《土木工程專業(yè)英語》陳瑛-邵永波主編-全文經(jīng)典翻譯

《土木工程專業(yè)英語》陳瑛-邵永波主編-全文經(jīng)典翻譯Chapter1.StructuralMechanics結(jié)構(gòu)力學(xué)1.1ClassificationandBehaviorofStructuralSystemsandElements系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和元素的分類和作用1.2DeterminateandIndeterminateStructures靜定和超靜定結(jié)構(gòu)1.3 StructuralDynamics結(jié)構(gòu)動力學(xué)Chapter2.StructuralMaterial土木工程材料2.1MaterialsforConcreteandMixProportion砼材料及配比2.2PropertiesofConcrete砼的性能2.3SteelMaterials鋼材料2.4StructuralSteelShapes型鋼Chapter3.StructuralDesignconcepts結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1LoadconditionsandLoadPaths負(fù)載條件和加載路徑3.2LimitStateDesign極限狀態(tài)設(shè)計Chapter4.ConcreteStructure鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4.1FlexuralBehaviorofReinforcedConcreteBeam鋼筋混凝土梁的彎曲性能4.2ShearandDiagonalTensioninReinforcedConcreteBeam鋼筋混凝土梁的剪切和斜拉Theframehasrigidjointsthataremadebetweenverticalandhorizontalmembers.Thisjointrigidityimparts(給予)ameasureofstabilityagainstlateralforces.Inaframedsystembothbeamsandcolumnsarebentorbowed（彎如弓的）asaconsequenceoftheactionoftheloadonthestructure.框架的垂直和水平直接有剛性連接，這樣的節(jié)點(diǎn)給予了一定程度上的穩(wěn)定性抵抗側(cè)向作用力。在一個框架的系統(tǒng)張，梁和柱的彎曲或弓形彎如弓的形狀都是結(jié)構(gòu)上負(fù)載的作用效果。Trusses桁架Trussesarestructuralmembersmadebyassemblingshort,straightmembersintotriangulatedpatterns.Theresultant（組合的,合成的）structureisrigidasaresultoftheexact（精確的)waytheindividuallineelementsarepositionedrelativetooneanother.Somepatterns(e.g.apatternofsquaresratherthantriangles)donotnecessarilyyieldastructurethatisrigid(unlessjointsaretreatedinthesamewayasinframedstructures).Atrusscomposedofdiscreteelementsisbentinanoverallwayundertheactionofanappliedtransverseloadinginmuchthesamewaythatabeamisbent.Individualtrussmembers,however,arenotsubjecttobendingbutareonlyeithercompressedorpulledupon.桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)件是通過短直桿組裝成三角形的圖案。組合的結(jié)果的精確方式相對于彼此的位置的各行元素的結(jié)構(gòu)是剛性的。不一定會產(chǎn)生某些剛性的模型（例如，一個模型的平方不一定是三角形圖案）（除非在框架結(jié)構(gòu)中相同的處理）。由分立元件組成的桁架在大致相同的方式，彎曲梁所施加的橫向載荷的作用下，在一個整體方式的彎曲。個人桁架構(gòu)件，不能彎曲只能壓縮或拉后。Arches拱門Anarchisacurved,line-formingstructuralmemberthatspansbetweentwopoints.Theexactshapeofthecurveandthenatureoftheloadingarecriticaldeterminantsastowhethertheresultantassemblyisstable.Whenshapesareformedbysimplystackingrigidblockelements,theresultantstructureisfunctionalandstableonlywhentheactionoftheloadistoinducein-planeforcesthatcausethestructuretocompressuniformly.Structuresofthistypecannotcarryloadsthatinduceelongationsoranypronouncedtypeofbowinginthemember(theblockssimplypullapartandfailureoccurs).Thestrengthofablockstructureisdueexclusivelytothepositioningofindividualelements,sinceblocksaretypicallyeithersimplyrestedoneonanotherormortaredtogether.Thepositioningis,inturn,dependentontheexacttypeofloadinginvolved.Theresultantstructureisthusrigidonlyunderveryparticularcircumstances.圓拱一個拱形的彎曲線形成的結(jié)構(gòu)部件，兩點(diǎn)之間的跨越。曲線的精確性質(zhì)和性質(zhì)是所得到的組件是否是穩(wěn)定的關(guān)鍵決定因素。當(dāng)通過簡單地堆疊剛性塊體元件的形狀形成的結(jié)構(gòu)是功能性的和穩(wěn)定的，又有當(dāng)負(fù)載的作用是誘導(dǎo)面內(nèi)的力量時才導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的均勻壓縮。這種類型的結(jié)構(gòu)不能進(jìn)行負(fù)載誘導(dǎo)伸長或任何明顯的拉伸（只需拉開塊發(fā)生故障）。嵌段結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是由于單個元素導(dǎo)致的，由于塊通常是在躺在另一個上或砂漿砌在一起。只有在非常特殊的情況下，所得到的的結(jié)構(gòu)才是剛性的。