目录 3 6-5图乘法 257 66温度作用时的位移计算 265 67用求解器进行位移计算 267 §6-8变形体的虚功原理 269 69应变能与应变余能 275 610能量偏导数定理 283 $611互等定理·… 287 6-12位移影响线 291 6-13方法论(2)——静定结构部分 292 614小结 297 6-15思考与讨论 300 习题 304 第二部分超静定结构 第7章力法 315 71超静定结构的组成和超静定次数 315 7-2力法的基本概念 318 73超静定刚架和排架 325 §74超静定桁架和组合结构 331 §75对称结构的计算 336 §76两铰拱 342 77无铰拱 349 §7-8由卡氏定理推导力法方程 359 79支座移动和温度改变时的计算 364 7-10超静定结构位移的计算 372 71!超静定结构计算的校核 375 712用求解器进行力法计算 378 7-13小结 380 7-14思考与讨论 381 习题 384 第8章位移法 393 81位移法的基本概念 393 8-2等截面杆件的刚度方程 397 83无侧移刚架的计算 404 84有侧移刚架的计算 408
4 目录 8-5位移法的基本体系 417 86对称结构的计算 422 §87支座位移和温度改变时的计算 427 88小结 431 89思考与讨论 432 习题 435 第9章渐近法及超静定力的影响线 443 9-1力矩分配法的基本概念 ………443 92多结点的力矩分配 450 93对称结构的计算 458 94无剪力分配法 461 95力矩分配法与位移法的联合应用 469 96超静定力的影响线 472 97连续梁的最不利荷载分布及内力包络图 477 $98用求解器求解一般的超静定结构 481 99小结 483 $9-10思考与讨论 484 习题 486 附录A《结构力学求解器》（学生版）介绍 494 附录B习题答案 503 附录C索引 515 主要参考书目 520 主编简介 521 编者简介 523
第1章 绪 记 “鲁个一一单“一一一单单不 1-1结柯力学的学科内容和教学要求§1-4荷载的分类 1-2结构的计算简图及简化要点§1-5方法论(1)—学习方法 §1·3杆件结构的分类 1-1结构力学的学科内容和教学要求 1.结构 建筑物和工程设施中承受、传递荷载而起骨架作用的部分称为工程结 构,简称为结构、房屋中的梁栏体系,水,L建筑物中的闸门和水坝,公路和 铁路上的桥梁和隧洞等,都是工程结构的典型例子。 从儿何角度来看,结构可分为三类 (1)杆件结构——这类结构是由杆件所组成。杆件的几何特征是横截 而尺寸要比长度小得多。梁、拱、桁架、刚架是杆件结构的典型形式 (2)板壳结构—这类结构也称为薄壁结构。它的厚度要比长度和宽 度小得多。房屋中的楼板和壳体屋盖水工结构中的拱坝都是板壳结构。 (3)实体结构—这类结构的长、宽、厚三个尺度大小相伤。水]结构 中的重力坝属于实体结构。 狭义的结构往往指的就是杆件结构,而通常所说的结构力学就是指杆 件结构力学。 2.结构力学的研究对象 结构力学与理论力学、材料力学、弹塑性力学有密切的关系。理论力学 着重讨论物体机械运动的基本规律,其余三门力学着重讨论结构及其构件 的强度刚度、稳定性和动力反应等问题,其屮材料力学以单个杆件为主要 研究对象,结构力学以杆件结构为主要研究对象,弹塑性力学以实体结构和
第1章绪 比 板壳结构为主要研究对象 结构力学约任务是根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下结 构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动力反应,以及结构的组成规 律。