建築力學

本書依據高等職業教育培養技術技能型人才的目標要求，圍繞知識的應用能力，用項目對能力進行反覆訓練，整合理論知識和實踐知識，內容簡明扼要，通俗易懂，圖文配合緊密。

全書共分為12個項目，內容涵蓋了理論力學的靜力學、材料力學和結構力學的主要內容，包括緒論，靜力學基本知識，構件的受力分析，平面體系的幾何組成分析，靜定結構的平衡計算，桿件變形(包括軸向拉伸與壓縮、剪切與扭轉、彎曲、組合變形)的分析，壓桿穩定的分析，靜定結構的內力分析，靜定結構的位移計算，超靜定結構的內力計算等。附錄中包含平面圖形的幾何性質及型鋼表等內容。每個項目都有一定數量的強化習題，部分項目附有習題參考答案。

緒論 1

一、建築力學內容簡介 1

二、建築力學的作用 1

三、學習建築力學的目的 3

項目1 靜力學基本知識 5

項目概述 5

預備知識 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 靜力學公理 8

項目總結 10

項目強化 11

思考題 11

習題 11

項目2 構件的受力分析 13

項目概述 13

預備知識 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 工程結構的計算簡圖及分類 18

2.2.1 結構計算簡圖 18

2.2.2 荷載的分類 21

2.2.3 桿繫結構的分類 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 24

典型任務 25

任務 構件的受力分析及受力圖 25

項目總結 29

項目強化 30

思考題 30

習題 31

項目3 平面體系的幾何組成分析 33

項目概述 33

預備知識 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則 37

3.2.1 二元體概念及規則 37

3.2.2 兩剛片規則 38

3.2.3 三剛片規則 38

3.3 靜定結構與超靜定結構 40

典型任務 40

項目總結 43

項目強化 44

習題 44

項目4 靜定結構的平衡計算 45

項目概述 45

預備知識 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 平面力對點之矩與平面力偶 50

4.2.1 力對點之矩與合力矩定理 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 物體系統的平衡 61