Therigidarchisfrequentlyusedinmodernbuilding.Itiscurvedsimilarlytoblockarchesbutismadeofonecontinuouspieceofdeformedrigidmaterial.Ifrigidarchesareproperlyshaped,theycancarryaloadtosupportswhilebeingsubjectonlytoaxialcompression,andnobendingoccurs.Therigidarchisbetterabletocarryvariationsinthedesignloadingthanisitsblockcounterpartmadeofindividualpieces.Manytypesofrigidarchesexistandareoftencharacterizedbytheirsupportconditions(fixed,two-hinged,three-hinged).現(xiàn)代建筑中常用的剛性拱，同樣是彎曲的阻止拱，但它是由一塊連續(xù)變形的剛性材料制成的。如果制成剛性拱的形狀，它們可以承受的負(fù)載支座僅受軸向壓縮的同時并沒有發(fā)生彎曲。剛性拱是能夠更好地進(jìn)行變化的塊對應(yīng)的單件制成的。存在許多類型的剛性拱的特點(diǎn)常常是它們的支持條件（固定，雙絞鏈、三鉸鏈）WallsandPlates墻板Wallsandflatplatesarerigidsurface-formingstructures.Aload-bearingwallcantypicallycarrybothverticalloadsandlateralloads(wind,earthquake)alongitslength.Resistancetoout-of-planeforcesinblockwallsismarginal.Aflatplateistypicallyusedhorizontallyandcarriesloadsbybendingtoitssupports.Platestructuresarenormallymadeofreinforcedconcreteorsteel.墻板墻壁和平板表面形成的結(jié)構(gòu)是剛性的。承重墻通?？梢赃M(jìn)行沿其長度的垂直荷載和側(cè)向荷載（風(fēng)。地震）。砌塊墻的平面的抵抗力是微不足道的。通常用于平板進(jìn)行水平和通過彎曲其支持負(fù)載。板結(jié)構(gòu)通常是由鋼筋混凝土或剛組成的。Horizontalplatescanalsobemadebyassemblingpatternsofshort,rigidlineelements.Three-dimensionaltriangulationschemesareusedtoimpartstiffnesstotheresultantassembly.水平板也可以通過組裝短，剛性線的模式。三維三角形測量設(shè)計是用來賦予所得到的組件的剛度的。Long,narrowrigidplatescanalsobejoinedalongtheirlongedgesandusedtospanhorizontallyinbeam-likefashion.Thesestructures,calledfoldedplates,havethepotentialforspanningfairlylargedistances.長，狹窄的剛性板也可以加入和使用到時尚的水平跨越梁中。這些結(jié)構(gòu)，被稱為折疊的板，有可能跨越相當(dāng)大的距離。CylindricalShellsandVaults柱形殼和拱頂Cylindricalbarrelshellsandvaultsareexamplesofsinglycurved-platestructure.Abarrelshellspanslongitudinallysuchthatthecurveisperpendiculartothedirectionofthespan.Whenfairlylong,abarrelshellbehavesmuchlikeabeamwithacurvedcrosssection.Barrelshellsareinvariablymadeofrigidmaterials(e.g.,reinforcedconcreteorsteel).Avault,bycontrast,isasinglycurvedstructurethatspanstransversely.Avaultcanbeconceivedofasbasicallyacontinuousarch.柱形殼和拱頂圓柱型的筒和拱頂都是單獨(dú)的弧形板式結(jié)構(gòu)的例子。一個鏡筒外殼跨越縱向曲線垂直的方向的弧度。當(dāng)足夠長的時候，每筒外殼采用的弧形截面梁很像。筒，炮彈等都提出了硬質(zhì)材料（如鋼筋混凝土或鋼）。相反的，儲藏庫是一個單獨(dú)的弧形結(jié)構(gòu)，橫向跨越。儲藏庫可以設(shè)想基本是是一個連續(xù)的拱。SphericalShellsandDomes球殼和圓頂Awidevarietyofdoublycurvedsurfacestructuresareinuse.Theseincludestructuresthatareportionsofspheresandthosethatformwarpedsurface(e.g,thehyperbolicparaboloid).Thenumberofshapespossibleisactuallyboundless.Probablythemostcommondoublycurvedstructuresisthesphericalshell.Itisconvenienttothinkofthisstructureasarotatedarch.Thisanalogy,however,isactuallymisleadingwithrespecttohowthestructureactuallycarriesloadsbecauseofthefactthatloadingsincludecircumferentialforcesinsphericalshellswhichdonotexistinarches.Domedstructurescanbemadeofstackedblocksoracontinuousrigidmaterial(reinforcedconcrete).Shellsanddomesareveryefficientstructurescapableofspanninglargedistancesusingaminimumofmaterial.球形殼各種各樣的雙曲面結(jié)構(gòu)都在使用中，這些包括球部和它所形成的扭曲的表面的結(jié)構(gòu)（例如，雙曲拋物線）。一些可能的形狀實(shí)際上是無限的。也許最常見的雙曲面結(jié)構(gòu)是球殼。它認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)拱很方便。但是，這個比喻實(shí)際上是誤導(dǎo)了結(jié)構(gòu)是如何進(jìn)行負(fù)載的。因?yàn)?，載荷包括切線力在球殼中不存在拱門。圓頂結(jié)構(gòu)，可以由層疊塊或連續(xù)的剛性材料（鋼筋混凝土）組成。殼頂結(jié)構(gòu)是非常有效的，它能夠用最少的材料覆蓋很大的距離。