建築構造力学 1 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 学芸出版社

ISBN：9784761523268

商品编码：130000010684

《结构力学：基础原理与工程应用》 前言 本书旨在系统性地介绍结构力学的基本原理，并将其理论知识与实际的工程应用紧密结合。结构力学作为土木工程、机械工程、航空航天工程等多个工程学科的核心课程，其重要性不言而喻。理解结构的受力特性、变形规律以及设计方法，是工程师们保障工程安全、实现经济高效设计的前提。本书将从最基础的概念出发，逐步深入到复杂的分析方法，并通过丰富的工程实例，帮助读者建立起坚实的理论基础和解决实际工程问题的能力。 第一章：结构力学的基本概念与术语 本章将为读者构建结构力学知识体系的基石。我们将首先明确什么是结构，以及结构在工程中的作用。接着，我们将引入结构力学中的核心概念，包括： 荷载（Load）： 详细阐述不同类型的荷载，如静力荷载（恒载、活载）、动力荷载（风荷载、地震荷载）等，以及荷载的施加方式和单位。 内力（Internal Force）： 深入剖析结构内部所承受的力，如轴力、剪力、弯矩、扭矩等。我们将学习如何通过截面法来确定这些内力。 应力（Stress）： 定义应力为单位面积上的内力，并介绍不同应力状态（正应力、剪应力）的计算和意义。 应变（Strain）： 定义应变为材料变形的相对量，并讲解应变与应力之间的关系。 强度（Strength）： 探讨材料能够承受的最大应力，这是结构安全设计的重要依据。 刚度（Stiffness）： 介绍结构抵抗变形的能力，以及刚度在结构设计中的作用。 稳定性（Stability）： 讨论结构在外力作用下保持原有平衡状态的能力，以及失稳的现象和原因。 材料的力学性能： 简要介绍常用工程材料（如钢、混凝土、木材等）的弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度等关键力学参数。 本章还将强调力的传递路径以及结构整体平衡的概念，为后续章节的学习奠定坚实基础。 第二章：静力平衡与自由体图 静力平衡是结构力学分析的首要前提。本章将聚焦于如何运用静力学的基本原理来分析受力结构。 力的分解与合成： 复习向量运算在力的分析中的应用。 自由体图（Free-Body Diagram, FBD）： 详细讲解绘制自由体图的方法和重要性。强调在绘制自由体图时，需要将研究对象从周围环境中分离出来，并标出所有作用在研究对象上的外力和内力（或其等效形式）。 平面静力平衡方程： 介绍在二维平面内，结构处于静止状态时必须满足的三个平衡方程：ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0。 三维静力平衡方程： 扩展到三维空间，介绍在三维空间内，结构处于静止状态时必须满足的六个平衡方程。 支座反力（Support Reactions）： 讲解不同类型支座（如固定端、铰支座、滚支座、自由端）所能提供的约束以及如何计算由支座提供的反力。 静定结构与超静定结构的概念： 区分静定结构（其内力和支座反力仅凭静力平衡方程即可求出）和超静定结构（其平衡方程不足以求出所有未知量，需要借助材料的变形规律）。 通过大量实例，读者将熟练掌握绘制自由体图和求解静力平衡方程的技巧，能够准确地判断结构的静定性。 第三章：梁的内力分析 梁是结构中最常见的构件之一。本章将专注于梁的内力分析，这是理解梁的受力行为和进行设计的基础。 梁的分类： 介绍不同类型的梁，如简支梁、悬臂梁、外伸梁、连续梁等。 剪力图（Shear Force Diagram, SFD）： 讲解绘制梁的剪力图的方法。剪力图能够直观地反映梁在任意截面上的剪力大小和变化规律。我们将重点介绍剪力与荷载的关系（剪力是荷载的积分），以及剪力图的绘制技巧，包括集中力、均布荷载和弯矩的影响。 弯矩图（Bending Moment Diagram, BMD）： 讲解绘制梁的弯矩图的方法。弯矩图能够直观地反映梁在任意截面上的弯矩大小和变化规律。我们将重点介绍弯矩与剪力的关系（弯矩是剪力的积分），以及弯矩图的绘制技巧，包括集中力偶、均布荷载和剪力的影响。 