本书将理论力学、材料力学和结构力学三门课程的精华,按照相互关系整合,既保留了原三门课程在各自一定范围内的系统性,又注意了各部分之间的连贯性。主要内容包括:绪论、建筑力学基础知识、平面力系的简化与平衡、平面体系的几何组成分析、静定结构的内力、截面的几何性质、应力和变形计算、材料的力学性能、构件的强度和刚度计算、压杆稳定、静定结构的位移计算、 力法、位移法、力矩分配法、影响线及其应用等。每章后有思考题和习题,并附有习题答案。
本书适用于普通高等院校给水排水工程、工程管理、工程造价、建筑学、城市规划等非土木工程类本科专业教材。也可作为高职高专院校相关专业教材,同时可供有关工程技术人员参考。
建筑力学_王兴国,王国诚 主编_化学工业出版社_

1.2 刚体、变形固体及其基本假设
工程实际中建筑结构存在多种形式,使用着各种各样的材料,受外界影响因素很多,因此要想对结构的受力进行完全真实的分析相当困难,甚至是不可能的。这就要采取抽象化和数学演绎的方法,在一定研究范围内,依据所研究问题的性质,抓住主要因素、忽略次要因素,做出一些假设,使复杂真实的结构简化成具有某些共性的理想物体。
建筑力学所研究的物体主要有两种力学模型:刚体和变形固体。
1.2.1 刚体
所谓刚体是指在任何外力作用下,其形状和大小都不会改变的固体。显然这是一种理想的模型,实际上,任何物体在力的作用下都会发生变形,只是有些变形很小,以至于肉眼观察不到。但在力学问题中,当变形与所研究的问题无关,或对所研究的问题影响甚微时,可以忽略不计,将物体���为刚体,从而将问题大大简化。
例如建筑结构中常见的梁,当研究其平衡问题时,可认为它是刚体,当研究它的强度、刚度问题时,又必须把它看做是变形体。1~111k,刚体的概念是相对的。
1.2.2 变形固体
如前所述,如果不能忽略变形对所研究问题的影响,则需将物体看成是变形固体。即在外力作用下或多或少地产生变形的物体。一般变形固体会产生两种不同性质的变形:弹性变形和塑性变形。弹性变形是在外力撤除后可消失的变形,塑性变形是外力撤除后不能消失的变形。
1.2.3 变形固体基本假设
由于变形固体的结构和形态比较复杂,为使问题得到简化,通常对变形固体作出以下四点基本假设。
①连续性假设。假设物质毫无空隙地充满了整个构件占有的空间,也可认为是密实的。根据这个假设,在进行理论分析时,与构件相关的力学量可以用连续函数来表示。
②均匀性假设。假设物体内各部分的力学性质是完全相同的。如果从构件中截取部分进行研究,不论其体积、大小和位置如何,都保持和整体同样的力学性质。
③各向同性假设。假设材料沿任何方向的力学性质完全相同,这类材料也称为各向同性材料。但是有些建筑材料沿各方向的力学性质不同,比如木材,其顺纹和横纹方向的力学性质完全不同。如图l一3所示。
④小变形假设。当外力不超过一定限度时,变形固体在外力作用下产生的变形与原始尺寸相比甚小。这样,在研究构件的受力、平衡和运动规律时可忽略其变形,仍可直接利用构件的原有尺寸来计算。在研究和计算变形时,变形的高次幂项也可忽略,从而使计算简化。
……

1绪论1
1?1建筑力学的任务和内容1
1?1?1建筑力学的研究对象1
1?1?2建筑力学的任务和内容1
1?2刚体、变形固体及其基本假设3
1?2?1刚体3
1?2?2变形固体3
1?2?3变形固体基本假设3
1?3荷载的概念及其分类4
1?3?1按荷载作用的性质划分4
1?3?2按荷载作用的时间长短划分4
1?3?3按荷载作用的范围划分4
1?4杆件变形的基本形式4
1?4?1杆件的几何特征4
1?4?2杆件的基本变形形式4
思考题5
2建筑力学基础知识6
2?1力、力矩和力偶6
2?1?1力的概念6
2?1?2平面力系中力对点之矩的概念7
2?1?3力偶的概念8
2?2约束与约束反力9
2?2?1约束与约束反力概念9
2?2?2工程上常见的约束类型及其约束
力的表示方法10
2?3结构的计算简图13
2?4物体的受力分析14
2?5力的等效平移16
思考题17
习题18
习题参考答案19
3平面力系的简化与平衡20
3?1平面汇交力系的简化与平衡20
3?1?1平面汇交力系简化的几何法20
3?1?2平面汇交力系平衡的几何条件21
3?1?3平面汇交力系合成的解析法21
3?2平面力偶系的合成与平衡25
