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书 名：土木工程专业研究生系列教材--薄壁杆件结构力学
丛 书 名：土木工程专业研究生系列教材
著 译 者：包世华 周坚
出 版 社：中国建筑工业出版社
书 号：
ISBN 7-112-08093-2
图书编号：B10034831印刷日期：2006-06-01
出版日期：2006-06-01上架时间：2006-06-13
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平装16开,644页
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元
图书简介
土木工程专业研究生系列教材--薄壁杆件结构力学一书由中国建筑工业出版社于2006-06-01出版。
本书前版于1991年出版，这次作为"土木工程专业研究生系列教材"之一重新修订，增加了许多新的内容。
本书系统地介绍了符拉索夫开口截面薄壁杆件理论、乌曼斯基闭口截面薄壁杆件理论，以及考虑周边发生畸变的闭口截面杆件的广义坐标原理解法，并针对高层建筑结构和桥梁结构等计算的需要介绍了采用横向联系加强的开口截面薄壁杆件的计算；同时还包括有用力法和位移法计算薄壁杆件结构、薄壁杆件的稳定计算、薄壁杆件的能量原理和有限元方法等内容；增加了薄壁曲杆、薄壁连续曲梁和高层建筑简体结构的计算，以及薄壁杆件结构半解析常微分方程求解器方法等内容。
本书可供建筑结构、建筑机械、道路桥梁等专业的工程技术人员以及高等院校高年级学生和研究生作为教材和参考用书。
前 言
本书第一版曾于1991年出版。此次作为"土木工程专业研究生系列教材"之一重新修订。
本书第一版曾系统地介绍了薄壁杆和薄壁杆结构的计算理论和分析方法，内容包括：符拉索夫开口截面薄壁杆件理论、乌曼斯基闭口截面薄壁杆件理论；考虑周边发生畸变的闭口截面杆件的广义坐标原理解法、以及用横向联系加强的开口截面薄壁杆件的计算；和薄壁杆件结构、薄壁杆件的稳定、薄壁杆件结构的能量原理和有限元方法等。它们全是薄壁杆和薄壁杆结构的基础理论和常用算法，故全部内容均保留，仅作了一些文字和顺序上的修改。能量原理一章中增加了势能原理在矩形简体结构中的应用举例，薄壁杆结构的计算一章中增加了薄壁连续梁和平面板架在扭矩荷载作用下的双力矩分配法等。
由于高层建筑简体结构和曲线箱梁桥跨结构这十多年来在我国的迅猛发展，它们是薄壁杆结构在土木工程中的两大应用方面，本书新增加了这两方面的有关内容。考虑到本书的特点，介绍着重于计算理论和分析方法。新增的章节有：
第6章薄壁曲杆的计算，较为系统地介绍了符拉索夫薄壁曲杆的基本理论和实用算法。
第10章高层建筑简体结构的计算，介绍了筒中筒结构、多边形筒体结构和多孔束筒结构等按簿壁筒计算的理论和方法，它们多是能量原理在薄壁筒方面的延伸。涉及的问题除了静力分析外，还有动力分析、整体稳定和二阶分析等方面的问题。
第11章薄壁连续曲梁的计算，介绍了连续曲梁纯扭转和约束扭转以及带点支承连续曲梁的计算，给出了曲梁单元的刚度矩阵和等效结点荷载。
第12章薄壁杆件结构半解析常微分方程求解器方法，讨论了变截面筒、变截面筒中筒、半无限弹性地基上的筒体结构的静力、动力(自由振动及动力作用下的稳态反应)、稳定、二阶分析和弹性时程分析，以及大型箱形截面桥跨结构的影响场等问题。计算方法是对多维结构，沿一方向(截面的环向)离散化，沿另一方向(轴向)用解析函数表示的半解析方法，将问题归结为微分方程组，运用常微分方程求解器求解。这是高层筒体结构和箱形截面桥跨结构的一个新的解法系列，内容全部是我们自己近年的研究成果。
全书共12章。周坚负责第1、2、3、4、5、6和11章的编写和修订，包世华负责第7、8、9、10和12章的编写和修订。
能力所限，本书难免存在不足之外，欢迎读者批评指正。