剪力图与弯矩图的相互关系： 强调剪力图和弯矩图之间的内在联系，以及如何利用这些关系来辅助绘制和校核。 截面法： 再次强调截面法在确定任意截面内力的重要性。 超静定梁的初步认识： 简要介绍超静定梁的内力分析需要更复杂的计算方法，为后续章节做铺垫。 本章的重点在于掌握绘制准确、清晰的剪力图和弯矩图，这是进行梁的强度和刚度计算的前提。 第四章：杆件的轴力、剪力与弯矩 本章将结构分析的范围从梁扩展到更一般的杆件，包括轴向杆件和承受弯曲的杆件。 轴力（Axial Force）： 详细讨论承受轴向拉力或压力作用的杆件。介绍轴力的计算和其在杆件中的分布。 剪力（Shear Force）： 再次强调在杆件中，剪力是垂直于杆件轴线的力。 弯矩（Bending Moment）： 再次强调弯矩是绕杆件轴线作用的力矩，它导致杆件产生弯曲。 多力作用下的杆件分析： 学习如何分析同时承受轴力、剪力和弯矩作用的杆件，并运用截面法求出各内力。 组合梁的分析： 介绍由不同截面构件组成的梁的内力分析。 本章将进一步巩固截面法的应用，并为分析更复杂的结构构件打下基础。 第五章：材料力学基础：应力与应变 本章将深入探讨材料在受力作用下的内部响应，即应力和应变。 应力状态： 介绍一个点上的应力状态，包括三个主应力方向和三个主应力。 胡克定律（Hooke's Law）： 阐述线弹性范围内，应力与应变呈线性关系。介绍弹性模量（E）和泊松比（ν）等材料常数。 拉压杆件中的应力与变形： 计算受轴向拉压作用的杆件的应力（σ = P/A）和变形（ΔL = PL/AE）。 剪应力与剪变： 介绍剪应力（τ）和剪应变（γ）的概念，以及它们之间的关系（τ = Gγ），其中G为剪切弹性模量。 扭转杆件中的应力与变形： 探讨圆截面杆件在扭矩作用下的剪应力和扭转角。 弯曲杆件中的应力： 详细推导梁在弯矩作用下的正应力分布公式（σ = My/I）。介绍中性轴的概念。 弯曲杆件中的剪应力： 推导梁在剪力作用下的剪应力分布公式（τ = VQ/It）。 材料的破坏准则： 简要介绍不同材料（如脆性材料、韧性材料）的破坏机理和常见的破坏准则。 本章是连接宏观结构分析与微观材料行为的关键，为理解结构的强度和刚度提供理论依据。 第六章：结构的变形分析：位移与转角 除了抵抗内力，结构在荷载作用下的变形也是工程师必须考虑的重要因素。本章将研究结构的位移和转角。 梁的挠曲线（Deflection Curve）： 介绍梁的变形线，即挠曲线，它描述了梁在荷载作用下的弯曲形状。 微分方程法： 推导梁的挠曲线微分方程（EI d⁴v/dx⁴ = q(x)），并介绍求解方法。 积分法： 通过积分挠曲线的微分方程来求解梁的位移和转角。 固支梁、简支梁等典型梁的变形计算： 学习计算不同边界条件下梁的挠度和转角。 叠加原理（Principle of Superposition）： 讲解在弹性范围内，多个荷载作用下引起的总变形等于各荷载单独作用引起的变形之和。 虚功原理（Principle of Virtual Work）： 介绍虚功原理作为一种强大的能量方法，用于计算结构的位移和转角，尤其适用于复杂结构。 能量法： 探讨卡氏定理（Castigliano's Theorem）等能量方法在位移计算中的应用。 本章将使读者能够定量地计算结构的变形，为满足使用功能和控制变形提供依据。 第七章：超静定结构分析 绝大多数实际工程结构都是超静定的，因为它们比静定结构更经济、更稳定。本章将介绍超静定结构的分析方法。 超静定度的概念： 学习如何判断结构的超静定度（Degree of Redundancy）。 容许力法（Force Method）： 基本概念： 将超静定结构转化为一个或多个“基本体系”（静定结构），并通过施加“多余约束力”（冗余力）来满足变形协调条件。 选择基本体系： 讲解如何选择合适的基本体系。 变形协调方程： 建立由多余约束力引起的变形与荷载引起的变形之间的协调方程。 单位荷载法： 介绍如何利用单位荷载来计算变形，从而简化计算。 应用实例： 通过实例演示容许力法的具体应用。 容位移法（Displacement Method）： 基本概念： 以结构的位移（节点位移、转角）为基本未知量，通过建立荷载与位移之间的关系来求解。 