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1 绪论 1

1.1 结构力学的研究对象和任务 2

1.2 结构的计算简图 5

1.2.1 确定计算简图的原则 5

1.2.2 平面杆件结构的简化 5

1.2.3 结构计算简图示例 8

1.3 平面杆件结构分类 10

1.4 荷载分类 11

知识归纳 11

独立思考 12

2 平面体系的几何组成分析 13

2.1 概述 14

2.2 平面体系的自由度和约束 14

2.2.1 自由度 14

2.2.2 约束 15

2.2.3 计算自由度 15

2.3 平面几何不变体系的组成规则 17

2.4 平面体系几何组成分析方法与举例 20

2.5 平面体系的几何组成与静力特性的关系 22

知识归纳 23

独立思考 23

习题 24

3 静定梁和静定平面刚架 27

3.1 单跨静定梁计算 28

3.1.1 内力和符号规定 28

3.1.2 用截面法求指定截面的内力 28

3.1.3 内力图 29

3.1.4 单跨斜梁 34

3.2 多跨静定梁计算 36

3.2.1 多跨静定梁的几何组成特性 36

3.2.2 多跨静定梁的传力关系和计算步骤 36

3.3 简单静定平面刚架计算 39

3.4 三铰刚架计算 45

3.5 主从静定平面刚架计算 48

知识归纳 50

独立思考 50

习题 50

4 实体三铰拱 55

4.1 概述 56

4.2 实体三铰拱的数解法 57

4.2.1 支座反力的计算公式 57

4.2.2 内力的计算公式 58

4.3 实体三铰拱的压力线 61

4.4 实体三铰拱的合理拱轴线 63

知识归纳 66

独立思考 66

习题 67

5 静定平面桁架 68

5.1 概述 69

5.2 结点法 71

5.3 截面法 74

5.4 结点法和截面法的联合应用 76

5.5 对称桁架的计算 78

5.6 各类平面梁式桁架比较 79

5.7 组合结构的计算 80

5.8 静定结构的静力特性 82

知识归纳 84

独立思考 84

习题 84

6 虚功原理和静定结构的位移计算 88

6.1 概述 89

6.1.1 杆件结构的位移 89

6.1.2 结构产生位移的外界因素 89

6.1.3 计算位移的目的 90

6.1.4 线弹性体系和非线性变形体系 90

6.2 线性变形体系的实功及变形位能 91

6.2.1 外力实功 91

6.2.2 变形位能 92

6.2.3 外力实功与变形位能 94

6.3 刚体体系的虚功方程及其应用 95

6.3.1 虚功的概念 95

6.3.2 刚体体系的虚功原理 96

6.3.3 虚功方程的两种应用 96

6.4 平面杆件变形体系的虚功原理 99

6.4.1 变形体系的虚功原理 99

6.4.2 变形体系的虚功原理和虚单位荷载法 100

6.5 结构位移计算的一般公式 101

6.6 静定结构在荷载作用下的位移计算 103

6.7 图形相乘法 106

6.8 静定结构由温度变化及制造误差引起的位移计算 110

6.9 静定结构由支座位移引起的位移计算 112

6.10 线性变形体系的互等定理 113

6.10.1 功的互等定理 113

6.10.2 位移互等定理 114

6.10.3 反力互等定理 114

6.10.4 反力与位移互等定理 115

知识归纳 116

独立思考 117

习题 118

7 力法 120

7.1 超静定结构的概念和超静定次数的确定 121

7.2 力法原理与力法典型方程 123

7.3 荷载作用下各类超静定结构的计算 128

7.3.1 超静定刚架 128

7.3.2 铰接排架 129

7.3.3 超静定桁架 131

7.3.4 超静定组合结构 132

7.3.5 超静定拱 134

7.4 支座位移及温度改变时超静定结构计算 137

7.4.1 温度改变 137

7.4.2 支座位移 139

7.5 超静定结构的位移计算 140

7.5.1 超静定结构在荷载作用下的位移计算 140

7.5.2 超静定结构在温度改变和支座位移作用下的位移计算 142

7.6 超静定结构最终内力图的校核 143

7.6.1 平衡条件校核 143

7.6.2 位移条件校核 144

7.7 对称性的利用 145

7.7.1 对称结构在对称荷载作用下的特点 146

7.7.2 对称结构在反对称荷载作用下的特点 148

7.7.3 荷载分组 149

7.7.4 半刚架法 150

7.8 单跨超静定梁在外因作用下的杆端力计算 153

7.8.1 由杆端位移引起的杆端力 154

7.8.2 由荷载引起的杆端力 155

7.8.3 等截面单跨超静定梁的转角位移方程 156

7.8.4 单跨超静定梁的形常数和载常数 156

7.9 超静定结构的特性 159

知识归纳 159

独立思考 160

习题 161

8 位移法和力矩分配法 165

8.1 位移法的基本概念 166

8.1.1 关于位移法的简例 166

8.1.2 位移法计算刚架的基本思路 167

8.2 无侧移刚架的计算 168

8.3 有侧移刚架的计算 171

8.3.1 基本未知量的选取 172

8.3.2 基本方程的建立 173

8.4 位移法基本体系与典型方程 181

8.5 力矩分配法的基本概念 187

8.5.1 转动刚度S 187

8.5.2 分配系数μ 188

8.5.3 传递系数C 189

8.6 用力矩分配法计算连续梁和无结点线位移刚架 193

8.7 超静定结构的受力分析和变形特点 197

8.7.1 超静定结构的特性 197

8.7.2 计算超静定结构的基本方法是力法和位移法 199