清华大学 包世华
北京建筑工程学院 周 坚
2005年5月
本书前版于1991年出版，这次作为"土木工程专业研究生系列教材"之一重新修订，增加了许多新的内容。
本书系统地介绍了符拉索夫开口截面薄壁杆件理论、乌曼斯基闭口截面薄壁杆件理论，以及考虑周边发生畸变的闭口截面杆件的广义坐标原理解法，并针对高层建筑结构和桥梁结构等计算的需要介绍了采用横向联系加强的开口截面薄壁杆件的计算；同时还包括有用力法和位移法计算薄壁杆件结构、薄壁杆件的稳定计算、薄壁杆件的能量原理和有限元方法等内容；增加了薄壁曲杆、薄壁连续曲梁和高层建筑简体结构的计算，以及薄壁杆件结构半解析常微分方程求解器方法等内容。
本书可供建筑结构、建筑机械、道路桥梁等专业的工程技术人员以及高等院校高年级学生和研究生作为教材和参考用书。
前 言
本书第一版曾于1991年出版。此次作为"土木工程专业研究生系列教材"之一重新修订。
本书第一版曾系统地介绍了薄壁杆和薄壁杆结构的计算理论和分析方法，内容包括：符拉索夫开口截面薄壁杆件理论、乌曼斯基闭口截面薄壁杆件理论；考虑周边发生畸变的闭口截面杆件的广义坐标原理解法、以及用横向联系加强的开口截面薄壁杆件的计算；和薄壁杆件结构、薄壁杆件的稳定、薄壁杆件结构的能量原理和有限元方法等。它们全是薄壁杆和薄壁杆结构的基础理论和常用算法，故全部内容均保留，仅作了一些文字和顺序上的修改。能量原理一章中增加了势能原理在矩形简体结构中的应用举例，薄壁杆结构的计算一章中增加了薄壁连续梁和平面板架在扭矩荷载作用下的双力矩分配法等。
由于高层建筑简体结构和曲线箱梁桥跨结构这十多年来在我国的迅猛发展，它们是薄壁杆结构在土木工程中的两大应用方面，本书新增加了这两方面的有关内容。考虑到本书的特点，介绍着重于计算理论和分析方法。新增的章节有：
第6章薄壁曲杆的计算，较为系统地介绍了符拉索夫薄壁曲杆的基本理论和实用算法。
第10章高层建筑简体结构的计算，介绍了筒中筒结构、多边形筒体结构和多孔束筒结构等按簿壁筒计算的理论和方法，它们多是能量原理在薄壁筒方面的延伸。涉及的问题除了静力分析外，还有动力分析、整体稳定和二阶分析等方面的问题。
第11章薄壁连续曲梁的计算，介绍了连续曲梁纯扭转和约束扭转以及带点支承连续曲梁的计算，给出了曲梁单元的刚度矩阵和等效结点荷载。
第12章薄壁杆件结构半解析常微分方程求解器方法，讨论了变截面筒、变截面筒中筒、半无限弹性地基上的筒体结构的静力、动力(自由振动及动力作用下的稳态反应)、稳定、二阶分析和弹性时程分析，以及大型箱形截面桥跨结构的影响场等问题。计算方法是对多维结构，沿一方向(截面的环向)离散化，沿另一方向(轴向)用解析函数表示的半解析方法，将问题归结为微分方程组，运用常微分方程求解器求解。这是高层筒体结构和箱形截面桥跨结构的一个新的解法系列，内容全部是我们自己近年的研究成果。
全书共12章。周坚负责第1、2、3、4、5、6和11章的编写和修订，包世华负责第7、8、9、10和12章的编写和修订。
能力所限，本书难免存在不足之外，欢迎读者批评指正。
清华大学 包世华
北京建筑工程学院 周 坚
2005年5月
图书目录 (可试读)
第1章 薄壁杆件的弯曲和自由扭转 1
1．1 概述1
1．2 薄壁杆件的弯曲2
1．3 闭口截面薄壁杆件的自由扭转20
1．4 开口截面薄壁杆件的自由扭转29
习题36
第2章 开口截面薄壁杆件的约束扭转38
2．1 概述38
2．2 基本假定，约束扭转正应力40
2．3 主扇性极点、主扇性零点与主扇性几何特征42
2．4 约束扭转剪应力，薄壁杆件的广义内力--双力矩与弯扭力矩55
2．5 扭转角的微分方程及其解，薄壁杆件约束扭转时的广义位移与内力58
2．6 薄壁杆件约束扭转的初参数解法62
2．7 薄壁杆件约束扭转的边界条件68
2．8 集中扭矩与横向荷载作用下的杆件69