Cables（索）Cablesareflexiblestructuralelements.Theshapetheyassume（takeon）underaloadingdependsonthenatureandmagnitudeoftheload.Whenacableissimplepulledonateitherend,itassumesastraightshape.Thistypeofcableisoftencalledatie-rod.Whenacableisusedtospanbetweentwopointsandcarryanexternalpointloadorseriesofpointloads,itdeformsintoashapemadeupofaseriesofstraight-linesegments.Whenacontinuousload（distributedload,）iscarried,thecabledeformsintoacontinuouslycurvingshape.Theself–weightofthecableitselfproducessuchacatenarycurveSuspensioncablescanbeusedtospanextremelylargedistances索索是可彎曲的結(jié)構(gòu)元件。它們呈現(xiàn)加載的形狀取決于負(fù)載的性質(zhì)和嚴(yán)重程度。當(dāng)很簡單地拉索的任一端時，它假定了直板造型。這種類型的索通常被稱為轉(zhuǎn)向橫拉桿。當(dāng)索用于跨越兩個點(diǎn)之間并進(jìn)行外部負(fù)載或一系列的點(diǎn)荷載，變形的形狀由一系列的直線段。當(dāng)進(jìn)行連續(xù)負(fù)載（分布荷載），索變形成了連續(xù)彎曲的形狀。索本身的自重產(chǎn)生這樣的懸鏈線，吊索可用于跨越非常大的距離。Membranes,Tents,andNets膜、帳篷、網(wǎng)Amembraneisathin,flexiblesheet.Acommontentismadeofmembranessurfaces.Bothsimpleandcomplexformscanbecreatedusingmembranes.Forsurfacesofdoublecurvature,suchasasphericalsurface,however,theactualsurfacewouldhavetobemadeasanassemblyofmuchsmallersegments,sincemostmembranesaretypicallyavailableonlyinflatsheets.Afurtherimplicationofusingaflexiblemembranetocreatethesurfaceisthatiteitherhastobesuspendedwiththeconvexsidepointingdownwardor,ifusedwiththeconvexsidepointingupward,supplementedbysomemechanismtoitsshape.Pneumatic,orair-inflated,structures.Theshapeofthemembraneismaintainedbytheinternalairpressureinsidethestructure.Anothermechanismistoapplyexternaljackingforcesthatstretchthemembraneintothedesiredshape.Variousstressed-skinstructuresareofthisgeneraltype.Theneedtopretensiontheskin,however,imposesvariouslimitationsontheshapethatcanbeformed.Sphericalsurfaces,forexample,areverydifficulttopretensionbyexternaljackingforces,whileothers,suchasthehyperbolicparaboloid,canbehandledwithcomparativeease.膜、帳篷、網(wǎng)是一個薄的膜，柔性板，一個常見的帳篷是由膜表面構(gòu)成的。既簡單又復(fù)雜的形式可以創(chuàng)建使用膜。對于雙曲率，如球面的表面。但是實(shí)際的表面將要作為一個組件的更小的段，因?yàn)榇蠖鄶?shù)膜通常僅適用于平板。用一柔性膜片創(chuàng)建表面的再一個含義是，它要么必須暫停與凸側(cè)朝向下方，或者，如果使用凸側(cè)朝上，通過一些機(jī)制來補(bǔ)充其形狀。充氣式膜結(jié)構(gòu)的膜形狀是由內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的內(nèi)部氣壓。另一種機(jī)制是應(yīng)用外部抬升力，拉伸膜成所需的形狀。強(qiáng)調(diào)皮膚的各種結(jié)構(gòu)的這種通用類型，然而，需要預(yù)拉伸皮膚施加各種條件的限制，可以形成的形狀。球的表面，是非常困難的外部頂力，但是其他的，如雙曲拋物面可以比較容易處理。Netsareveryanalogoustomembraneskins.Byallowingthemeshopeningtovaryasneeded,awidevarietyofsurfaceshapescanbeformed.Anadvantageofusingcrossedcablesisthatthepositioningofthecablesmitigatesflutteringduetowindsuctionsandpressures.Inaddition,tensionforcesaretypicallyinducedintothecablesbyjackingdevices,sothatthewholesurfaceisturnedintoatypeofstretchedskin.Thisalsogivestheroofstabilityandresistancetoflutter.網(wǎng)是非常類似的膜皮，通過使網(wǎng)眼根據(jù)需要進(jìn)行變化，各種各樣的表面形狀可以形成。使用交叉索的一個優(yōu)點(diǎn)是，使索的定位減輕由于風(fēng)的吸力和壓力產(chǎn)生的飄動。此外，張力通常誘導(dǎo)索頂裝置，使整個表面變成一種類型的伸展。這也給了頂板穩(wěn)定性和抗顫性。1.22.BasicIssuesintheAnalysisandDesignofStructures結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計中的基本問題

1FundamentalStructuralPhenomena1.基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)象Structurecomponentscouldbreakapartordeformbadly.Theforcescausingoverturningorcollapsecomefromthespecificenvironmental(e.g.,wind,earthquakes,occupancies)orfromtheself-weightoftheformitself.Thesesameappliedloadingsproduceinternalforceinastructurethatstressthematerialusedandmaycauseittofailordeform.Thereareseveralfundamentalwaysinwhichfailurecanoccur.結(jié)構(gòu)組件可以破壞或嚴(yán)重變形，由力的作用造成的傾覆或來自特定的環(huán)境（例如，風(fēng)，地震，占用）再或者是本身的自重的形式。這些相同的應(yīng)用負(fù)荷產(chǎn)生的內(nèi)力在一個結(jié)構(gòu)中使用的材料可能會導(dǎo)致其變形或失敗。有幾個基本的方法，其中可能會發(fā)生故障。