結構力學

本書是教育部高職高專規劃教材，依據教育部《高職高專教育土建類專業力學課程教學基本要求》(多學時)編寫而成。全書共十章，分為緒論、結構的幾何組成分析、靜定結構的受力分析、靜定結構的位移計算、力法、位移法、漸近法和近似法、影響線及其應用、矩陣位移法、結構的動力計算。每章均有本章小節、習題及參考答案。本書選材適當，內容精練，説理透徹，重點突出，聯繫實際，應用性強。

本書為高職高專、成人、民辦高校等土木建築、道路橋樑、市政工程、施工監理等專業的教材，也可供相關工程技術人員參考。 ^[1] 

第一章 緒論1

第一節 結構力學的學科內容和教學要求1

第二節 結構的計算簡圖與簡化要點3

一、杆件結構的計算簡圖3

二、結構簡化的簡化要點4

第三節 杆件結構和荷載的分類7

一、杆件結構7

二、荷載8

第四節 結構力學的學習方法9

第二章 結構的幾何組成分析11

第一節 基本概念11

一、幾何不變體系與幾何可變體系11

二、平面體系的自由度12

第二節 平面幾何不變體系的組成規律14

一、二元體規則14

二、兩剛片規則15

三、三剛片規則15

四、瞬變體系15

第三節 平面體系幾何組成分析舉例16

第四節 結構的幾何組成和靜定性的關係17

一、幾何可變體系17

二、無多餘約束的幾何不變體系18

三、幾何瞬變體系18

本章小結18

習題19

第三章 靜定結構的受力分析21

第一節 單跨靜定梁21

一、支座反力和內力的計算21

二、內力圖繪製23

三、用區段疊加法作彎矩圖23

四、簡支斜梁26

第二節 多跨靜定梁28

一、特點28

二、內力分析與內力圖繪製29

第三節 靜定平面剛架31

一、構造與特點31

二、內力分析與內力圖繪製32

第四節 三鉸拱39

一、結構特點39

二、內力分析與內力圖繪製40

三、壓力線與合理拱軸線44

第五節 靜定平面桁架46

一、特點和組成46

二、內力計算47

三、幾種不同外形桁架的力學性能比較52

第六節 組合結構53

本章小結55

習題57

第四章 靜定結構的位移計算61

第一節 概述61

第二節 虛功和虛功原理62

一、虛功62

二、虛功原理63

第三節 單位荷載法計算位移64

第四節 結構在荷載作用下的位移計算65

一、 計算公式65

二、計算舉例67

第五節 圖乘法69

第六節 温度作用時靜定結構的位移計算75

第七節 支座移動時靜定結構的位移計算77

第八節 線性變形體系的互等定理78

一、功的互等定理79

二、位移互等定理79

三、反力互等定理80

本章小結80

習題81

第五章 力法84

第一節 超靜定結構和超靜定次數84

一、超靜定結構84

二、超靜定次數的確定85

第二節 力法的基本概念和典型方程86

一、力法的基本結構和基本未知量86

二、力法的基本方程87

三、力法典型方程88

四、n次超靜定結構的力法典型方程89

第三節 用力法計算超靜定梁、剛架和排架90

一、超靜定梁和剛架90

二、鉸接排架94

第四節 超靜定桁架和組合結構95

一、超靜定桁架95

二、超靜定組合結構96

第五節 對稱結構的計算98

一、對稱性的特點99

二、對稱基本體系的選用100

*三、半邊結構法的應用102

*第六節 力法計算超靜定拱105

一、兩鉸拱的計算106

二、對稱無鉸拱的計算108

第七節 温度變化和支座移動時超靜定結構的內力計算109

一、温度變化時的內力計算110

二、支座移動時超靜定結構的內力計算111

第八節 超靜定結構的位移計算與最後內力圖的校核113

一、超靜定結構的位移計算113

二、最後內力圖的校核115

第九節 超靜定結構的特性116

本章小結117

習題118

第六章 位移法122

第一節 基本概念122

第二節 基本結構和基本未知量123

第三節 單跨超靜定梁的形常數和載常數126

第四節 典型方程130

第五節 計算示例132

一、連續梁和無側移剛架132

二、有側移剛架和排架137

第六節 對稱結構的計算143

