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出版者:重庆大学出版社

作者:黄呈伟 编

出品人:

页数:274

译者:

出版时间:2005-8

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787562423959

丛书系列:

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• 钢结构
• 结构力学
• 建筑工程
• 土木工程
• 结构设计
• 材料力学
• 建筑材料
• 工程结构
• 钢结构设计
• 结构分析

建筑材料与结构设计基础 本书聚焦于现代建筑工程领域中，结构设计与材料科学的核心理论与实践应用。 本书旨在为土木工程、结构工程、建筑学等相关专业的学生及初级工程师提供一套全面、深入且注重实际操作的理论框架。我们摒弃了对特定结构体系（如钢结构）的深入剖析，转而着眼于所有结构形式共有的、不可或缺的基础知识体系的构建。 全书内容分为四个核心模块：工程材料的本构特性、结构力学的基本原理、荷载与作用分析，以及结构设计的基本思路。 --- 第一部分：工程材料的微观与宏观特性 本部分深入探讨构成建筑结构的基本物质——工程材料的内在属性及其在外力作用下的响应机制。我们详细分析了传统结构材料（如混凝土、砌体）和新型复合材料的物理化学基础，而非聚焦于特定金属材料的晶体结构与焊接技术。 1.1 材料的本构关系与本征性能： 应力与应变的基础定义： 详细阐述了线弹性、弹塑性行为的数学描述，包括胡克定律的适用范围与局限性。重点分析了材料在单轴、双轴和三轴应力状态下的变形规律。 蠕变、松弛与疲劳现象： 针对不同材料在长期荷载或循环荷载下的时间依赖性行为进行了详尽的讨论。材料的耐久性是本章的重点，我们探讨了环境因素（如温度、湿度、腐蚀介质）对材料长期性能的影响机制。 材料的断裂力学基础： 引入脆性与韧性断裂的概念。着重讲解裂纹尖端的应力场分析，如应力强度因子（$K$）和弹塑性断裂参数（如$J$积分），这些理论是评估结构安全性的普适工具，不限于特定材料。 1.2 混凝土与砌体的特性解析： 本章详细介绍了水泥基材料的微观水化过程、孔隙结构对力学性能的影响。强调了混凝土强度等级的确定、配合比设计的基本原则，以及养护条件对最终性能的决定性作用。对于砌体结构，我们分析了砖、石、砂浆的界面粘结行为，以及砌体墙体在受压、受弯和抗剪作用下的整体响应。 1.3 复合材料与新型结构介质： 本部分简要介绍了纤维增强复合材料（FRP）在结构加固与新建工程中的应用潜力。重点分析了层合板的等效力学性能计算方法和界面剪切传递机制，旨在拓宽读者对未来结构材料的认知广度。 --- 第二部分：结构力学的普适原理 结构力学是所有结构分析的基石。本部分将从几何构型、约束条件和内力求解三个维度，系统阐述结构的平衡、几何相容性与力学响应规律。 2.1 结构静力学的基本假设与分析方法： 自由体图的绘制与力系平衡： 详细规范了如何正确隔离结构单元并应用平衡方程。着重区分静定结构与超静定结构的分析方法。 