容。本書內(nèi)容可根據(jù)不同專業(yè)教學要求與學習目標選用,帶“*”部分為選學內(nèi)容。
本書力求做到圖文并茂,重點突出,便于理解。在靜定結(jié)構(gòu)部分重點幫助讀者靈活運用結(jié)構(gòu)力學基本原理,快速準確地解答靜定結(jié)構(gòu)問題。在超靜定結(jié)構(gòu)部分,要求讀者深入理解超靜定結(jié)構(gòu)的分析思路和方法,掌握運用已有知識去認識未知事物的分析原理和方法。書中通過大量典型例題分析講解,幫助讀者理解和掌握結(jié)構(gòu)力學的基本理論和分析方法,培養(yǎng)讀者分析和解決實際問題的能力。
本書保留了求解超靜定結(jié)構(gòu)的漸近法。計算機技術(shù)問世以來的短短70多年時間已經(jīng)引發(fā)了眾多領(lǐng)域深刻的變化,結(jié)構(gòu)的力學分析也不例外。現(xiàn)代計算機程序能為復雜的結(jié)構(gòu)提供快速高效的分析,漸近法作為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)受力分析的實用方法的作用受到質(zhì)疑。編者認為,結(jié)構(gòu)工程師在進行設計時,必須先清楚地了解擬定結(jié)構(gòu)的力學行為。盡管計算機可以模擬各種可能的情況,為結(jié)構(gòu)工程師提供大量計算數(shù)據(jù),但結(jié)構(gòu)工程師如果缺乏結(jié)構(gòu)分析基礎知識,缺少對結(jié)構(gòu)主要特性的理解,就無法判斷所獲得的數(shù)值結(jié)果的準確性,如果對結(jié)構(gòu)的力學性能認識不足或出現(xiàn)偏差,可能會造成難以挽回的損失。漸近法所提供的實用分析方法和思路,對培養(yǎng)工程師的結(jié)構(gòu)定性分析能力有很好的幫助,有助于對計算機分析結(jié)果進行更為準確的判斷。
第11章 矩陣位移法
§11-1 概述
§11-2 單元剛度方程
§11-3 單元剛度矩陣的坐標轉(zhuǎn)換
§11-4 結(jié)構(gòu)的整體分析
§11-5 非結(jié)點荷載的處理及桿端力的計算
§11-6 矩陣位移法的計算步驟及算例
習題
第12章 結(jié)構(gòu)動力學
§12-1 概述
§12-2 結(jié)構(gòu)的動力自由度
§12-3 單自由度體系的振動方程建立
§12-4 單自由度體系的自由振動
§12-5 阻尼對自由振動的影響
§12-6 單自由度體系的強迫振動
§12-7 多自由度體系的自由振動
§12-8 多自由度體系的強迫振動
§12-9 無限自由度體系的自由振動
§12-10 頻率的近似計算
習題
第13章 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算
§13-1 概述
§13-2 用靜力法確定臨界荷載
§13-3 用能量法確定臨界荷載
§13-4 具有彈性支座的壓桿穩(wěn)定
§13-5 變截面壓桿的穩(wěn)定
§13-6 剪力對臨界荷載的影響
§13-7 組合壓桿的穩(wěn)定
§13-8 彈性介質(zhì)上壓桿的穩(wěn)定
§13-9 圓環(huán)及拱的穩(wěn)定
§13-10 窄條梁的穩(wěn)定
§13-11 用矩陣位移法計算剛架的穩(wěn)定
習題
第14章 結(jié)構(gòu)的極限荷載
§14-1 概述
§14-2 極限彎矩和塑性鉸
§14-3 單跨超靜定梁的極限荷載
§14-4 比例加載時有關(guān)極限荷載的幾個定理
§14-5 計算極限荷載的窮舉法和試算法
§14-6 連續(xù)梁的極限荷載
§14-7 剛架的極限荷載
習題
參考文獻