Afirstsetofconcernsdealswiththeoverallstabilityofawork.Asawholeunit,astructuremightoverturn,slide,ortwistaboutitsbase,particularlywhensubjectedtohorizontallyactingwindorearthquakeforces.Slidingunderitsownweight.Overturningortwistingneednotbecausedonlybyhorizontallyactingforces.Aworkmightsimplybeoutofbalanceunderitsownself-weightandoverturning.Theuseofwide,rigidfoundationshelpspreventoverturning,asdoestheuseofspecialfoundationelementssuchaspilescapableofcarryingtensionforces.第一組關(guān)注處理工作的整體穩(wěn)定性。作為一個整體單元，結(jié)構(gòu)可能會傾覆，滑移，扭轉(zhuǎn)。尤其是當(dāng)風(fēng)或地震的水平作用時，其自身重量下滑，翻倒或扭轉(zhuǎn)不只是引起水平作用力。在自身的重量和傾覆的作用下，可能只是失去了平衡。使用寬，剛性的基礎(chǔ)，有助于防止傾覆，不使用例如能夠攜帶張力樁的特殊要數(shù)。Asecondsetofconcernsdealswithinternal,orrelational,stability.Ifthepartsofastructurearenotproperlyarrangedinspaceorinterconnectedappropriately,anentireassembly(組裝)cancollapseinternally.Collapsesofthistypeinvariablyinvolvelargerelativemovementswithinthestructureitself.Assembliesmaybeinternallystableunderoneloadingconditionandunstableunderanother.Horizontallyactingwindorearthquakeforces,inparticular,causecollapsesofthiskind.Thereareseveralbasicmechanisms-walls,frameaction,crossbracing–formakinganassemblyinternallystable.第二組關(guān)于處理內(nèi)部關(guān)系穩(wěn)定。如果有部分的結(jié)構(gòu)空間組合不合理，或真?zhèn)€組裝不合理，可以適當(dāng)?shù)叵嗷ミB接，內(nèi)部折疊。這種類型導(dǎo)致的坍塌總是涉及大型結(jié)構(gòu)本身的相對運(yùn)動。組件可能是一個裝載條件下內(nèi)部穩(wěn)定和不穩(wěn)定的根據(jù)項(xiàng)。水平因素風(fēng)或地震尤其會使其坍塌。有幾個基本的機(jī)制墻壁，框架動作，交叉支撐組件的內(nèi)部穩(wěn)定。Athirdsetofconcernsdealswiththestrengthandstiffnessofconstituentelements.Therearemanystructureissuesthatrevolvearoundthestrengthofcomponentpartsofastructure.Thesefailures,whichmayormaynotleadtototalcollapse,maybecausedbyexcessivetension,compression,bending,shear,torsional,bearingforces,ordeformationsthataredevelopedinternallyinthestructureasaconsequenceoftheappliedloadings.Associatedwitheachforcestateareinternalstressesthatactuallyexistwithinthefabricofthematerialitself.Bycarefullydesigningcomponentsinresponsetotheforcestatepresent,theactualstressesdevelopedinthecomponentscanbecontrolledtosafelevels.第三組的關(guān)注處理的強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)元素。很多結(jié)構(gòu)圍繞一個結(jié)構(gòu)組成部分的強(qiáng)度問題。這些故障可能會導(dǎo)致全面崩潰，可能是由于過度緊張，壓縮，彎曲，剪切，扭轉(zhuǎn)，軸承，或變形，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部開發(fā)的應(yīng)用負(fù)荷的后果。每個受力狀態(tài)，實(shí)際上存在于物質(zhì)材料本身的內(nèi)應(yīng)力。通過仔細(xì)地設(shè)計組件的受力狀態(tài)，開發(fā)組件的實(shí)際應(yīng)力可以被控制到安全水平。2.StructuralStability結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性AFundamentalconsiderationindesigningastructureisthatofassuringitsstabilityunderanytypeofpossibleloadingcondition.Allstructuresundergosomeshapechangesunderload.Inastablestructuredeformationsinducedbytheactionoftheloadtendtorestorethestructuretoitsoriginalshapeaftertheloadhasbeenremoved.Inanunstablestructure,thedeformationsinducedbyaloadaretypicallymassiveandoftentendtocontinueincreasingaslongastheloadisapplied.Anunstablestructuredoesnotgenerateinternalforcesthattendtorestorethestructuretoitsoriginalconfiguration.Unstablestructuresquiteoftencollapsecompletelyandinstantaneouslyasaloadisappliedtothem.Itisthefundamentalresponsibilityofthestructuraldesignertoassurethataproposedstructuredoesindeedformastableconfiguration.設(shè)計結(jié)構(gòu)的最基本需要考慮的問題，是任何類型的可能負(fù)載的條件下確保其穩(wěn)定性。所有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的變形引起的負(fù)載的作用下的形狀變化，趨向于回訪到初始形狀的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被刪除。