3?2?1平面力偶系的简化25
3?2?2平面力偶系的平衡条件和平衡
方程25
3?3平面任意力系的简化与平衡26
3?3?1平面任意力系的简化26
3?3?2平面任意力系的平衡条件?平衡
方程29
3?4平面平行力系的平衡32
3?5物体系统的平衡问题32
思考题34
习题35
习题参考答案38
4平面体系的几何组成分析40
4?1几何组成分析的基本概念40
4?2几何不变体系的基本组成规则41
4?2?1三刚片规则41
4?2?2两刚片规则42
4?2?3二元体规则42
4?2?4瞬变体系43
4?3几何组成分析举例43
4?4静定结构与超静定结构常见的结构
形式45
思考题46
习题47
习题参考答案48
5静定结构的内力49
5?1轴向拉伸与压缩内力截面法轴
力图49
5?1?1轴向拉伸与压缩概念49
5?1?2轴向拉压内力——轴力49
5?1?3轴力图50
5?2扭转内力52
5?2?1扭转变形概念52
5?2?2扭矩、扭矩图53
5?3单跨静定梁的内力计算55
5?3?1概述55
5?3?2单跨静定梁的内力计算56
5?4内力方程与内力图60
5?5快速绘制内力图61
5?5?1荷载、剪力和弯矩间的关系61
5?5?2剪力图、弯矩图的规律62
5?5?3叠加原理作弯矩图66
5?6静定多跨梁67
5?7静定平面刚架70
5?7?1单体刚架70
5?7?2三铰刚架72
5?7?3主从刚架73
5?8静定平面桁架75
5?8?1桁架的特点及分类75
5?8?2静定平面桁架的内力计算76
5?9三铰拱78
5?9?1支座反力的计算79
5?9?2内力的计算80
5?9?3三铰拱的合理拱轴线82
思考题82
习题83
习题参考答案85
6截面的几何性质87
6?1静矩和形心87
6?2惯性矩、惯性积和极惯性矩89
6?3惯性矩、惯性积的平行移轴和转轴
公式91
6?3?1惯性矩、惯性积的平行移轴
公式91
6?3?2惯性矩、惯性积的转轴公式91
6?4形心主轴和形心主惯性矩92
6?4?1主惯性轴、主惯性矩92
6?4?2形心主轴、形心主惯性矩93
思考题95
习题96
习题参考答案97
7应力与应变98
7?1应力和应变的概念98
7?1?1应力的概念98
7?1?2应变的概念98
7?2轴向拉伸和压缩的应力及变形计算99
7?2?1轴向拉压杆横截面上的应力99
7?2?2轴向拉压杆的变形100
7?3圆轴扭转的应力及变形计算101
7?3?1薄壁圆筒扭转时的切应力101
7?3?2圆轴扭转时的应力103
7?3?3圆轴扭转的变形105
7?4弯曲应力的计算106
7?4?1纯弯曲时梁横截面上的正应力106
7?4?2横力弯曲时的正应力109
7?4?3梁的切应力111
7?5弯曲变形113
7?5?1基本概念113
7?5?2梁的挠曲线近似微分方程及其
积分114
7?5?3叠加法求梁的变形119
7?6应力状态123
7?6?1应力状态概述123
7?6?2平面应力状态的应力分析124
7?7组合变形中的应力计算129
7?7?1斜弯曲130
7?7?2偏心压缩(或拉伸)131
7?7?3弯曲与扭转132
思考题134
习题134
习题参考答案135
8材料的力学性能137
8?1材料的单向拉伸力学性能137
8?1?1低碳钢的单向拉伸试验137
8?1?2其他几种材料在拉伸时的力学
性能139
8?2材料的单向压缩力学性能140
8?2?1低碳钢的单向压缩试验140
8?2?2铸铁、混凝土的单向压缩试验141
8?3影响材料力学性能的因素142
8?4强度条件和刚度条件142
8?4?1许用应力和强度条件142
8?4?2构件的刚度条件143
8?5强度理论概述143
8?5?1材料的破坏形式144
8?5?2常用强度理论144
思考题148
习题148
习题参考答案148
9构件的强度和刚度计算149
9?1轴向拉伸和压缩变形的强度计算149
9?2剪切与挤压强度计算152
9?2?1剪切的概念及工程实例152
9?2?2剪切的实用计算152
9?2?3挤压的实用计算153
9?3圆轴扭转的强度条件和刚度条件156
9?3?1强度条件156
9?3?2刚度条件156
9?4梁的强度条件及其应用157
9?4?1梁的正应力强度条件157
9?4?2梁的切应力强度条件160