2．9 纵向荷载作用下的杆件79
2．10 简单梁的弯曲理论比拟86
习题88
第3章 闭口截面薄壁杆件的约束扭转91
3．1 概述91
3．2 乌曼斯基的闭口截面薄壁杆件约束扭转理论93
3．3 多室闭口截面杆件的约束扭转112
3．4 广义坐标法原理132
3．5 考虑截面外形轮廓线变形的箱形梁的约束扭转139
3．6 考虑截面外形轮廓线变形，但忽略剪切变形影响的箱形梁的约束扭转155
3．7 乌曼斯基理论--广义坐标法的特例158
习题161
第4章 用横向联系加强的开口截面薄壁杆件的约束扭转163
4．1 概述163
4．2 多支座薄壁杆件的约束扭转163
4．3 用窄缀板加强的开口截面薄壁杆件约束扭转的结构力学解法169
4．4 用缀板或缀条加强的开口截面薄壁杆件约束扭转的连续化解法Ⅰ174
4．5 用缀板或缀条加强的开口截面薄壁杆件约束扭转的连续化解法Ⅱ179
4．6 用隔板加强的槽形截面薄壁杆件的约束扭转190
4．7 在弹性介质中薄壁杆的约束扭转193
习题201
第5章 薄壁杆件的稳定203
5．1 概述203
5．2 杆端偏心压力作用下开口薄壁杆件的稳定204
5．3 杆端偏心压力作用下开口薄壁杆稳定问题的几个特例213
5．4 杆端偏心受拉时开口薄壁杆的稳定222
5．5 杆端偏心压力作用下开口截面薄壁杆空间形态的稳定223
5．6 开口截面薄壁杆件平面形态稳定的一般理论224
5．7 开口薄壁杆平面形态稳定问题的几个特例231
5．8 用虚位移原理求临界荷载的近似值239
5．9 闭口截面薄壁杆件的稳定245
习题247
第6章 薄壁曲杆的计算249
6．1 概述249
6．2 薄壁曲杆静力计算弯扭耦联微分方程及其解249
6．3 有限差分法分析薄壁曲杆259
6．4 薄壁曲杆的约束扭转分析262
6．5 简支曲杆在集中荷载作用下的计算272
6．6 均布力P和均布扭矩作用下的计算281
6．7 弯矩作用于简支梁端的计算282
6．8 双力矩作用于基本体系两端的计算284
6．9 薄壁曲杆实用计算公式汇总285
6．10 算例290
第7章 薄壁杆件结构的计算294
7．1 概述294
7．2 力法原理及其在薄壁杆件结构中的应用295
7．3 薄壁杆件位移计算的一般公式及其简化297
7．4 力法计算示例306
7．5 位移法原理及其在薄壁杆件结构中的应用311
7．6 薄壁杆件的反力系数计算313
7．7 位移法计算示例319
7．8 薄壁连续梁在扭矩荷载作用下的双力矩分配法323
7．9 薄壁平面板架在扭矩荷载作用下的双力矩分配法329
7．10 矩阵位移法的基本原理和计算过程--薄壁连续梁的扭转计算332
7．11 矩阵位移法计算薄壁平面板架343
7．12 矩阵位移法计算薄壁空间刚架359
习题363
第8章 薄壁杆件结构的能量原理364
8．1 概述364
8．2 薄壁杆件的弯扭势能364
8．3 势能原理和位移法370
8．4 里兹法373
8．5 势能驻值原理应用举例一--箱形梁的剪力滞后效应382
8．6 势能驻值原理应用举例二--矩形简体结构的受力和变形分析388
8．7 余能原理和力法394
8．8 余能驻值原理应用举例一--矩形筒体结构受水平荷载作用时的计算400
8．9 余能驻值原理应用举例二--框筒结构在扭转荷载下的计算411
习题415
第9章 薄壁杆件分析的有限元法417
9．1 概述417
9．2 形函数417
9．3 薄壁杆单元分析421
9．4 整体分析及计算示例427
9．5 按广义坐标法原理进行薄壁杆单元分析432
9．6 广义坐标法计算示例437
9．7 薄壁杆稳定问题的弯扭总势能443
9．8 薄壁杆稳定问题的单元分析447
9．9 稳定问题的整体分析及计算示例450
习题454
第10章 高层建筑筒体结构的计算455
10．1 筒中筒结构在水平荷载下的连续体-微分方程法455
