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出版者:科學齣版社

作者:舒興平

出品人:

頁數:331

译者:

出版時間:2006-4

價格:48.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787030165992

叢書系列:

圖書標籤:

• 1
• 鋼結構
• 結構分析
• 結構設計
• 高等教育
• 工程結構
• 建築工程
• 力學
• 有限元
• 結構優化
• 抗震設計

《土木工程結構設計原理》 導論：結構設計的基石 本書旨在為土木工程專業的學生和從業人員提供一個全麵、深入的結構設計基礎理論框架。我們深知，現代土木工程的進步離不開對結構行為的深刻理解和精確的計算方法。因此，本書的編寫嚴格遵循從基本力學原理到復雜結構係統分析與設計的遞進邏輯，力求構建一個紮實且具有前瞻性的知識體係。 第一章首先迴顧瞭材料力學和理論力學的核心概念，強調瞭應力、應變、變形以及材料本構關係在結構分析中的基礎地位。我們詳細闡述瞭綫彈性理論的適用範圍與局限性，並引入瞭結構可靠性與安全性評估的初步概念，為後續章節的復雜分析奠定理論基礎。 第一部分：結構分析的基本方法 結構分析是設計的前提。本部分集中討論瞭各種經典的結構分析技術。 第二章深入探討瞭結構體係的分類與自由度概念。從最簡單的梁、桁架，到框架、拱和薄殼等復雜結構，我們係統地分析瞭不同體係的幾何組成特性和內力傳遞機製。重點解析瞭靜定與超靜定結構的概念區分，並詳細介紹瞭位移法（力法）和力的變形法（撓度法的擴展應用）在求解超靜定結構內力與位移中的操作流程與理論依據。 第三章聚焦於矩陣結構分析。這是現代工程結構分析的核心工具。我們首先介紹瞭結構離散化的基本思想，將連續體轉化為有限單元體係。隨後，詳細推導瞭單元剛度矩陣的形成過程，包括杆單元、梁單元的剛度錶達。在此基礎上，係統地構建瞭整體結構剛度方程 $[mathbf{K}]{mathbf{d}} = {mathbf{F}}$，並闡述瞭如何通過邊界條件求解結構響應。本章通過大量的實例演示瞭有限元軟件背後的基本計算邏輯，強調瞭對結果的工程判斷能力，而非僅僅是數值的輸齣。 第四章專門討論瞭動力學分析基礎。對於抗震設計和抗風設計而言，結構的動力響應至關重要。本章從自由振動理論齣發，推導瞭單自由度體係的運動方程，並引入瞭質量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣的概念。隨後擴展至多自由度體係的特徵值問題求解，計算結構的自振頻率和振型。阻尼效應的引入和簡諧荷載下的受迫振動分析也被詳盡闡述，為後續的抗震設計理論打下堅實的動力學基礎。 第二部分：設計理論與規範化應用 結構設計的核心在於滿足強度、剛度、穩定性和耐久性的要求，同時兼顧經濟性。本部分將理論分析與工程實踐緊密結閤。 第五章詳細闡述瞭材料的本構關係與強度理論。除瞭一般的綫彈性材料外，我們引入瞭塑性理論的初步概念，討論瞭屈服準則（如馮·米塞斯準則、特雷斯卡準則）在判斷多嚮應力狀態下的適用性。同時，重點討論瞭材料的疲勞、蠕變以及環境對材料性能的影響。 第六章聚焦於穩定性理論。這對於高聳、細長構件的設計至關重要。本章首先從歐拉公式入手，係統分析瞭軸心受壓構件的失穩問題，引入瞭臨界荷載的概念。隨後擴展至考慮初始缺陷和偏心的實際受壓構件，深入剖析瞭彎矩作用下構件的整體穩定性和局部失穩問題，並與現行設計規範中的穩定性係數的確定方法進行瞭對照分析。 第七章是結構設計方法論。本書著重介紹並對比瞭傳統的許用應力法（ASD）與現代的荷載和抗力分項係數設計法（LRFD/LSD）。詳細講解瞭概率論在結構可靠性分析中的應用，包括荷載效應和抗力效應的隨機性描述。通過分項係數的選取，闡明瞭如何通過概率保證水平來控製結構的失效風險。 第三部分：典型結構的分析與設計 基於前述理論，本部分將重點放在實際工程中常見且關鍵的結構構件上。 第八章著眼於梁和闆結構的內力計算與配筋設計。雖然不涉及具體材料的詳細設計，但本章深入探討瞭剪力、彎矩、扭轉在構件中的分布規律。對於復雜荷載組閤下的內力組閤，以及如何利用截麵理論（如彈性法和塑性鉸法）進行承載力校核，進行瞭詳盡的闡述。 第九章處理瞭復雜受力構件的分析。例如，受彎、受拉、受壓構件在組閤作用下的相互影響。重點分析瞭牆闆結構（如剪力牆、地下室牆體）在平麵外受力的計算方法，以及它們在抗側力體係中所扮演的角色。 第十章概述瞭結構體係的整體協同工作。本章討論瞭不同結構單元（如梁、柱、基礎）之間的連接節點如何影響整體結構的剛度和承載力。我們通過結構拓撲學的角度，分析瞭結構體係的冗餘度和抗毀性，強調瞭在整體分析中忽視節點影響可能帶來的嚴重後果。 結語 《土木工程結構設計原理》力求成為一座橋梁，連接基礎理論與工程實踐。全書內容嚴謹，邏輯清晰，旨在培養讀者獨立分析復雜結構問題、理解設計規範背後的科學原理的能力，為未來從事高層建築、大跨度結構以及復雜基礎設施的設計與研究打下堅實的基礎。書中大量采用數學模型和工程實例相結閤的方式，確保讀者不僅掌握“如何計算”，更能理解“為何如此計算”。

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