9?4?3提高弯曲强度的措施162
9?5弯曲刚度条件和提高弯曲刚度的
措施163
9?5?1弯曲刚度条件163
9?5?2提高梁刚度的措施165
9?6组合变形的强度计算165
9?6?1斜弯曲165
9?6?2拉伸(压缩)与弯曲169
9?6?3偏心拉伸(压缩) 截面核心172
9?6?4弯扭组合变形强度的计算176
思考题177
习题177
习题参考答案179
10 压杆稳定181
10?1压杆稳定的概念181
10?2两端铰支细长压杆临界力的欧拉
公式183
10?3不同支撑条件下细长压杆临界力的欧
拉公式184
10?4欧拉公式的应用范围——临界应力
总图185
10?4?1欧拉公式的适用范围185
10?4?2中、小柔度杆的临界应力188
10?5压杆的稳定计算190
10?5?1压杆的稳定许用应力折减
系数190
10?5?2压杆的稳定条件191
思考题194
习题194
习题参考答案197
11静定结构的位移计算198
11?1结构位移概述198
11?1?1结构位移概念198
11?1?2引起结构位移的原因198
11?1?3计算结构位移的目的199
11?1?4线弹性变形体系的假设及其
特性199
11?2虚功原理199
11?2?1结构上力所做的功199
11?2?2杆件的弹性变形能200
11?2?3虚功原理的推导201
11?2?4虚功原理的应用202
11?3单位荷载法203
11?3?1单位荷载法计算公式
推导203
11?3?2单位荷载法的计算步骤203
11?3?3例题203
11?4图乘法207
11?4?1图乘法的推导207
11?4?2图乘法的注意事项208
11?4?3例题210
11?5线弹性体的互等定理213
11?5?1功的互等定理213
11?5?2位移互等定理214
11?5?3反力互等定理214
思考题215
习题216
习题参考答案218
12力法220
12?1超静定结构的概念和超静定次数
的确定220
12?1?1超静定结构的概念220
12?1?2超静定次数的确定221
12?2力法基本原理222
12?2?1力法的思路222
12?2?2力法的基本结构222
12?2?3力法的基本未知量223
12?2?4力法方程223
12?3力法求解超静定结构226
12?3?1力法求解超静定梁226
12?3?2力法求解超静定刚架229
12?3?3力法求解超静定桁架232
12?3?4力法求解排架233
12?4结构对称性的利用234
12?4?1概述234
12?4?2奇数跨对称刚架的等代结构236
12?4?3偶数跨对称刚架的等代结构237
思考题242
习题242
习题参考答案244
13位移法247
13?1等截面单跨超静定梁的杆端内力
和转角位移方程247
13?1?1杆端力和杆端位移的符号
规定247
13?1?2杆端单位位移引起的内力——
刚度系数(形常数)248
13?1?3荷载作用下的杆端力——载
常数249
13?1?4转角位移方程250
13?2位移法基本结构和基本未知量251
13?2?1位移法的基本结构251
13?2?2位移法的基本未知量251
13?3位移法的基本思路253
13?4位移法典型方程和计算步骤256
13?4?1位移法典型方程256
13?4?2位移法计算步骤258
13?4?3利用受力平衡建立位移法
方程的方法258
13?5位移法解超静定结构260
13?6力法与位移法的比较265
思考题266
习题266
习题参考答案268
14力矩分配法270
14?1力矩分配法的基本概念270
14?2用力矩分配法计算连续
梁和无侧移刚架276
思考题280
习题280
习题参考答案282
15影响线及其应用283
15?1影响线的概念283
15?2静力法绘制单跨静定梁的影响线284
15?2?1简支梁的影响线284
15?2?2伸臂梁的影响线285
15?3机动法作静定梁的影响线287
15?4连续梁的影响线290
15?5影响线的应用291
15?6简支梁的***大弯
矩及内力包络图294
15?6?1简支梁的***大弯矩294
15?6?2简支梁的内力包络图295
思考题295
习题295
习题参考答案296
附录常用型钢规格表297
参考文献305