*第七節 直接利用平衡條件建立位移法方程145

本章小結147

習題148

第七章 漸近法和近似法151

第一節 力矩分配法的基本概念151

一、正負號規定151

二、轉動剛度SAB151

三、傳遞係數CAj152

四、力矩分配係數μAj152

五、單結點力矩分配法的基本運算155

第二節 用力矩分配法計算連續梁和無結點線位移的剛架156

*第三節 無剪力分配法162

*第四節 多層多跨剛架的近似計算166

一、分層計算法166

二、反彎點法168

本章小結172

習題172

第八章 影響線及其應用175

第一節 移動荷載和影響線概念175

第二節 靜力法作靜定單跨梁的影響線176

一、簡支梁影響線176

二、懸臂樑影響線178

三、外伸梁影響線179

*第三節 結點荷載作用下樑的影響線181

*第四節 靜力法作桁架的影響線182

一、上弦杆及下弦杆內力影響線182

二、斜腹杆內力影響線183

三、豎杆內力影響線184

第五節 用機動法作單跨靜定梁的影響線184

一、反力影響線184

二、內力影響線185

第六節 利用影響線求影響量值186

一、已知移動行列集中荷載的位置求對應影響量186

二、已知移動均布荷載的位置求影響量187

*第七節 移動標準荷載187

第八節 最不利荷載位置的確定及影響量最大值（或最小值）計算189

一、單個集中荷載情況190

二、可以任意截斷均布荷載情況190

*三、行列荷載的一般情況190

*第九節 換算均布荷載及其應用198

第十節 簡支梁的絕對最大彎矩與內力包絡圖201

一、絕對最大彎矩201

*二、內力包絡圖205

第十一節 機動法作連續梁影響線概念206

一、反力影響線206

二、內力影響線207

*三、內力包絡圖208

本章小結210

習題211

第九章 矩陣位移法215

第一節 概述215

一、矩陣位移法的基本思想215

二、單元劃分及結點編碼、杆端位移與杆端力的正負號規定、位移分量編碼217

第二節 單元剛度矩陣220

一、局部座標系中的單元剛度矩陣220

二、單元剛度矩陣的性質221

第三節 整體剛度矩陣222

一、單元座標轉換矩陣222

二、整體座標系單元剛度矩陣223

第四節 連續梁的整體剛度矩陣224

一、換碼編號225

二、對號入座225

第五節 剛架的整體剛度矩陣227

第六節 等效結點荷載228

一、概念228

二、算例230

第七節 矩陣位移法的解題步驟及算例231

第八節 平面剛架的計算機程序識讀原理235

一、程序功能235

二、源程序説明235

三、算例236

本章小結239

習題239

第十章 結構的動力計算241

第一節 概述241

一、結構動力計算特點241

二、動力荷載的種類242

三、彈性體系的振動自由度243

第二節 單自由度體系的自由振動244

一、單自由度體系自由振動方程建立244

二、自由振動微分方程的解答245

三、結構的自振週期和自振頻率246

四、阻尼對自由振動的影響249

第三節 單自由度體系的強迫振動252

一、單自由度體系強迫振動微分方程的建立（無阻尼情況）252

二、簡諧荷載作用下結構的動力反應（無阻尼情況）252

三、單自由度體系在一般荷載作用下結構的動力反應255

四、阻尼對受簡諧荷載強迫振動影響256

第四節 兩個自由度體系的自由振動260

一、兩個自由度體系自由振動微分方程的建立260

二、頻率方程和自振頻率261

三、主振型與主振型正交性265

*第五節 兩個自由度體系在簡諧荷載作用下的強迫振動268

一、柔度法268

二、剛度法269

*第六節 結構自振頻率的近似計算法273

一、能量法273

二、集中質量法276

*第七節 結構地震荷載的計算簡介277

一、地面運動時結構體系振動方程的建立277

二、振動微分方程的解答278

三、水平地震力基本公式278

本章小結281

習題282

附錄286

附錄I 平面剛架的計算BASIC源程序286

附錄II 部分習題參考答案294

主要參考文獻300 ^[1]