建筑力學(xué)

目 錄 緒論 1 一、建筑力學(xué)內(nèi)容簡介 1 二、建筑力學(xué)的作用 1 三、學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的目的 3 項(xiàng)目1 靜力學(xué)基本知識(shí) 5 項(xiàng)目概述 5 預(yù)備知識(shí) 5 1.1 基本概念 5 1.1.1 力的概念 5 1.1.2 力的表示方法 6 1.1.3 力系 6 1.2 剛體和變形體 7 1.3 靜力學(xué)公理 8 項(xiàng)目總結(jié) 10 項(xiàng)目強(qiáng)化 11 思考題 11 習(xí)題 11 項(xiàng)目2 構(gòu)件的受力分析 13 項(xiàng)目概述 13 預(yù)備知識(shí) 13 2.1 約束與約束反力 13 2.1.1 約束和約束反力的概念 13 2.1.2 幾種常見約束及其約束反力 14 2.2 工程結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖及分類 18 2.2.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 18 2.2.2 荷載的分類 21 2.2.3 桿系結(jié)構(gòu)的分類 22 2.3 物體的受力分析與受力圖 24 2.3.1 脫離體和受力圖 24 2.3.2 畫受力圖的步驟及注意事項(xiàng) 24 典型任務(wù) 25 任務(wù) 構(gòu)件的受力分析及受力圖 25 項(xiàng)目總結(jié) 29 項(xiàng)目強(qiáng)化 30 思考題 30 習(xí)題 31 項(xiàng)目3 平面體系的幾何組成分析 33 項(xiàng)目概述 33 預(yù)備知識(shí) 34 3.1 自由度和約束 34 3.1.1 剛片 34 3.1.2 自由度 34 3.1.3 約束 35 3.2 幾何不變體系的基本組成規(guī)則 37 3.2.1 二元體概念及規(guī)則 37 3.2.2 兩剛片規(guī)則 38 3.2.3 三剛片規(guī)則 38 3.3 靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu) 40 典型任務(wù) 40 項(xiàng)目總結(jié) 43 項(xiàng)目強(qiáng)化 44 習(xí)題 44 項(xiàng)目4 靜定結(jié)構(gòu)的平衡計(jì)算 45 項(xiàng)目概述 45 預(yù)備知識(shí) 45 4.1 平面匯交力系 45 4.1.1 平面匯交力系的合成 46 4.1.2 平面匯交力系的平衡條件 48 4.2 平面力對點(diǎn)之矩與平面力偶 50 4.2.1 力對點(diǎn)之矩與合力矩定理 50 4.2.2 平面力偶 51 4.3 平面一般力系 54 4.3.1 平面一般力系的簡化 55 4.3.2 平面一般力系的平衡條件 59 4.4 物體系統(tǒng)的平衡 61 4.4.1 靜定與靜不定問題 61 4.4.2 物體系統(tǒng)的平衡 62 4.4.3 求解物系平衡問題的步驟 62 典型任務(wù) 63 任務(wù)一 力在坐標(biāo)軸上的投影 63 任務(wù)二 平面力系向一點(diǎn)的簡化 63 任務(wù)三 平面力系的平衡問題 67 任務(wù)四 平面桿系結(jié)構(gòu)的平衡計(jì)算 78 項(xiàng)目總結(jié) 81 項(xiàng)目強(qiáng)化 83 思考題 83 習(xí)題 85 項(xiàng)目5 桿件變形(軸向拉伸與壓縮)的分析與計(jì)算 91 項(xiàng)目概述 91 預(yù)備知識(shí) 91 5.1 材料力學(xué)基本概念 91 5.1.1 材料力學(xué)的任務(wù) 91 5.1.2 材料力學(xué)的變形及基本假設(shè) 93 5.1.3 桿件的內(nèi)力、應(yīng)力、變形與應(yīng)變 93 5.2 軸向拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力與應(yīng)力 96 5.2.1 軸向拉伸和壓縮的概念及實(shí)例 96 5.2.2 軸向拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力 97 5.2.3 軸向拉伸和壓縮時(shí)的應(yīng)力 98 5.3 軸向拉伸和壓縮時(shí)的變形 101 5.3.1 絕對變形胡克定律 101 5.3.2 相對變形、泊松比 102 5.4 材料在軸向拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能 103 5.4.1 材料的拉伸和壓縮試驗(yàn) 103 5.4.2 低碳鋼拉伸時(shí)的力學(xué)性能 104 5.4.3 其他金屬材料在拉伸時(shí)的力學(xué)性能 107 5.4.4 金屬材料在壓縮時(shí)的力學(xué)性能 107 5.4.5 幾種非金屬材料的力學(xué)性能 109 5.4.6 塑性材料和脆性材料的主要區(qū)別 110 5.5 軸向拉壓變形的強(qiáng)度條件 110 5.5.1 材料的極限應(yīng)力 110 5.5.2 容許應(yīng)力和安全系數(shù) 111 5.5.3 軸向拉(壓)桿的強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計(jì)算 112 典型任務(wù) 113 任務(wù)一 計(jì)算桿件軸力及畫軸力圖 