10．2 筒中筒结构的连续体-力法计算467
10．3 多边形筒体结构的余能驻值原理计算法482
10．4 多孔束筒结构的余能驻值原理计算496
10．5 简体结构的自由振动计算505
10．6 高层简体结构的整体稳定和二阶分析516
第11章 薄壁连续曲梁的计算 528
11．1 基本概念528
11．2 曲线连续梁的纯扭转分析529
11．3 曲线连续梁的翘曲扭转分析531
11．4 独柱点支承的连续曲梁纯扭转分析534
11．5 用能量法分析连续曲线梁的纯扭转问题539
11．6 连续薄壁曲梁的有限杆元法546
11．7 空间曲梁的纯扭转有限元分析557
第12章 薄壁杆件结构半解析常微分方程求解器方法568
12．1 概述568
12．2 阶形变截面筒和筒中筒结构的静力计算--半解析能量法569
12．3 阶形变截面筒体结构的静力计算--有限元线法575
12．4 阶形变截面筒和筒中筒结构的自由振动计算--半解析能量法580
12．5 阶形变截面简体结构的自由振动计算--有限元线法585
12．6 高层建筑筒体结构的整体稳定和二阶分析590
12．7 Winkler弹性地基上高层筒体结构的计算596
12．8 半无限弹性地基上高层简体结构的静力计算598
12．9 半无限弹性地基上高层筒体结构的自由振动计算610
12．10 半无限弹性地基上高层简体结构对确定性动力作用的稳态反应618
12．11 简体结构连续化模型的弹性动力时程分析628
12．12 大型箱形截面桥跨结构的影响场 633
参考文献643
1．1 概述1
1．2 薄壁杆件的弯曲2
1．3 闭口截面薄壁杆件的自由扭转20
1．4 开口截面薄壁杆件的自由扭转29
习题36
第2章 开口截面薄壁杆件的约束扭转38
2．1 概述38
2．2 基本假定，约束扭转正应力40
2．3 主扇性极点、主扇性零点与主扇性几何特征42
2．4 约束扭转剪应力，薄壁杆件的广义内力--双力矩与弯扭力矩55
2．5 扭转角的微分方程及其解，薄壁杆件约束扭转时的广义位移与内力58
2．6 薄壁杆件约束扭转的初参数解法62
2．7 薄壁杆件约束扭转的边界条件68
2．8 集中扭矩与横向荷载作用下的杆件69
2．9 纵向荷载作用下的杆件79
2．10 简单梁的弯曲理论比拟86
习题88
第3章 闭口截面薄壁杆件的约束扭转91
3．1 概述91
3．2 乌曼斯基的闭口截面薄壁杆件约束扭转理论93
3．3 多室闭口截面杆件的约束扭转112
3．4 广义坐标法原理132
3．5 考虑截面外形轮廓线变形的箱形梁的约束扭转139
3．6 考虑截面外形轮廓线变形，但忽略剪切变形影响的箱形梁的约束扭转155
3．7 乌曼斯基理论--广义坐标法的特例158
习题161
第4章 用横向联系加强的开口截面薄壁杆件的约束扭转163
4．1 概述163
4．2 多支座薄壁杆件的约束扭转163
4．3 用窄缀板加强的开口截面薄壁杆件约束扭转的结构力学解法169
4．4 用缀板或缀条加强的开口截面薄壁杆件约束扭转的连续化解法Ⅰ174
4．5 用缀板或缀条加强的开口截面薄壁杆件约束扭转的连续化解法Ⅱ179
4．6 用隔板加强的槽形截面薄壁杆件的约束扭转190
4．7 在弹性介质中薄壁杆的约束扭转193
习题201
第5章 薄壁杆件的稳定203
5．1 概述203
5．2 杆端偏心压力作用下开口薄壁杆件的稳定204
5．3 杆端偏心压力作用下开口薄壁杆稳定问题的几个特例213
5．4 杆端偏心受拉时开口薄壁杆的稳定222
5．5 杆端偏心压力作用下开口截面薄壁杆空间形态的稳定223
5．6 开口截面薄壁杆件平面形态稳定的一般理论224
5．7 开口薄壁杆平面形态稳定问题的几个特例231
5．8 用虚位移原理求临界荷载的近似值239
5．9 闭口截面薄壁杆件的稳定245
习题247