节点位移法（Stiffness Method）： 介绍更通用的节点位移法，将结构分解为单元，并建立单元刚度矩阵，最终组建整体刚度矩阵。 载荷-位移关系： 讲解如何建立荷载和位移之间的方程组。 应用实例： 通过实例演示容位移法的应用。 本章将为读者提供处理复杂工程结构分析的强有力工具。 第八章：稳定性分析 结构除了要承受荷载和抵抗变形，还必须具备抵抗失稳的能力。本章将介绍结构的稳定性问题。 失稳（Buckling）： 定义失稳为结构在外力作用下突然从一种平衡状态转变为另一种平衡状态，并可能导致灾难性破坏的现象。 细长杆件的失稳（压杆失稳）： 欧拉公式（Euler's Formula）： 推导并讲解欧拉公式，用于计算细长压杆的临界失稳载荷（Pcr = π²EI/L²）。 压杆的稳定性条件： 分析影响压杆稳定性的因素，如杆件长度、截面惯性矩、材料弹性模量、端部约束条件。 考虑初始缺陷和非弹性失稳： 简要介绍实际工程中，由于初始缺陷和材料进入塑性区而导致的非弹性失稳。 梁的侧向稳定性（Bending-Torsional Buckling）： 讨论梁在受弯时可能发生的侧向失稳现象。 其他稳定性问题： 简要介绍板的失稳和壳体的失稳等。 本章的目的是让读者认识到结构稳定性分析的重要性，并掌握基本的压杆失稳计算方法。 第九章：动力学基础与振动分析 许多工程结构都会受到动态荷载的影响，如风、地震、机械设备振动等。本章将引入动力学分析的基本概念。 自由振动（Free Vibration）： 介绍无外力作用下，系统在受到扰动后产生的振动。 单自由度体系（Single Degree of Freedom System, SDOF）： 分析最简单的振动模型，包括质量（m）、阻尼（c）和刚度（k）。 振动方程： 推导单自由度体系的运动方程（mẍ + cẋ + kx = 0）。 固有频率（Natural Frequency）与固有周期（Natural Period）： 计算系统的固有频率（ωn = √(k/m)）和固有周期（Tn = 2π/ωn）。 阻尼振动（Damped Vibration）： 分析阻尼对振动的影响，包括过阻尼、临界阻尼和欠阻尼。 受迫振动（Forced Vibration）与共振（Resonance）： 讲解外力作用下系统的振动，以及当外力频率接近固有频率时发生的共振现象。 多自由度体系（Multiple Degrees of Freedom System, MDOF）： 简要介绍多自由度体系的振动分析。 结构的动力特性： 讨论结构动力特性（如质量、刚度、阻尼）对地震响应等动态行为的影响。 本章为理解结构在动态荷载作用下的行为提供了基础。 第十章：工程实例与应用 本章将通过具体的工程案例，将前面章节所学的理论知识付诸实践。 桥梁结构分析： 分析简支梁桥、连续梁桥在车辆荷载作用下的内力与变形。 高层建筑结构分析： 探讨高层建筑在风荷载和地震荷载作用下的动力响应。 钢结构节点设计： 演示如何运用结构力学原理对钢结构节点进行强度和稳定性校核。 混凝土结构构件设计： 介绍如何根据弯矩和剪力设计钢筋混凝土梁。 有限元方法简介（选讲）： 简要介绍有限元方法（Finite Element Method, FEM）作为一种强大的数值分析工具，在复杂结构分析中的应用。 通过这些实例，读者可以更深刻地理解结构力学在解决实际工程问题中的价值，并学会如何将理论知识转化为工程设计。 附录 常用工程材料的力学性能参数表 常用截面几何性质表（如截面惯性矩、截面模量等） 梁的挠度和转角公式汇总 结语 《结构力学：基础原理与工程应用》致力于为读者提供一个全面、深入且实用的结构力学学习体验。我们希望通过本书的讲解，读者不仅能够掌握结构力学的核心理论，更能培养运用这些知识解决实际工程问题的能力，为未来的工程实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节编排非常合理，逻辑清晰，层层递进，非常适合系统性地学习。它从最基础的概念开始，一步一步地引入更复杂的理论和计算方法。即使是初学者，也能在循序渐进的讲解中，逐步建立起扎实的知识基础。