在不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)中，由負(fù)載引起的變形通常是大規(guī)模的，并且常常施加載荷時，只要繼續(xù)增加。一個不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生內(nèi)部的力量，往往恢復(fù)到原來的配置結(jié)構(gòu)。經(jīng)常不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)完全折疊和瞬間作為負(fù)載被施加到它們身上。它的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計師的責(zé)任，以確保建議的結(jié)構(gòu)確實(shí)形成一個穩(wěn)定的配置。Stabilityisacrucialissueinthedesignofstructuresthatareassembliesofdiscreteelements.Forexample,thepost-and-beamstructureillustratedinfigure1.2aisapparentlystable.Anyhorizontalforce,however,tendstocausedeformationsofthetypeindicatedinfigure1.2b.clearly,thestructurehasnocapacitytoresisthorizontalload,nordoesithaveanymechanismthattendstorestoreittoitsinitialshapeafterthehorizontalloadisremoved.Thelargechangesinanglethatoccurbetweenmemberscharacterizeanunstablestructurethatisbeginningtocollapse.Thisparticularstructurewillcollapsealmostinstantaneouslyunderload.Consequently,thisparticularpatternofmembersisreferredtoasacollapsemechanism.穩(wěn)定是一個至關(guān)重要的問題，在設(shè)計分立元件的組件結(jié)構(gòu)。例如，梁柱結(jié)構(gòu)示意圖1.2a所示顯然是穩(wěn)定的。然而，在任何水平方向的力往往會造成在圖1.2b的不同變形。結(jié)構(gòu)清楚，有沒有能力抵抗水平荷載，也沒有任何機(jī)制，傾向于恢復(fù)到其初始形狀，水平荷載后刪除。出現(xiàn)大的變化角度特征不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)開始崩潰。這種特殊的結(jié)構(gòu)將在負(fù)載下瞬間崩潰。因此，這個特定的圖案被稱為“崩潰機(jī)制”Therearereallyonlyafewfundamentalwaysofconvertingaself-standingstructureofthegeneraltypeshowninfigure1.2afronanunstabletoastableconfiguration.Theseareillustaratedinfigure1.2d.thefirstistoaddadiagonalmembertothestructure.Thestructurecannotnowundergotheparallelogramindicatedinfigure1,2bwithoutadramaticreleaseinthelengthofthediagonalmember(thiswouldnotoccurifthediagonalwereadequatelysizedtotaketheforcesinvolved).Anothermethodusedtoassurestabilityisthroughshearwalls.Thesearerigidplanarsurfaceelementsthatinherentlyresistshapechangesofthetypeillustrated.Areinforcedconcreteormasonrywallcanbeusedasashearwall.Eitherafullorapartialwallcanbeused(therequiredextentofapartialwalldependsonthemagnitudesoftheforcesinvolved).Afinalmethodusedtoachievestabilityisthroughstoppingthelargeangularchangesbetweenmembersthatareassociatedwithcollapsebyassuringthatthenatureofthenatureoftheconnectionsbetweenmembersissuchthattheirangularrelationshipremainsaconstantvalueunderanyloading.Thisisdonebymakingarigidjointbetweenmembers.Thisisaverycommonformofjoint.真的只有一項(xiàng)獨(dú)立的通用型數(shù)字1.2a不穩(wěn)定的一個穩(wěn)定的配置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的一些基本方法。這些在圖1.2d上。成為第一個是增加一個對角構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)現(xiàn)在不能接受對角線的長度（如果對角線有足夠大的力量，這種情況不會發(fā)生）沒有一個戲劇性的釋放b圖1,2所示的平行四邊形。用來保證穩(wěn)定性的另一種方法是通過剪力墻。這些平面的表面是剛性的元素本質(zhì)上所示類型的抗蝕劑形狀的變化?？捎糜阡摻罨炷粱虼u石墻作為剪力墻。完整或部分的壁可用于（部分壁所需的程度上依賴于所涉及的力的大?。Ｓ糜趯?shí)現(xiàn)穩(wěn)定的最后一種方法是通過停止大角度變化，確保結(jié)構(gòu)之間的連接的性質(zhì)就是這樣原理的性質(zhì)，它們的角的關(guān)系仍然是一個恒定值。這是通過成員之間的剛性連接，是一個非常普遍的形式的聯(lián)合。Thereare,ofcourse,variantsonthesebasicmethodsofassuringstability.Stillmoststructurescomposedofdiscreteelementsrelyononeortheotherofthesebasicapproachesforstability.Morethanoneapproachcanbeusedinastructure(e.g.astructurehavingbothrigidjointsandadiagonal),butameasureofredundancyisobviouslyinvolved.當(dāng)然，在這些基本的方法保證穩(wěn)定的變體。仍然由分立元件組成的結(jié)構(gòu)依賴于一個或另一個穩(wěn)定這兩種基本方法。在一個結(jié)構(gòu)中，可以使用一個以上的方法（例如，具有兩個剛性接頭和對角線結(jié)構(gòu)），但顯然這涉及一定程度的冗余。1.2DeterminateandIndeterminateStructures