113 任務(wù)二 軸向拉壓桿件截面的應(yīng)力計(jì)算 114 任務(wù)三 軸向拉壓桿件的變形計(jì)算 115 任務(wù)四 軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算 117 項(xiàng)目總結(jié) 121 項(xiàng)目強(qiáng)化 122 習(xí)題 122 項(xiàng)目6 桿件變形(剪切與扭轉(zhuǎn))的分析與計(jì)算 125 項(xiàng)目概述 125 預(yù)備知識(shí) 125 6.1 剪切與擠壓的概念 125 6.1.1 剪切的概念 125 6.1.2 擠壓的概念 126 6.2 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算 126 6.2.1 剪切的實(shí)用計(jì)算 126 6.2.2 擠壓的實(shí)用計(jì)算 127 6.3 剪切的胡克定律及剪應(yīng)力互等定理 128 6.3.1 剪切胡克定律 128 6.3.2 剪應(yīng)力互等定理 128 6.4 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力和應(yīng)力 129 6.4.1 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力 129 6.4.2 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力 132 6.5 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件 133 典型任務(wù) 133 任務(wù)一 桿件剪切與擠壓的內(nèi)力及強(qiáng)度計(jì)算 133 任務(wù)二 圓軸扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力及強(qiáng)度計(jì)算 136 項(xiàng)目總結(jié) 137 項(xiàng)目強(qiáng)化 139 習(xí)題 139 項(xiàng)目7 桿件變形(彎曲)的分析與計(jì)算 143 項(xiàng)目概述 143 預(yù)備知識(shí) 143 7.1 彎曲的基本概念 143 7.1.1 基本概念 143 7.1.2 單跨靜定梁的幾種形式 144 7.2 彎曲的內(nèi)力 145 7.2.1 截面法求內(nèi)力 145 7.2.2 簡易法求內(nèi)力 146 7.2.3 用內(nèi)力方程法繪制剪力圖和彎矩圖 147 7.2.4 微分關(guān)系法繪制剪力圖和彎矩圖 151 7.2.5 用疊加法畫彎矩圖 153 7.3 彎曲時(shí)的應(yīng)力及強(qiáng)度計(jì)算 155 7.3.1 梁橫截面上的正應(yīng)力 155 7.3.2 梁橫截面上的剪應(yīng)力 156 7.3.3 梁的強(qiáng)度條件 158 7.4 彎曲的變形及剛度條件 161 7.4.1 撓度和轉(zhuǎn)角 161 7.4.2 用疊加法求梁的變形 162 7.4.3 梁的剛度條件 163 7.4.4 提高梁的剛度措施 163 典型任務(wù) 164 任務(wù)一 梁的正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算 164 任務(wù)二 梁的變形及剛度計(jì)算 173 項(xiàng)目總結(jié) 177 項(xiàng)目強(qiáng)化 178 習(xí)題 178 項(xiàng)目8 桿件變形(組合變形)的分析與計(jì)算 183 項(xiàng)目概述 183 預(yù)備知識(shí) 183 8.1 組合變形的概念與分析方法及計(jì)算原理 183 8.2 斜彎曲問題的應(yīng)力和強(qiáng)度條件 184 8.2.1 斜彎曲的概念 184 8.2.2 斜彎曲時(shí)桿件的內(nèi)力、應(yīng)力的計(jì)算 185 8.2.3 斜彎曲時(shí)的強(qiáng)度條件 186 8.3 拉壓和彎曲組合變形的應(yīng)力和強(qiáng)度條件 188 8.4 偏心拉壓的應(yīng)力和強(qiáng)度條件 190 8.4.1 偏心拉壓的應(yīng)力計(jì)算 190 8.4.2 截面核心 191 典型任務(wù) 192 任務(wù)一 斜彎曲的強(qiáng)度計(jì)算 192 任務(wù)二 拉伸(壓縮)和彎曲組合變形的強(qiáng)度計(jì)算 193 任務(wù)三 偏心拉伸(壓縮)的強(qiáng)度計(jì)算 194 項(xiàng)目總結(jié) 196 項(xiàng)目強(qiáng)化 197 習(xí)題 197 項(xiàng)目9 壓桿穩(wěn)定的分析 201 項(xiàng)目概述 201 預(yù)備知識(shí) 201 9.1 壓桿穩(wěn)定的概念 201 9.2 壓桿穩(wěn)定的臨界力和臨界應(yīng)力 202 9.2.1 細(xì)長壓桿臨界力計(jì)算公式——?dú)W拉公式 202 9.2.2 歐拉公式的適用范圍 204 9.2.3 中長桿的臨界力計(jì)算——經(jīng)驗(yàn)公式、臨界應(yīng)力總圖 205 9.3 壓桿的穩(wěn)定計(jì)算 207 9.3.1 壓桿穩(wěn)定條件 207 9.3.2 折減系數(shù)法 207 典型任務(wù) 209 任務(wù)一 壓桿臨界荷載與臨界應(yīng)力的計(jì)算 209 任務(wù)二 