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出版者:中国建材

作者:曾珂 编

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:2003-1

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787801594631

丛书系列:

图书标签:

• 土木工程
• 计算机辅助设计
• CAD
• BIM
• 结构设计
• 岩土工程
• 工程制图
• AutoCAD
• PKPM
• Revit

结构力学基础与应用 本书简介 本书旨在系统深入地介绍结构力学的基本原理、分析方法及其在土木工程实际问题中的应用。内容涵盖静力平衡、结构内力分析、材料本构关系、构件受力分析、超静定结构分析、稳定性理论以及几何不变性分析等核心领域。本书注重理论与实践相结合，通过大量的工程实例和习题，帮助读者建立扎实的理论基础和独立解决工程问题的能力。 第一部分：静力学基础与结构平衡 第一章：静力学基础 本章从经典力学的基本公理出发，阐述力的概念、力的性质、力的合成与分解，以及力矩的基本原理。重点讨论了刚体的平衡条件，即静力平衡方程在二维和三维空间中的应用。引入了约束的概念，详细分析了各类工程结构约束的力学模型，包括铰接、固定和滚动约束。通过对简单桁架和框架的平衡分析，奠定后续结构分析的基础。 第二章：结构内力分析 本章深入探讨如何利用静力平衡原理求解结构内部的内力——轴力、剪力和弯矩。详细介绍了截面法（或称切面法）在梁、刚架和桁架中的应用。对于梁和框架结构，重点讲解了如何绘制剪力图（V图）和弯矩图（M图），并阐述了这些图线之间的微分关系，即“力法”的基础。通过对不同荷载类型（集中力、均布荷载、任意分布荷载）作用下的内力求解，培养读者对结构受力状态的直观认识。 第三章：桁架分析 桁架作为土木工程中最常见的理想化结构形式之一，本章专门对其进行深入分析。详细介绍了求解桁架内部杆件轴力的两种基本方法：节点法（或称结点法）和截面法。在节点法中，着重讲解了如何选择合适的节点进行求解，并处理特殊节点（如零力杆）。截面法则用于快速确定少数几根杆件的内力。同时，讨论了桁架的几何不变性与多余约束的判定。 第二部分：材料特性与构件受力分析 第四章：材料力学性质与本构关系 本章衔接材料科学，聚焦于工程结构材料（如钢材、混凝土、木材）在受力下的宏观力学响应。详细介绍应力（Stress）和应变（Strain）的概念及其关系，特别是线弹性阶段的胡克定律。讨论了单向拉伸/压缩试验的应力-应变曲线，引入屈服强度、抗拉强度、弹性模量和泊松比等重要参数。随后，将分析扩展到更复杂的应力状态，如二向应力状态下的主应力分析，并介绍莫尔圆在平面应力问题中的应用。 第五章：轴心受力和剪切 本章集中分析构件承受轴向拉伸或压缩时的内力与变形。推导了轴向拉伸/压缩下的应变与位移关系，并计算了杆件的内力、应力以及总伸长或缩短量。重点强调了强度条件（应力不超限）和刚度条件（变形量限制）。在剪切分析部分，讨论了纯剪切应力状态，并分析了梁中的剪应力分布规律，特别是矩形截面梁的剪应力计算公式。 第六章：梁的弯曲与挠度 弯曲是梁结构中最主要的受力形式。本章系统研究梁在弯曲荷载下的应力分布。首先，推导了弯曲正应力公式（$sigma = My/I$），重点讲解了截面惯性矩（$I$）的计算及其对梁抗弯性能的影响。随后，引入梁的剪应力公式，分析了剪应力和弯曲应力在截面上的分布特点。最后，运用虚功原理或积分法，推导了梁的挠度公式，并讲解了挠曲微分方程，以此来控制梁的变形。 第七章：组合变形与截面几何性质 本章处理多种应力状态的组合问题。首先，分析了组合拉伸/压缩和弯曲（如偏心受压）问题，通过应力叠加原理计算危险点的最大应力。其次，讨论了扭转问题，推导了圆截面杆件的扭转应力公式和刚度公式。本章还对截面几何性质进行了深入探讨，包括静矩、惯性矩、面积惯性矩（$I$）的平行移轴定理（斯泰纳定理）以及极惯性矩的计算。 第三部分：超静定结构分析与结构稳定性 第八章：超静定结构分析方法——虚功原理 本章引入能量法，这是分析超静定结构的核心工具。详细阐述了单位力法和虚功原理（或称互等定理）。通过对虚功（内力虚功和外力虚功）的计算，推导出结构位移的表达式。重点讲解了如何应用虚功原理建立超静定结构的补充方程，并求解一次静不定结构（如多跨梁、超静定框架）。 第九章：超静定结构的荷载与温度效应分析 在掌握基本求解方法后，本章专注于处理更复杂的超静定结构荷载情况。包括求解因温度变化、支座移动或预变形引起的内力和约束反力。通过精确应用虚功原理，构建完整的力学平衡方程组，并利用矩阵方法进行求解。 第十章：结构稳定性理论 稳定性是保证结构安全的关键因素之一。本章引入欧拉公式，分析了细长压杆的失稳问题。详细讨论了临界荷载的概念，并分析了不同端部约束条件下压杆的有效长度系数。最后，概述了非线性稳定性分析的基础，包括偏心受压和挫曲理论的初步概念。 附录：材料性能参考表与常用公式汇总 附录提供了常用结构材料（如钢材、混凝土）的力学性能参数，并对全书涉及的关键公式进行了系统归纳，便于读者查阅和复习。

