結構力學（上冊）[結構力學（上冊）：清華大學出版社出版圖書]

本書按照《高等學校土木工程本科指導性專業規範》編寫，除緒論外共分11章，主要內容包括平面體系的幾何構造分析、靜定結構受力分析、虛功原理與結構的位移計算、力法、位移法、力矩分配法、矩陣位移法、影響線、結構動力學、結構的穩定計算和結構的極限荷載。 本教材理論系統、例題全面且通俗易懂，可作為本科土木、橋樑、水利等專業的結構力學教材，也可供上述專業的工程技術人員參考。

前言

結構力學（上冊）[結構力學（上冊）：清華大學出版社出版圖書]

本書根據《高等學校土木工程本科指導性專業規範》編寫，分上、下兩冊出版。上冊包括緒論、平面體系的幾何構造分析、靜定結構受力分析、虛功原理與結構的位移計算、力法、位移法和力矩分配法；下冊包括矩陣位移法、影響線、結構動力學、結構的穩定計算、結構的極限荷載。書中加“”部分為進一步加深和拓寬性質的內容，可供不同專業的需要和不同層次學生的要求選用。

結構力學是土木工程專業一門重要的專業基礎課。很多學生常覺得似乎理解了結構力學基本原理，但難以運用原理解決問題，因此，本書以“獨立思考，學以致用”為編寫目標。為達到這一目標，本書具有以下一些特點：一、注重理論的系統性和時代性。書的內容覆蓋了規範要求的全部內容，同時補充了近年來新型工程結構的力學計算原理。二、例題的自明性。對分析方法進行總結，強調關鍵的解題步驟，便於學生有章可循。同時，例題的編寫儘量通俗易懂、圖文配合，並詳細說明關鍵步驟的注意點，並以討論的形式引導學生獨立思考。三、例題的全面性。將典型例題進行分類，總結套用基本原理解決不同結構類型的突破口，既使學生從不同角度理解和運用原理進行分析問題和解決問題，又便於學生自學。

本書第1、2、4～8、10～12章由潘旦光編寫，第3、9章由張愛卿編寫。在教材的編寫過程中，參考和引用了國內外優秀的文獻和教材。研究生李小翠、廖義鑫、高莉莉、靳國豪、於鑫完成了書中插圖和文字的校對工作。在此，編者對他們的工作表示感謝。