知识归纳 200

独立思考 200

习题 200

9 影响线和内力包络图 204

9.1 影响线的概念 205

9.2 用静力法作静定梁影响线 205

9.2.1 支座反力影响线 206

9.2.2 弯矩影响线 206

9.2.3 剪力影响线 207

9.3 用机动法作静定梁影响线 208

9.4 利用影响线求影响量 210

9.5 最不利荷载位置的确定 212

9.5.1 可动均布活荷载的最不利位置 212

9.5.2 移动行列荷载的最不利位置 212

9.6 超静定梁影响线的概念 216

9.6.1 静力法 216

9.6.2 机动法 217

9.7 简支梁和连续梁的内力包络图 220

9.7.1 简支梁内力包络图 220

9.7.2 连续梁内力包络图 221

知识归纳 223

独立思考 224

习题 224

10 矩阵位移法 226

10.1 概述 227

10.2 单元刚度矩阵 227

10.2.1 单元的划分 227

10.2.2 单元杆端力和杆端位移的表示方法 228

10.2.3 单元刚度矩阵 228

10.3 单元刚度矩阵的坐标变换 232

10.4 连续梁的结构刚度矩阵 236

10.5 忽略轴向变形时矩形刚架的结构刚度矩阵 241

10.6 用先处理法计算一般平面杆件结构 249

10.7 等效结点荷载 261

10.8 矩阵位移法的后处理法 264

知识归纳 271

独立思考 271

习题 272

11 结构弹性稳定计算 274

11.1 概述 275

11.1.1 分支点失稳 275

11.1.2 极值点失稳 276

11.2 用静力法确定等截面压杆的临界荷载 277

11.3 用静力法确定变截面压杆的临界荷载 279

11.4 等截面直杆稳定 282

11.4.1 刚性支承上等截面直杆的稳定 282

11.4.2 具有弹性支承的等截面直杆的稳定 282

11.5 偏心受压直杆稳定 285

11.6 刚架稳定 287

11.6.1 考虑轴向力效应的转角位移方程 287

11.6.2 按位移法组成稳定方程 289

知识归纳 292

独立思考 293

习题 293

12 结构动力学 295

12.1 概述 296

12.1.1 动力学的特点 296

12.1.2 动力学的任务和内容 296

12.1.3 动力荷载的分类 297

12.2 结构动力分析中体系的自由度 298

12.2.1 动力分析中体系的自由度 298

12.2.2 体系自由度的简化 298

12.2.3 体系自由度的确定 299

12.3 单自由度体系的自由振动 300

12.3.1 运动微分方程的建立 300

12.3.2 自由振动微分方程的建立 301

12.3.3 结构的自振周期和频率 301

12.3.4 简谐振动的特性 303

12.4 单自由度体系的受迫振动 304

12.4.1 简谐荷载 305

12.4.2 冲击荷载 307

12.5 考虑阻尼影响的单自由度体系的振动 310

12.5.1 有阻尼的自由振动 310

12.5.2 一般动力荷载下结构的动力反应 313

12.5.3 简谐荷载作用下结构的动力反应和动力性能 313

12.6 两个自由度体系的自由振动 315

12.6.1 运动方程的建立 316

12.6.2 频率方程和频率 317

12.6.3 主振型 317

12.6.4 运动方程的一般解 318

12.7 两个自由度体系在简谐荷载下的受迫振动 320

12.8 一般多自由度体系的自由振动 323

12.8.1 柔度法 323

12.8.2 刚度法 326

12.8.3 振型的正交性 329

12.8.4 运动方程的一般解 330

12.9 振型分解法 330

12.9.1 广义坐标的概念 330

12.9.2 按振型分解法计算多自由度体系的受迫振动（不考虑阻尼影响） 331

12.9.3 按振型分解法计算有阻尼受迫振动 333

知识归纳 338

独立思考 339

习题 339

13 结构力学总论 343

13.1 几种常见结构体系的计算简图 344

13.1.1 矩形板及其简化 344

13.1.2 钢筋混凝土楼盖体系的荷载传递方式及其简化 345

13.1.3 规则多高层建筑结构的平面结构计算简图 346

13.2 刚度分布对结构力学性能的影响 347

13.2.1 转动刚度分布对无侧移结构力学性能的影响 347

13.2.2 侧向刚度分布对侧移结构力学性能的影响 348

13.2.3 刚度分布对一般结构力学性能的影响 349

13.3 杆件结构的变形形式 350

13.3.1 杆件结构变形的基本规律 350

13.3.2 杆件结构弯曲变形曲线的计算 352

13.3.3 一些典型超静定结构变形曲线示意图 352

13.4 广义单元和子结构的应用 353

13.4.1 广义单元及其刚度矩阵 353

13.4.2 子结构的应用 354

知识归纳 356

独立思考 357

习题 357

14 结构力学问题的计算机求解 358

14.1 SAP2000软件简介 359

14.1.1 SAP2000简介 359

14.1.2 SAP2000基本操作过程 359

14.2 静定结构的内力图与变形曲线 360

14.2.1 静定梁的内力图与变形曲线 360

14.2.2 静定桁架的内力图与变形曲线 364

14.2.3 三铰拱的内力图与变形曲线 365

14.3 超静定结构的内力图与变形曲线 366

14.4 结构振型曲线 370

14.5 结构弹性稳定荷载与屈曲模式 373

知识归纳 375

独立思考 375

习题 375

参考文献 377