靜定和超靜定結(jié)構(gòu)1.2DeterminateandIndeterminateStructures靜定與超靜定結(jié)構(gòu)1.2.1StaticallyDeterminateStructures超靜定結(jié)構(gòu)Structuresaresaidtobestaticallydeterminatewhentheforcesandreactionsproducedbyagivenloadingcanbecalculatedusingonlytheequationsofequilibrium.ThesimplysupportedbeamshowninFigure1.3isstaticallydeterminate.Wecansolveforthethreeunknownreactionsusingtheequationsofequilibriumandthencalculatetheinternalforcessuchasbendingmoment,shearforce,andaxialforceatanygivenlocationalongthelengthofthebeam.結(jié)構(gòu)被稱為靜定時的力和反應(yīng)的一個給定的荷載產(chǎn)生可以只使用平衡方程計算。簡支梁在圖1.3所示是靜定。我們可以解決三未知的反應(yīng)，利用平衡方程，然后計算等內(nèi)力彎矩，剪切力，和在任何給定的位置沿梁的長度的軸向力。1.2.3ForceMethod力法Theforcemethod(alsocalledtheflexibilitymethod)isusedtocalculateinternalforcesandreactionsinstaticallyindeterminatestructuresduetoloadsandimposeddeformations.力法（又稱彈性法）是用來計算內(nèi)力和反應(yīng)靜不定結(jié)構(gòu)因荷載和施加變形。在力法的步驟Thestepsintheforcemethod在力法的步驟（1）Determinethedegreeofstaticalindeterminacyofthestructure.Parameternwillbeusedtodenotethedegreeofindeterminacy.（1）確定靜不定結(jié)構(gòu)的程度。參數(shù)n可以用來表示不確定性的程度。(2)Transformthestructureintoastaticallydeterminatesystembyreleasinganumberofstaticalconstraintsequaltothedegreeofstaticalindeterminacy,n.Thisisaccomplishedbyreleasingexternalsupportconditionscreatinginternalhinges.Thesystemthusformediscalledtheprimarysystem.Numberthereleasedconstraintsfrom1ton.（2）通過釋放一些靜態(tài)約束等于靜不定度的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為靜定系統(tǒng)，這是通過釋放外部支持條件，創(chuàng)建內(nèi)部鉸鏈。由此形成的系統(tǒng)稱為原發(fā)性系統(tǒng)。編號從1到N的釋放的約束（3）Foragivenreleasedconstraintj,introduceanunknownredundantforceXjcorrespondingtothetypeanddirectionofthereleasedconstraint.（3）基本體系沿多余未知力方向的位移應(yīng)與原結(jié)構(gòu)位移相同（4）Applythegivenloadingorimposeddeformationtotheprimarysystem.Calculatedisplacementsduetothegivenloadingateachofthereleasedconstraintsintheprimarysystem.ThesedisplacementsarecalledΔ1P,Δ2P,ΔnP..,.（4）將給定的加載或主系統(tǒng)的附加變形。計算的位移由于在原系統(tǒng)在每個發(fā)布約束給定載荷。這些位移被稱為Δ1P，2PΔ，ΔNP..，（5）Foragivenreleasedconstraintj,applyaunitloadXj=1totheprimarysystem.CalculatedisplacementsduetoXj=1ateachofthereleasedconstraintsintheprimarysystem.Thesedisplacementsarecalled（5）對于一個給定的發(fā)布約束J，申請單位負(fù)載XJ=1到主系統(tǒng)。計算的位移由于XJ=1在每個釋放的約束在主系統(tǒng)。這些位移被稱為，，(6)SolveforredundantforcesX1throughXnbyimposingthecompatibilityconditionsoftheoriginalstructure.Theseconditionstransformtheprimarysystembacktotheoriginalstructurebyfindingthecombinationofredundantforcesthatmakedisplacementateachofthereleasedconstraintsequaltozero.TheconditionsareexpressedmathematicallyasfollowThisisasystemofnlinearequationsinnunknows,Thedisplacementsarwallknow.TheunknowforcesareXj.Itcanthusbeseenthatthenameofforcemethodwasgiventothismethodbecauseitsprimarycomputationaltaskistocalculateunknownforces,i.e.,theredundantforcesX1throughXn.（6）解決多余力X1到XN利用原結(jié)構(gòu)的相容性條件。這些條件將原系統(tǒng)回到原來的結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)使位移在每個發(fā)布約束等于零冗余力量的結(jié)合。條件的數(shù)學(xué)表達(dá)如下這是一個N未知數(shù)的線性方程系統(tǒng)，位移ARW都知道。未知的力量是XJ。由此可以看出，力方法的名稱分配給該方法由于其計算的基本任務(wù)是計算未知的力量，即，多余的力X1到Xn。(7)CalculateforceSatagivenlocationinthestructureusingthefollowingcombinationwherequantitiesXjhavebeencalculatedfromthenbynsystemofequationsgiveninStep6,S0istheforceduetothegivenloadorimposeddeformationintheprimarysystem,andX0istheforceduetoXjappliedtotheprimarysystem.ForceScanbebendingmoment,shear,axialforce,orreaction.