而且，每个章节的学习目标都非常明确，在阅读完之后，读者能够清晰地知道自己掌握了哪些内容，以及还需要在哪些方面进行巩固。书中穿插的例题和习题，更是起到了画龙点睛的作用。这些题目不仅紧扣章节内容，而且难度适中，能够有效地检验学习成果。通过完成这些题目，我能够将理论知识转化为实际的应用能力，并在解决问题的过程中，进一步加深对知识的理解。这种结构化的学习路径，让学习过程变得高效而富有成效。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，不仅要传授知识，更要激发读者的思考和探索欲望。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是陈述事实，更是在引导读者去质疑，去分析，去形成自己的判断。在阅读过程中，我经常会停下来，反复琢磨作者提出的观点，并尝试将其与我过往的经验进行比对。有时，我甚至会因为书中的某个论点而产生新的想法，或者对某个习以为常的做法产生疑问。这种“启发式”的阅读体验，让我觉得我不仅仅是在被动地接收信息，而是在主动地参与到知识的构建过程中。这种感觉非常有价值，让我觉得这本书不仅仅是一本参考书，更像是一位循循善诱的导师，在我的学习道路上给予我重要的指引。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在建筑领域摸爬滚打多年的从业者，我深知理论与实践结合的重要性。这本书的出现，可以说在很大程度上弥补了我对于某些基础理论理解上的偏差，也让我重新审视了许多在实际工作中被我忽视的细节。它没有直接给出各种施工技巧，而是从最根本的原理入手，一层一层地剥离出结构行为背后的逻辑。当我遇到一个结构问题时，这本书能够帮助我回溯到最源头，理解为什么会发生这种情况，以及从力学角度出发，有哪些可能的解决方案。它不像某些教科书那样，仅仅罗列公式和计算方法，而是通过大量的分析和论证，引导读者去思考，去建立起自己的认知体系。这对于提升解决复杂问题的能力非常有帮助，让我在面对新的、未曾遇到的挑战时，不再感到束手无策。它让我明白，真正的专业能力，并非源于死记硬背，而是建立在对事物本质深刻理解的基础上。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格我相当欣赏，它没有使用过于晦涩难懂的专业术语，也没有故弄玄虚地卖弄学问。相反，作者的表达方式非常直接、清晰，并且富有逻辑性。即便是一些非常抽象的概念，作者也能通过生动形象的比喻，或者贴近实际工程的案例，将其解释得通俗易懂。我印象深刻的是，在讲解某个关键概念时，作者反复使用了几种不同的阐述方式，并且还在不同章节中有所呼应，这极大地加深了我对这个概念的理解，让我不再是“知其然”而是“知其所以然”。这种润物细无声的教学方式，比那些填鸭式的讲解要有效得多。它让我在阅读的过程中，几乎没有遇到难以逾越的障碍，能够保持一种持续的学习热情和动力。这种深入浅出的写作功底，着实令人佩服，也让我对作者的专业素养有了更高的评价。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面的材质触感很好，厚实而又不失细腻，带着一种沉稳的专业感。当我第一次拿到它的时候，就感觉这不仅仅是一本书，更像是一件精心打造的艺术品。书脊的装订牢固，翻页流畅，即使经常翻阅也不会轻易散架。每一页的纸张也都挑选得非常合适，厚度适中，印刷清晰，字迹锐利，丝毫没有模糊或洇墨的情况，长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。排版方面，疏密有致，段落清晰，重点内容都用加粗或者不同的字体颜色做了区分，非常便于查找和理解。而且，书中的插图和图表更是运用得恰到好处，线条流畅，比例准确，即使是复杂的结构模型，也能够被清晰地呈现出来，这对于理解抽象的力学原理至关重要。我特别喜欢它那种留白的艺术，不会显得过于拥挤，让阅读的过程更加舒缓和放松。总而言之，从外观到内页的每一个细节，都体现了出版方的用心和对品质的极致追求，让人在阅读内容之前就已经心生好感，迫不及待地想要探索其中的奥秘。