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这本书的章节安排和内容组织逻辑，似乎更倾向于软件功能点的罗列，而非解决实际设计问题的思维路径。例如，在谈到三维建模时，它是先讲解点、线、面的基础构建，然后是曲面的各种定义方式，最后才是实体操作。这种自下而上的讲解方式，虽然逻辑清晰，但在实际应用中效率不高。工程师在面对一个复杂的场地模型时，首先考虑的是如何快速导入地形数据、确定主要结构轴线，而不是从最基础的点开始构建。我期待的是一种问题驱动型的叙事方式，即“为了解决XX工程问题，我们需要用到YY技术，该技术在软件中通过A、B、C三个步骤实现”。这本书的案例展示也偏向于简单的构件绘制，如梁、柱、板的建模，对于复杂结构如悬挑结构、空间桁架或复杂桩基的建模流程，缺乏深入的剖析。如何处理实际项目中常见的模型中断、数据丢失或几何错误，这本书也没有提供系统的排查和修复策略。它更像是一本静态的参考手册，而不是一本指导动态设计实践的指南。

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这本书的语言风格非常学术化，充满了大量的定义、定理和公式推导，这无疑增加了其严谨性，但也极大地提高了阅读门槛。对于我这种更偏向于实践操作和解决实际工程问题的工程师来说，阅读过程稍显晦涩和枯燥。例如，书中在讨论二维坐标系到三维空间转换的数学原理时，花费了近三十页的篇幅来推导矩阵变换，虽然理论上无可指摘，但对于一个需要快速构建复杂曲面模型或者进行碰撞检测的读者而言，这些复杂的数学推导并不能直接转化为生产力。我更希望看到的是，如何将这些数学原理巧妙地应用于解决实际的工程难题，比如如何通过优化算法来实现桥梁结构的几何形状优化，或者如何高效地处理地形数据的插值与可视化。书中鲜有流程图、流程图或者直观的算法示意图来辅助理解这些抽象的概念，使得读者很容易在公式的海洋中迷失方向。它更像是一本高等数学与计算机图形学交叉学科的教材，而不是一本面向工程应用的书籍。如果能增加一些“如何在工程软件中实现这些理论”的桥梁章节，想必对提升读者的实用价值会大有裨补。

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这本书的封面设计就透露着一股浓浓的学术气息，沉稳的色调和严谨的排版，让人一眼就知道这不是一本轻松的读物。我本以为能从中找到一些关于最新BIM技术应用和可视化渲染的实战技巧，毕竟现在这个行业大家都在谈“数字化转型”。然而，通读下来，感觉重点似乎更多地放在了理论基础和传统软件操作逻辑的讲解上。比如，对于有限元分析的基本假设和网格划分的敏感性分析，作者花了大量的篇幅去阐述，这对于初入行的学生或者想快速掌握新工具的工程师来说，未免显得有些过于冗长和基础。书中对不同软件界面和工具栏的截图展示，也大多停留在十年前的界面风格，缺乏对当前主流商业软件如Revit或Civil 3D最新版本的适配和深度挖掘。我期待看到更多关于参数化设计脚本（如Grasshopper的几何逻辑构建）在结构优化中的实际案例，而不是停留在CAD绘图规范的细枝末节上。当然，对于打基础来说，这些内容是必要的，但从“计算机辅助设计”这个更具时代感的书名来看，我期望它能更前瞻、更贴近行业前沿的实践痛点。总而言之，它像是一部扎实的工具手册，但缺乏对前沿技术趋势的洞察和精彩的应用案例来激发读者的兴趣。

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关于“辅助设计”中的“优化”环节，这本书的覆盖面和深度都让我感到不足。现代土木工程设计越来越强调多目标优化，比如在满足强度、刚度要求的前提下，最小化材料成本或减少碳排放。这本书中提到的优化设计，似乎还停留在传统的基于强度校核的保守设计阶段。它详细介绍了如何使用软件进行基本的静力分析和荷载组合，但对于如何引入非线性分析、如何处理施工阶段的应力松弛效应，或者如何利用遗传算法等现代优化技术去探索更经济合理的结构布局，鲜有提及。我特别关注了与环境可持续性相关的部分，例如如何利用参数化工具来快速评估不同材料和构造对建筑能耗的影响，但这些内容几乎是空白的。这本书更侧重于如何“准确地”将设计师的意图转化为计算机可以理解的几何和载荷信息，而较少探讨计算机如何“反哺”设计，帮助工程师找到“最优”的解决方案。因此，对于追求效率和绿色设计的同行来说，这本书提供的工具箱可能显得有些陈旧和单一。

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当我翻开这本号称“土木工程计算机辅助设计”的著作时，我内心是充满期待的，尤其是在看到目录中关于“绘图标准化与信息集成”那一章时。我希望能看到一套完整的、符合最新国家或国际标准的CAD/CAE数据交换流程和数据模型的建立方法论。然而，书中的内容似乎更像是一本特定软件（可能是早期的AutoCAD或类似平台）的操作指南的集合。它详细描述了如何设置图层、如何创建块参照、以及如何进行基本的尺寸标注和图幅设置，这些内容在任何基础的CAD入门教程中都能找到，而且现在这些基础功能大多已经被软件自身的高度智能化所替代。真正令人头疼的“设计信息集成”——即如何确保结构模型、施工模型和运维模型之间数据的一致性和可追溯性——这本书几乎没有触及。我迫切想了解的是，如何利用数据库或面向对象的方法来管理复杂工程项目中的海量非几何信息，以及如何用脚本语言来自动化生成符合规范的施工图报告，而不是花费大量篇幅讨论如何用命令行输入命令。整体阅读下来，感觉像是回到了上个世纪末期，对当前以BIM为核心的设计理念缺乏足够的认知和阐述，对数字建造的未来图景也显得模糊不清。

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