第6章 薄壁曲杆的计算249
6．1 概述249
6．2 薄壁曲杆静力计算弯扭耦联微分方程及其解249
6．3 有限差分法分析薄壁曲杆259
6．4 薄壁曲杆的约束扭转分析262
6．5 简支曲杆在集中荷载作用下的计算272
6．6 均布力P和均布扭矩作用下的计算281
6．7 弯矩作用于简支梁端的计算282
6．8 双力矩作用于基本体系两端的计算284
6．9 薄壁曲杆实用计算公式汇总285
6．10 算例290
第7章 薄壁杆件结构的计算294
7．1 概述294
7．2 力法原理及其在薄壁杆件结构中的应用295
7．3 薄壁杆件位移计算的一般公式及其简化297
7．4 力法计算示例306
7．5 位移法原理及其在薄壁杆件结构中的应用311
7．6 薄壁杆件的反力系数计算313
7．7 位移法计算示例319
7．8 薄壁连续梁在扭矩荷载作用下的双力矩分配法323
7．9 薄壁平面板架在扭矩荷载作用下的双力矩分配法329
7．10 矩阵位移法的基本原理和计算过程--薄壁连续梁的扭转计算332
7．11 矩阵位移法计算薄壁平面板架343
7．12 矩阵位移法计算薄壁空间刚架359
习题363
第8章 薄壁杆件结构的能量原理364
8．1 概述364
8．2 薄壁杆件的弯扭势能364
8．3 势能原理和位移法370
8．4 里兹法373
8．5 势能驻值原理应用举例一--箱形梁的剪力滞后效应382
8．6 势能驻值原理应用举例二--矩形简体结构的受力和变形分析388
8．7 余能原理和力法394
8．8 余能驻值原理应用举例一--矩形筒体结构受水平荷载作用时的计算400
8．9 余能驻值原理应用举例二--框筒结构在扭转荷载下的计算411
习题415
第9章 薄壁杆件分析的有限元法417
9．1 概述417
9．2 形函数417
9．3 薄壁杆单元分析421
9．4 整体分析及计算示例427
9．5 按广义坐标法原理进行薄壁杆单元分析432
9．6 广义坐标法计算示例437
9．7 薄壁杆稳定问题的弯扭总势能443
9．8 薄壁杆稳定问题的单元分析447
9．9 稳定问题的整体分析及计算示例450
习题454
第10章 高层建筑筒体结构的计算455
10．1 筒中筒结构在水平荷载下的连续体-微分方程法455
10．2 筒中筒结构的连续体-力法计算467
10．3 多边形筒体结构的余能驻值原理计算法482
10．4 多孔束筒结构的余能驻值原理计算496
10．5 简体结构的自由振动计算505
10．6 高层简体结构的整体稳定和二阶分析516
第11章 薄壁连续曲梁的计算 528
11．1 基本概念528
11．2 曲线连续梁的纯扭转分析529
11．3 曲线连续梁的翘曲扭转分析531
11．4 独柱点支承的连续曲梁纯扭转分析534
11．5 用能量法分析连续曲线梁的纯扭转问题539
11．6 连续薄壁曲梁的有限杆元法546
11．7 空间曲梁的纯扭转有限元分析557
第12章 薄壁杆件结构半解析常微分方程求解器方法568
12．1 概述568
12．2 阶形变截面筒和筒中筒结构的静力计算--半解析能量法569
12．3 阶形变截面筒体结构的静力计算--有限元线法575
12．4 阶形变截面筒和筒中筒结构的自由振动计算--半解析能量法580
12．5 阶形变截面简体结构的自由振动计算--有限元线法585
12．6 高层建筑筒体结构的整体稳定和二阶分析590
12．7 Winkler弹性地基上高层筒体结构的计算596
12．8 半无限弹性地基上高层简体结构的静力计算598
12．9 半无限弹性地基上高层筒体结构的自由振动计算610
12．10 半无限弹性地基上高层简体结构对确定性动力作用的稳态反应618
12．11 简体结构连续化模型的弹性动力时程分析628
12．12 大型箱形截面桥跨结构的影响场 633
参考文献643