具体地说,包括以下几个力面 (1)讨论结构的组成规律和合理形式,以及结构计算简图的合理选择 (2)讨论结构内力和变形的计算方法,进行结构的强度和刚度的验算 (3)讨论结构的稳定性以及在动力街载作用下的结构反应 结构力学问题的研究手段包含理论分析、实验研究和数值计算三个方 面、实验研究冇法的内容在实验力学和结构检验课程屮讨论、理论分析和 数值计算方面内容在结构力学课程屮讨论 在结构分析中,首先把实际结构简化成计算模型,称为结构计算简图 然后再对计算简图进行计算。结构力学中介绍的计算方法是多种多样的 但所有各种方法都要考虑下列三方面的条什: (1)力系的平衡条件或运动条件 (2)变形的儿何连续条件。 (3)应力与变形间的物理条件(或称为本构方程) 结构力学的基本解法是直接运用上述三方面条件进行解算的.可称为 平衡-几何”解法。这些解法如果采用虚功和能量形式来表述,则称为“虚 功-能量”解法。 电子计算机的出现,对结构力学学科产生了巨大的影响。过去由于缺 乏现代化的计算手段,结构分析都是靠“手算”。现在情况不同了,过去无法 解算的许多大型结构计算问题,现在已经成为“电算”中的常规问题。“电 算”提高了结构力学解决问题的能力,同时也对结构力学提出了新的要求 即“电算”方法必须适应“电算”的特点。因此,一些与“电算”关系密切的内 容,例如能量原理、结构矩阵分析、有限元法、半解析法、结构分析软件、结构 优化设计等,已经在结构力学中占据愈来愈重要的地位,在结构力学学科领 域里形成了一个新的分支学科——计算结构力学。这就是借助计算机采用 数值方法解决结构力学问题的一个分支学科」 课程教学中的能力培养 在《结构力学课程教学基本要求》中提出了关于分析能力、计算能力、自 学能力和表达能力的培养要求。其要点如下 (1)分析能力 在结构力学课程中要培养多方面的分析能力,例如 选择结构汁算简图的能力——一如何对实际结构进行“删繁就简”,确定 其计算简图,这是进行结构力学计算的第-步。在结构力学课程中要初步
§门-1结构力学的学科内容和数学要求 培养这方面的能力。 进行力系平衡分析和变形几何分析的能力一对结构的受力状态要进 行平衡分析、对结构的变形和位移状态要进行几何分析.这两方面的分析 能力是结构分析中的两个看家本领,要在反复运用中加以融会贯通,逐步提 高,力求达到能正确、熟练、灵活运用的水平。 选择计算方法的能力——结构力学中的计算方法很多,要了解各种方 法的特点和最适用的场合,具有根据具体问题选择恰当计算方法的能力 (2)计算能力 在结构力学课程中培养计算方面的能力包含个方面:具有对各种结 构进行计算或确定计算步骤的能力;具有对计算结果进行定量校核或定性 判断的能力;初步具有使用结构计算程序的能力。在此三项中,计算能力是 堪础——不会计算,也就不会校核不会手算,则电算是盲日的。校核和判 断能力叮以说比计算能力要更高层——校核并不是重复计算…遍,面是 瓔求用另一方法来核箅。这里要求校核者能掌握多种算法并能灵活地运 用、判断则要求能用简略的办法确定计算结果的合理范围,这里要求评判 者通晓结构的力学性总和各种近似算法。使用计算程序的能力臼益显得更 加重要——不会电算就无法计算大型问题,也无法提高计算效率 作题练习,是学习结构力学的重要环节。不作一定数量的习题,就很难 对基本概念和方法有深人的理解,也很难培养较好的计算能力。但是,作题 也要避免各种盲月性 (3)自学能力 自学就是把别人的知识变成自已的。自学包含两个方面,是消化已 学的知识,二是摄取新的知识。如果把知识比作一个“笔记本",也就是说, 是要由厚变薄,二是要由薄变厚。 消化,就是要把书本上的结论用自己的话来表述,把黑板上的论证按照 !的思路来整理,把分章分节学来的知认融成整体,把整章的丰富内容提 炼概括成简短的几句话,在自己演算的习题本里穿插几行札记。总之,要把 笔记本由厚变薄,把收集到的珍珠用线串起来,使知识得到升华,便于储存, 便于驾驭。 摄取,就是逐步扩大自己的知识领域,把笔记本由薄变厚。概取要有选 择,扩大要围绕一个中心。首先要把中心内容扎扎实实地牢固掌握,把主要 教科书精读钻研,然后有选择地阅读参考书籍和资料,这样,新知识才能在 原来的知识結构上生相。 (4)表达能力 作业要整洁、清晰、严谨