4.4.1 靜定與靜不定問題 61

4.4.2 物體系統的平衡 62

4.4.3 求解物系平衡問題的步驟 62

典型任務 63

任務一 力在坐標軸上的投影 63

任務二 平面力系向一點的簡化 63

任務三 平面力系的平衡問題 67

任務四 平面桿繫結構的平衡計算 78

項目總結 81

項目強化 83

思考題 83

習題 85

項目5 桿件變形(軸向拉伸與壓縮)的分析與計算 91

項目概述 91

預備知識 91

5.1 材料力學基本概念 91

5.1.1 材料力學的任務 91

5.1.2 材料力學的變形及基本假設 93

5.1.3 桿件的內力、應力、變形與應變 93

5.2 軸向拉伸和壓縮時的內力與應力 96

5.2.1 軸向拉伸和壓縮的概念及實例 96

5.2.2 軸向拉伸和壓縮時的內力 97

5.2.3 軸向拉伸和壓縮時的應力 98

5.3 軸向拉伸和壓縮時的變形 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的力學性能 103

5.4.1 材料的拉伸和壓縮試驗 103

5.4.2 低碳鋼拉伸時的力學性能 104

5.4.3 其他金屬材料在拉伸時的力學性能 107

5.4.4 金屬材料在壓縮時的力學性能 107

5.4.5 幾種非金屬材料的力學性能 109

5.4.6 塑性材料和脆性材料的主要區別 110

5.5 軸向拉壓變形的強度條件 110

5.5.1 材料的極限應力 110

5.5.2 容許應力和安全係數 111

5.5.3 軸向拉(壓)桿的強度條件和強度計算 112

典型任務 113

任務一 計算桿件軸力及畫軸力圖 113

任務二 軸向拉壓桿件截面的應力計算 114

任務三 軸向拉壓桿件的變形計算 115

任務四 軸向拉壓桿件的強度計算 117

項目總結 121

項目強化 122

習題 122

項目6 桿件變形(剪切與扭轉)的分析與計算 125

項目概述 125

預備知識 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 剪切與擠壓的實用計算 126

6.2.1 剪切的實用計算 126

6.2.2 擠壓的實用計算 127

6.3 剪切的胡克定律及剪應力互等定理 128

6.3.1 剪切胡克定律 128

6.3.2 剪應力互等定理 128

6.4 圓軸扭轉時的內力和應力 129

6.4.1 圓軸扭轉時的內力 129

6.4.2 圓軸扭轉時的應力 132

6.5 圓軸扭轉時的強度條件 133

典型任務 133

任務一 桿件剪切與擠壓的內力及強度計算 133

任務二 圓軸扭轉的內力及強度計算 136

項目總結 137

項目強化 139

習題 139

項目7 桿件變形(彎曲)的分析與計算 143

項目概述 143

預備知識 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 彎曲的內力 145

7.2.1 截面法求內力 145

7.2.2 簡易法求內力 146

7.2.3 用內力方程法繪製剪力圖和彎矩圖 147

7.2.4 微分關係法繪製剪力圖和彎矩圖 151

7.2.5 用疊加法畫彎矩圖 153

7.3 彎曲時的應力及強度計算 155

7.3.1 梁橫截面上的正應力 155

7.3.2 梁橫截面上的剪應力 156

7.3.3 梁的強度條件 158

7.4 彎曲的變形及剛度條件 161

7.4.1 撓度和轉角 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 164

任務一 梁的正應力強度計算 164

任務二 梁的變形及剛度計算 173

項目總結 177

項目強化 178

習題 178

項目8 桿件變形(組合變形)的分析與計算 183

項目概述 183

預備知識 183

8.1 組合變形的概念與分析方法及計算原理 183

8.2 斜彎曲問題的應力和強度條件 184

8.2.1 斜彎曲的概念 184

8.2.2 斜彎曲時桿件的內力、應力的計算 185

8.2.3 斜彎曲時的強度條件 186

8.3 拉壓和彎曲組合變形的應力和強度條件 188

8.4 偏心拉壓的應力和強度條件 190

8.4.1 偏心拉壓的應力計算 190

8.4.2 截面核心 191

典型任務 192

任務一 斜彎曲的強度計算 192

任務二 拉伸(壓縮)和彎曲組合變形的強度計算 193

任務三 偏心拉伸(壓縮)的強度計算 194

項目總結 196

項目強化 197

習題 197

項目9 壓桿穩定的分析 201

項目概述 201

預備知識 201

9.1 壓桿穩定的概念 201

9.2 壓桿穩定的臨界力和臨界應力 202

9.2.1 細長壓桿臨界力計算公式——歐拉公式 202

9.2.2 歐拉公式的適用範圍 204

9.2.3 中長桿的臨界力計算——經驗公式、臨界應力總圖 205

9.3 壓桿的穩定計算 207

9.3.1 壓桿穩定條件 207

9.3.2 折減係數法 207

典型任務 209

任務一 壓桿臨界荷載與臨界應力的計算 209

任務二 壓桿穩定的實用計算 209

項目總結 211

項目強化 213

習題 213

項目10 靜定結構的內力分析 215

項目概述 215

預備知識 216

10.1 多跨靜定梁 216

10.1.1 多跨靜定梁的幾何組成特點 216

10.1.2 多跨靜定梁的內力分析 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 剛架的主要結構特徵 220

10.2.3 靜定平面剛架的內力分析 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 靜定平面桁架的內力計算 224

10.4 三鉸拱 230

10.4.1 拱的分類與特點 230

10.4.2 三鉸拱的內力分析 232

10.4.3 三鉸拱的合理軸線 235

10.5 靜定組合結構 235

典型任務 236

任務一 靜定梁的內力計算和內力圖的繪製 236

任務二 靜定平面剛架的內力計算和內力圖的繪製 240

任務三 桁架的內力計算 245

任務四 三鉸拱的內力計算 249

任務五 靜定組合結構的內力分析 252

項目總結 253

項目強化 255

習題 255

項目11 靜定結構的位移計算 265

項目概述 265

預備知識 266

11.1 虛功原理及應用 266

11.1.1 虛功 266

11.1.2 變形體虛功原理 267

11.1.3 利用虛功原理求結構在荷載作用下的位移 268

11.2 靜定結構在支座移動時的位移計算 271

11.3 圖乘法 272

11.3.1 圖乘法原理 272

11.3.2 公式應用條件及注意問題 272

典型任務 275

任務一 利用圖乘法計算靜定梁的位移 275

任務二 利用圖乘法計算靜定平面剛架的位移 276

任務三 靜定平面桁架的位移計算 278

任務四 靜定結構支座移動時的位移計算 279

項目總結 280

項目強化 281

習題 281

項目12 超靜定結構的內力計算 283

項目概述 283

預備知識 283

12.1 超靜定結構概述 283

12.1.1 靜定結構和超靜定結構的特點 284

12.1.2 超靜定次數的確定及基本結構的取法 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 對稱結構力法方程的簡化 289

12.3.1 對稱基本結構的選取 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 力矩分配法的計算步驟 303

典型任務 304

任務一 使用力法計算超靜定梁和平面剛架內力並繪製內力圖 304

任務二 力法計算對稱結構的內力並繪製內力圖 307

任務三 位移法計算梁和平面剛架的內力並繪製內力圖 309

任務四 力矩分配法計算連續梁和無側移剛架的內力並繪製內力圖 315

項目總結 317

項目強化 319

習題 319

附錄A 平面圖形的幾何性質 324

附錄B 型鋼表 341

附錄C 部分項目習題答案 353

參考文獻 363