限於編者水平，書中難免有錯誤和不足之處，敬請廣大專家、讀者批評指正。

作者

2014年5月

目錄

第1章緒論1

1.1結構力學的研究對象和研究內容1

1.1.1結構力學的研究對象1

1.1.2結構力學的研究內容1

1.2結構的計算簡圖2

1.2.1結構體系的簡化2

1.2.2桿件的簡化2

1.2.3結點的簡化3

1.2.4支座的簡化5

1.2.5荷載的簡化7

1.3桿件結構的分類8

1.3.1按計算特性分類8

1.3.2按結構型式和受力特性分類9

1.4荷載的分類11

1.5疊加原理12

1.6小結13

思考題13

第2章平面體系的幾何構造分析14

2.1概述14

2.2幾何構造分析的幾個概念15

2.3平面桿件體系的計算自由度18

2.3.1平面剛片體系的計算自由度18

2.3.2平面鉸結鏈桿體系的計算自由度20

2.4平面幾何不變體系的組成規則21

2.4.1一個點與一個剛片規則21

2.4.2二剛片規則22

2.4.3三剛片規則22

2.5平面體系幾何構造分析舉例24

2.5.1剛片組裝法24

2.5.2加減二元體法25

2.5.3約束等效法26

2.5.4恰當選擇剛片對象28

2.6體系幾何構造與靜力特性的關係29

2.6.1無多餘約束幾何不變體系的靜力特性29

2.6.2有多餘約束幾何不變體系的靜力特性29

2.6.3可變體系的靜力特性29

2.6.4瞬變體系的靜力特徵30

2.7小結32

習題32

第3章靜定結構受力分析36

3.1靜定結構內力計算的一般原則36

3.1.1靜定結構內力計算的一般概念36

3.1.2截面的內力及其正負號的規定36

3.1.3截面法求內力及內力圖37

3.1.4荷載與內力之間的關係37

3.1.5分段疊加法作彎矩圖39

3.1.6繪製內力圖的一般步驟41

3.2多跨靜定梁43

3.2.1多跨靜定梁的組成特點43

3.2.2多跨靜定梁的計算步驟43

3.3靜定平面剛架45

3.3.1靜定平面剛架的組成形式及特點45

3.3.2剛架的支座反力45

3.3.3靜定平面剛架的內力分析與內力圖的繪製47

3.3.4利用對稱性50

3.4靜定平面桁架51

3.4.1桁架的特點和組成分類51

3.4.2靜定平面桁架的內力計算52

3.5組合結構60

3.6三鉸拱62

3.6.1三鉸拱的特點62

3.6.2三鉸平拱的支座反力和內力63

3.6.3三鉸拱的合理拱軸線66

3.7靜定結構一般特性69

3.8小結71

習題72

第4章虛功原理與結構的位移計算77

4.1概述77

4.1.1桿件結構的位移77

4.1.2計算位移的目的78

4.2實功與虛功78

4.2.1功的概念78

4.2.2實功和變形能79

4.2.3虛功和虛變形能81

4.3變形體虛功原理84

4.3.1變形體虛功原理的概念及其證明84

4.3.2結構位移計算的一般公式86

4.4荷載作用下結構的位移89

4.4.1荷載作用下的位移計算公式89

4.4.2圖乘法93

4.4.3定性繪製結構的變形曲線100

4.5非荷載因素下結構的位移計算102

4.5.1溫度變化時結構的位移計算102

4.5.2製造誤差引起的結構位移計算104

4.5.3支座位移引起結構位移的計算105

4.5.4彈性支座下位移的計算106

4.6線彈性體系的互等定理107

4.6.1虛功互等定理107

4.6.2位移互等定理108

4.6.3反力互等定理108

4.6.4位移反力互等定理109

4.7小結110

習題111

第5章力法116

5.1超靜定結構的特性和超靜定次數的確定116

5.1.1超靜定結構的特性116

5.1.2超靜定次數的確定117

5.2力法的基本概念119

5.2.1力法的基本原理119

5.2.2力法的典型方程121

5.2.3力法的計算步驟124

5.3荷載作用下各類超靜定結構的計算124

5.3.1超靜定梁124

5.3.2超靜定剛架和排架130

5.3.3超靜定桁架和組合結構134

5.3.4彈性支座結構137

5.4力法的簡化計算139

5.4.1無彎矩狀態的判斷139

5.4.2對稱性的利用140

5.4.3廣義未知力150

5.5非荷載因素作用下超靜定結構的計算152

5.5.1支座移動下超靜定結構的計算153

5.5.2溫度變化時超靜定結構的計算156

5.5.3製造誤差下超靜定結構的計算157

5.6超靜定結構位移的計算158

5.7靜定結構計算的校核161

5.7.1平衡條件校核161

5.7.2變形條件校核161

5.8力法解超靜定拱163

5.8.1兩鉸拱163

5.8.2對稱無鉸拱166

5.9超靜定結構的特性169

5.10小結169

習題170

第6章位移法176

6.1等截面直桿的轉角位移方程176

6.1.1位移法中的符號規定176

6.1.2等截面直桿的形常數176

6.1.3載常數179

6.1.4轉角位移方程179

6.2位移法的基本概念183

6.2.1位移法基本思想183

6.2.2位移法的基本未知量和基本結構185

6.2.3位移法的典型方程188

6.2.4位移法的計算步驟192

6.3荷載作用下各類超靜定結構的計算192

6.3.1連續梁和無側移剛架192

6.3.2有側移剛架195

6.3.3剪力分配法198

6.3.4剪力靜定剛架202

6.3.5彈性支座結構205

6.4對稱性的利用207

6.5直接平衡法建立位移法基本方程209

6.6支座位移和溫度改變時的位移法分析212

6.6.1支座位移時的計算212

6.6.2溫度改變時的計算214

6.7小結217

習題217

第7章力矩分配法222

7.1力矩分配法的基本概念222

7.1.1轉動剛度222

7.1.2傳遞係數223

7.1.3分配係數223

7.1.4等效力矩荷載224

7.2多結點結構的力矩分配法226

7.3無剪力分配法232

7.4小結234

習題235

索引238

參考文獻241