（7）計算力的結(jié)構(gòu)中在某一位置使用下列組合在大量XJ已經(jīng)從n的n系統(tǒng)方程計算了六，S0力是由于負(fù)載或施加的變形的主要系統(tǒng)，和x0是力由于XJ施加到主系統(tǒng)。力的可彎曲，剪切，軸向力，或反應(yīng)。1.2.4TheclassicalDisplacementMethod經(jīng)典的位移的方法Theforcemethodisamethodforcalculatingtheresponseofstaticallyindeterminatestruresbywhichtheunknowsareforcequantities(theredundantforceX1,X2...,Xn)andtheequationsusedtosolvefortheunknowsarebasedongeometricalconditions(compatibilityconditionsatthelocationofeachredundantforce).Itispossibletoconsiderananalogousmethodforcalculatingtheresponseofstaticallyindeterminatestructuresinwhichtheunknownsaredisplacementquantitiesandtheequationsusetosolvefortheunknownsarebasedonstaticalconditions(equilibriumconditions).力法是一種計算響應(yīng)靜不定結(jié)構(gòu)的未知力量（多余力的X1，X2……，xn）和方程來求解未知量是基于幾何條件（在每一個多余的力的位置的相容性條件）?？梢钥紤]類似的方法計算響應(yīng)的靜不定結(jié)構(gòu)的未知位移量和方程求解的未知數(shù)是使用基于靜態(tài)條件下（平衡條件）。themethodisreferredtoastheclassicaldisplacementmethod.Itishelpfultooutlinethemajorelementsofthemethod.Itisassumedthatthejointsofthestructuredonotundergotranslationaldisplacement.該方法被稱為傳統(tǒng)的位移法。它有助于輪廓的方法的主要元素。它是假定的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不發(fā)生平動位移。(1)Foragivenstructureandloading,considerthejointstobefullyfixedagainstrotation（1）對于一個給定的結(jié)構(gòu)和加載，考慮關(guān)節(jié)得到充分固定在旋轉(zhuǎn)(2)Calculatethemomentsineachmemberofthestructureduetothegivenloads,assumingfullfixityatjoints.Thesemomentsarecalledfixed-endmoments.（2）計算結(jié)構(gòu)的每一成員由于負(fù)載的時刻，假設(shè)固定節(jié)點(diǎn)。這些時刻被稱為固定端彎矩。(3)Calculatethemomentsiattheendsofeachmemberduetounitdisplacementsofthejoints.（3）計算時刻的IAT的每一個成員由于接頭的兩端單元位移。（4）Expressthetotalmomentateachendofagivenmemberasthesumofthefixed-endmomentsandtheproductofunknownjointdisplacementstimesthemomentsproducedbyunitjointdisplacementscalculatedinStep3.（4）表示的總的時刻在一給定成員每一端為固定端的時刻和未知節(jié)點(diǎn)位移時間單元節(jié)點(diǎn)位移在步驟3中計算產(chǎn)生的矩的乘積的總和。(5)Generateanequationofmomentequilibriumateachjoint.（5）產(chǎn)生在各關(guān)節(jié)的力矩平衡方程。(6)Solvethesystemofequationsfortheunknownjointdisplacements.（6）求解未知節(jié)點(diǎn)位移方程組。(7)CalculatethememberendmomentsusingtheexpressionsderivedinStep4andthevaluesofjointdisplacementscalculatedinStep6.（7）使用在步驟4中得到表達(dá)和節(jié)點(diǎn)位移在步驟6中計算值的構(gòu)件端彎矩計算。（8）Calculateallremainingforcesinthestructure(shearforcesandaxialforces).（8）計算結(jié)構(gòu)中的所有剩余的部隊（剪力和軸力）。Fputationalcomplexityprohibitiveforstructureswithmorethanthreeunknownforces.力的方法可以解決所有的靜不定結(jié)構(gòu)，計算的復(fù)雜性，高昂的結(jié)構(gòu)與三多個未知的力量。Classicaldisplacementmethodallowsasolutionbasedonamember-by-memberprocedure,ratherthanonethatrequiresconsiderationofthestructureasawhole;basedonthepre-solutionofstandardcasesofintermediate媒介物loadanddisplacementreducethenumberofunknownsinagivensolution.傳統(tǒng)的位移法允許基于構(gòu)件的構(gòu)件程序的解決方案，而不是一個需要考慮的結(jié)構(gòu)作為一個整體；基于中間媒介物載荷與位移的標(biāo)準(zhǔn)的情況下，預(yù)解在一個給定的溶液減少未知數(shù)的個數(shù)。1.2.5MomentDistributionMethod力矩分配法Themomentdistributionmethodisusedforstaticallyindeterminatebeamsandframesbysimplehandcalculations.Thisisbasicallyaniterative(迭代的)process.Theprocedureinvolvesartificiallyrestrainingtemporarilyallthejointsagainstrotationandwritingdownthefixedendmomentsforallthemembers.Thejointsarethenreleasedonebyoneinsuccession連續(xù).Ateachreleasedjointtheunbalancedmomentsaredistributedtoalltheendsofthemembersmeetingatthatjoint.力矩分配法用于靜不定梁和框架通過簡單的手工計算。這基本上是一個迭代過程（迭代的）。該過程涉及人為地抑制暫時所有接頭和旋轉(zhuǎn)的固定端的時刻寫下所有的成員。接頭然后釋放一個個相繼連續(xù)。在每個節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩釋放在聯(lián)合分布于會員大會結(jié)束一切。