壓桿穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算 209 項(xiàng)目總結(jié) 211 項(xiàng)目強(qiáng)化 213 習(xí)題 213 項(xiàng)目10 靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 215 項(xiàng)目概述 215 預(yù)備知識(shí) 216 10.1 多跨靜定梁 216 10.1.1 多跨靜定梁的幾何組成特點(diǎn) 216 10.1.2 多跨靜定梁的內(nèi)力分析 217 10.2 靜定平面剛架 218 10.2.1 靜定平面剛架的分類 219 10.2.2 剛架的主要結(jié)構(gòu)特征 220 10.2.3 靜定平面剛架的內(nèi)力分析 221 10.3 靜定平面桁架 222 10.3.1 桁架的定義及組成 222 10.3.2 靜定平面桁架的分類 223 10.3.3 靜定平面桁架的內(nèi)力計(jì)算 224 10.4 三鉸拱 230 10.4.1 拱的分類與特點(diǎn) 230 10.4.2 三鉸拱的內(nèi)力分析 232 10.4.3 三鉸拱的合理軸線 235 10.5 靜定組合結(jié)構(gòu) 235 典型任務(wù) 236 任務(wù)一 靜定梁的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖的繪制 236 任務(wù)二 靜定平面剛架的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖的繪制 240 任務(wù)三 桁架的內(nèi)力計(jì)算 245 任務(wù)四 三鉸拱的內(nèi)力計(jì)算 249 任務(wù)五 靜定組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 252 項(xiàng)目總結(jié) 253 項(xiàng)目強(qiáng)化 255 習(xí)題 255 項(xiàng)目11 靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算 265 項(xiàng)目概述 265 預(yù)備知識(shí) 266 11.1 虛功原理及應(yīng)用 266 11.1.1 虛功 266 11.1.2 變形體虛功原理 267 11.1.3 利用虛功原理求結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移 268 11.2 靜定結(jié)構(gòu)在支座移動(dòng)時(shí)的位移計(jì)算 271 11.3 圖乘法 272 11.3.1 圖乘法原理 272 11.3.2 公式應(yīng)用條件及注意問題 272 典型任務(wù) 275 任務(wù)一 利用圖乘法計(jì)算靜定梁的位移 275 任務(wù)二 利用圖乘法計(jì)算靜定平面剛架的位移 276 任務(wù)三 靜定平面桁架的位移計(jì)算 278 任務(wù)四 靜定結(jié)構(gòu)支座移動(dòng)時(shí)的位移計(jì)算 279 項(xiàng)目總結(jié) 280 項(xiàng)目強(qiáng)化 281 習(xí)題 281 項(xiàng)目12 超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 283 項(xiàng)目概述 283 預(yù)備知識(shí) 283 12.1 超靜定結(jié)構(gòu)概述 283 12.1.1 靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 284 12.1.2 超靜定次數(shù)的確定及基本結(jié)構(gòu)的取法 284 12.2 力法基本原理及典型方程 286 12.2.1 力法基本原理 286 12.2.2 力法典型方程 288 12.3 對稱結(jié)構(gòu)力法方程的簡化 289 12.3.1 對稱基本結(jié)構(gòu)的選取 290 12.3.2 半剛架法 292 12.4 位移法的基本概念及典型方程 293 12.4.1 位移法的基本概念 293 12.4.2 位移法的基本未知量 297 12.4.3 位移法典型方程 299 12.5 力矩分配法的基本概念及基本原理 301 12.5.1 基本概念 301 12.5.2 力矩分配法的基本原理 303 12.5.3 力矩分配法的計(jì)算步驟 303 典型任務(wù) 304 任務(wù)一 使用力法計(jì)算超靜定梁和平面剛架內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖 304 任務(wù)二 力法計(jì)算對稱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖 307 任務(wù)三 位移法計(jì)算梁和平面剛架的內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖 309 任務(wù)四 力矩分配法計(jì)算連續(xù)梁和無側(cè)移剛架的內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖 315 項(xiàng)目總結(jié) 317 項(xiàng)目強(qiáng)化 319 習(xí)題 319 附錄A 平面圖形的幾何性質(zhì) 324 附錄B 型鋼表 341 附錄C 部分項(xiàng)目習(xí)題答案 353 參考文獻(xiàn) 363