超静定结构的解算技术： 深入探讨了挠度影响线、荷载叠加法（包括单位荷载法）和力法（奇点位移法）。这些方法适用于任何梁、框架或桁架体系。 2.2 结构的变形与能量原理： 本章侧重于从能量角度理解结构的变形特性。 虚功原理与互等定理： 阐述了如何利用虚位移虚功原理来简化复杂结构的受力分析，这是后续有限元方法建立的基础。 结构刚度与柔度矩阵： 引入位移法（刚度法）的基本概念，构建结构的整体刚度矩阵，为大型结构分析软件的原理打下基础。讨论了节点位移如何反演出内力。 2.3 杆件的内力分析与屈曲理论： 梁的剪力、弯矩图绘制与截面内力计算： 重点训练读者精确绘制复杂荷载下梁结构的弯矩图和剪力图的能力。 细长杆件的稳定性分析： 详细讲解欧拉屈曲公式的推导及其适用性。引入临界荷载的概念，分析了侧向约束和初始缺陷对结构稳定性的影响，此部分适用于所有受压杆件。 --- 第三部分：外部作用与荷载的评估 结构设计必须基于对结构所承受环境荷载和使用荷载的准确估计。本部分侧重于荷载的分类、取值标准和作用模式。 3.1 荷载的分类与基本效应： 静荷载与活荷载： 明确区分恒载（结构自重、围护结构）和可变荷载（使用、积雪、堆料）。重点探讨活荷载的合理取值与分布模式，例如楼板均布活荷载的确定。 环境荷载的模拟与分析： 详细讨论风荷载的动压计算、风压分布模式（迎风面、侧壁、屋顶），以及地震作用下结构基础的反应特性。 3.2 荷载组合与设计极限状态： 荷载分项系数与组合规则： 依据现行设计规范，讲解不同荷载类型在承载能力极限状态和使用极限状态下的组合原则与系数取值。 动力响应基础： 简要介绍结构在周期性荷载（如风、地震）作用下的振动特性，如自振周期和振型分析的初步概念，为深入研究动力分析打下基础。 --- 第四部分：结构设计的基本方法与安全理念 本部分将前三部分知识融会贯通，介绍结构设计如何从理论分析转向工程实践，强调安全、经济与适用的统一。 4.1 设计理论的演进与哲学： 强度设计法（极限应力法）： 讨论基于材料屈服或抗拉强度的传统设计理念。 基于性能的设计（Performance-Based Design）的理念： 介绍现代设计方法中，如何通过控制结构在不同烈度荷载下的响应（如位移限值、损伤程度）来指导设计决策。 4.2 结构构件的承载力校核： 本章通过通用化的方法，讨论梁、柱、板等基本构件在受弯、受压、受剪作用下的承载力验算流程。所有的验算都基于材料的本构关系（第一部分）和内力分析（第二部分）。着重于几何尺寸的确定原则，确保构件在极限状态下能够安全抵抗荷载。 4.3 连接节点的设计基础： 结构系统安全性取决于其最薄弱的环节——节点。本章探讨了不同类型连接件（如螺栓、销钉）的受力机理，及其在传递轴力、剪力和弯矩时的性能要求，确保整体结构的连续性。 总结： 本书提供的知识体系是所有结构工程的基础，它关注于力、材料、几何和稳定这四大永恒主题。读者在掌握这些普适原理后，可以迁移到任何结构材料体系（无论是钢筋混凝土、砌体还是其他新型材料）的分析与设计中去。本书旨在培养工程师严谨的逻辑思维和对结构安全性的深刻理解，而非局限于某一特定结构类型的构造细节。