Acertainfractionofthesedistributedmomentsarecarriedovertothefarendsofmembers.Thereleasedjointisagainrestrainedtemporarilybeforeproceedingtothenextjoint.Thesamesetofoperationsarecarriedoutateachjointtillallthejointsarecompleted.Thiscompletesonecycleofoperations.Theprocessisrepeatedanumberoftimesorcyclestillthevaluesobtainedarewithinthedesiredaccuracy.一定比例的這些分布的矩進(jìn)行了構(gòu)件的遠(yuǎn)端。釋放接頭又得到了暫時的抑制后再進(jìn)行下一節(jié)。一組相同的操作在每個節(jié)點(diǎn)到所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行完成。這就完成了一個周期的操作。這個過程是重復(fù)的次數(shù)或周期直到得到的值是在所需的精度。Figure1.5indicatesabasicproblemofmomentdistribution.Thequestionis,givenaunitmomentappliedtojointA,whatmomentsareproducedineachofthemembers.Onewaytoproceedistosolvetheproblemforaunitjointrotationandthenscaletheresultingsolutionforaunitmoment.ForaunitrotationthemomentineachmemberatjointAisjustitsstiffnesskI=(4EI/L)i.The(1.2.3公式)whichiscalledthejointstiffness.ForanappliedunitmomentthissolutionscalessothatthemomentineachmeberatjointAis(1.2.4公式)thisiscalledthedistributionfactorofmemberiatjoinA.Thatismemberdistributionfactor=memberstiffness/jointstiffness圖1.5顯示的彎矩分布的一個基本問題。問題是，給定一個適用于節(jié)點(diǎn)及單元的時刻，什么時刻都在每一成員的產(chǎn)生。的方式來進(jìn)行，以解決單位共同旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的解決方案規(guī)模單位的時刻的問題。對一個單位在每個旋轉(zhuǎn)力矩會員在關(guān)節(jié)是其剛度ki＝（4ei／L）——（1.2.3公式），稱為關(guān)節(jié)僵硬。因?yàn)閺膯卧D(zhuǎn)動這個解決方案的尺度，每個成員在關(guān)節(jié)力矩（1.2.4公式）這就是所謂的分布因子的成員在加入我。這是成員的分配系數(shù)=構(gòu)件剛度/關(guān)節(jié)僵硬TheprobleminFigure1.6canbesolved.First,thecenterjointisfixed(therotationissettozero)whichgivestheso-calledfixed-endmomentsolutionforbeamontherightandnoresponseinthebeamontheleft.Thissolutionisvalidexceptthatitrequiresanexternalmomenttobeappliedtothecenterjoint.thefinalsolutionisconstructedbyreleasingorbalancingthecenterjointwhichisequivalenttoapplyingaclockwsiemomentofwl2/12tothisjoint.Usingtheideaofdistributionandcarryover,thesolutioniscompletedinthisfigure.Notethatthesignconventionusedimpliesthatacounter-clocwisemomentontheendofamemberispositive.Caremustthenbeexercisedindrawingthefinalmomentdiagramwhichusesadifferentadifferentsigncovention.圖1.6的問題是可以解決的。第一，中心節(jié)點(diǎn)是固定的（旋轉(zhuǎn)設(shè)置為零），梁的右側(cè)和左側(cè)梁沒有反應(yīng)了，所謂的固定端彎矩的解決方案。該方案是有效的，它除了需要應(yīng)用于中心joint.the最終解的外部力矩是通過釋放或平衡中心聯(lián)合相當(dāng)于應(yīng)用wl2/12clockwsie時刻本聯(lián)合建造。使用分布式的思想和攜帶，解決的辦法是在圖中完成。注意，使用的符號規(guī)定意味著在一個部件的端clocwise時刻計數(shù)器是積極的。然后，必須使用不同的符號繪制不同的最后一刻圖執(zhí)行公約。1.3StructuralDynamics結(jié)構(gòu)動力學(xué);1.3.1EquationsofMotionforLinearSingle-Degree-of–Freedom運(yùn)動方程的線性單自由度Theessentialphysicalpropertiesofalinearlyelasticstructuralsystemsubjectedtoexternaldynamicloadingareitsmass,stiffnessproperties,andenergyabsorptioncapabilityordamping.Theprincipleofdynamicanalysismaybeillustratedbycinsideringasimplesingle-storeystructureasshowninFigure1.7.Thestructureissubjectedtoatime-varyingforcef(t).kisthespringcinstantthatrelatesthelateralstoreydeflectionxtothestoreyshearforce,andhedashpotrelatesthedampingforcetothevelocitybyadampingcoefficientc.Ifthemass,m,isassumedtoconcentrateatthebeam,thestructurebecomesasingle-degree-of-freedom(SDOF)system.Theequationofmotionofthesystemmaybewrittenas(1.3.1公式).一個線性彈性結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了外部動力荷載的基本物理特性是它的質(zhì)量，剛度，和能量吸收能力或阻尼。動態(tài)分析的原理，可以通過一個簡單的單層結(jié)構(gòu)，考慮在figure1.7.the結(jié)構(gòu)顯示了受到時變力F（t）。K是彈簧常數(shù)，涉及橫向偏轉(zhuǎn)X層的層高的剪切力，和他鍋涉及阻尼力速度的