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说实话，这本书的知识密度大得惊人，但最让我感到惊喜的是它的“跨界”视野。它并没有仅仅停留在传统的应力应变分析上，而是将视野投向了更前沿的结构性能优化和施工效率提升。我尤其对其中关于新型高强度钢材应用潜力的探讨印象深刻，作者不仅罗列了这些材料的力学性能参数，更深入分析了它们在超高层建筑和复杂空间结构中可能带来的设计变革。这种前瞻性的视角，使得这本书不仅仅是一本基础教材，更像是一份行业未来发展趋势的预测报告。在阅读过程中，我时不时会停下来思考，书中提出的某些优化建议，如果应用到我正在负责的项目上，会产生怎样的连锁反应。这种引导读者进行深度思考的能力，是很多同类书籍所欠缺的。此外，关于抗震设计的章节，它对不同地震带的结构响应分析得非常透彻，特别是引入了时间历程分析（Time History Analysis）的概念，极大地拓宽了传统静力分析的局限性。这本书的价值在于，它不断地挑战你现有的认知边界，迫使你跳出现有的思维定式去审视工程问题。

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这本书简直是工程界的一股清流，它以一种极其精炼和直观的方式，将那些原本听起来晦涩难懂的结构力学原理，拆解成了清晰可循的步骤和直观的图像。我特别欣赏作者在处理荷载传递路径时的那种细腻观察，仿佛能带着读者亲手去感受每一根钢梁、每一个节点所承受的压力与拉力。初次接触这类专业书籍时，我总是在一堆公式和符号中迷失方向，但这本书却巧妙地将理论与实际案例紧密结合，让抽象的计算变得触手可及。比如，书中对于连接节点设计的详尽剖析，远超出了我预期的深度，它不仅展示了“应该怎么做”，更深入探讨了“为什么必须这样做”背后的力学逻辑。读完后，我感觉自己对结构稳定性的理解提升到了一个新的层次，不再是机械地套用公式，而是真正理解了结构的内在“呼吸”。尤其是关于疲劳和脆性断裂的部分，作者用了很多生动的比喻来解释材料在长期应力下的演变过程，这对于我们这些需要长期进行结构评估的工程师来说，无疑是一份宝贵的指引手册。它的排版设计也非常人性化，图文并茂，即便是复杂的受力图也能迅速抓住重点。

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这本书的文字风格，用一个词来形容就是“老派的严谨与现代的流畅”完美结合。它没有那种为了迎合初学者而刻意简化的浮夸，而是保持了一种学术上的高度自律和对工程准确性的不懈追求。作者在论述过程中，对于术语的使用精准到近乎苛刻，但同时，句子结构又非常清晰，逻辑链条环环相扣，几乎没有断裂感。我尤其赞赏作者在处理规范引用和设计标准时的态度——既尊重了现行标准的权威性，又敏锐地指出了其中某些条款在面对新型结构时可能存在的局限性。这需要作者拥有极其深厚的实践经验和理论功底才能做到。我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在跟随一位经验丰富的大师进行一次深入的学术对话。书中的案例选取也十分经典，很多都是行业内的里程碑式工程，通过对这些经典案例的解构，读者可以迅速领悟到理论从诞生到成熟的完整轨迹。对于想要深入研究结构抗力和稳定性理论的读者来说，这本书的参考价值无可估量。

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这本书的阅读体验，很大程度上得益于作者对“不确定性”处理的哲学思考。在工程实践中，我们面对的往往是充满变数的荷载和材料性能，这本书非常诚实地指出了理论模型的局限性，并引导我们如何通过安全系数和可靠度分析来量化这种不确定性。书中关于“极限荷载”和“使用阶段验算”的对比分析尤其深刻，它清晰地阐明了结构设计本质上是一种风险管理的过程。我特别欣赏作者在讨论疲劳问题时，采用的S-N曲线分析框架，那种对长期服役条件下结构寿命预测的细致入微，体现了作者对工程责任的深刻理解。这本书的价值不仅在于传授“计算方法”，更在于塑造一种“工程师思维”——即在理想化的理论框架下，如何严谨、审慎地面对现实世界中的复杂性和随机性。对于结构设计新手来说，这本书是最好的引路人；对于资深工程师而言，它是一面时刻提醒我们保持谦逊和严谨的镜子。它不仅仅是一本工具书，更像是一部关于结构安全哲学的著作。

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我对这本书的结构安排感到非常满意，它遵循了一种由浅入深、由局部到整体的清晰路径。开篇并没有急于抛出复杂的公式，而是花了大篇幅来建立材料的本构关系以及应力状态的概念模型，这为后续的梁、板、框架分析打下了极其坚实的基础。这种扎实的基础工作，避免了许多人在学习过程中常见的“知其然不知其所以然”的窘境。特别是当章节过渡到“塑性分析”时，那种顺畅感让人印象深刻，仿佛前一章的知识点自然而然地引出了下一个更深层次的问题。书中对于各种截面优化方法的介绍也非常实用，它不仅仅停留在理论推导上，更关注如何通过几何形状的微调来最大化材料的受力效率，这对于追求经济性和高性能的现代结构设计来说至关重要。这本书的每一个章节都像是一块精心打磨的基石，层层递进，最终构建起一座宏伟的结构力学知识殿堂。我敢肯定，任何一个认真研读过这本书的人，都会对结构设计抱有一种全新的敬畏感。

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