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isbn号码:9787536223158

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建筑结构与工程力学基础 第一章 绪论：结构工程的基石 本教材旨在为土木工程、建筑学及相关工科专业的学生提供扎实的建筑结构与工程力学基础知识。结构工程是人类文明进步的重要标志，从古埃及的金字塔到现代的摩天大楼和宏伟的桥梁，无不依赖于对力、材料和几何形状的精确理解和计算。本章首先界定结构工程学的核心范畴，阐述结构设计的基本原则，包括安全性、适用性、耐久性和经济性。我们将探讨结构体系的分类，如梁、板、框架、拱、壳以及桁架等，并简要介绍它们各自的力学特性和适用场景。同时，深入剖析荷载的分类与评估，区分恒载、活载、风荷载、雪荷载和地震作用等对结构产生的各种外部影响，并强调结构分析在整个设计流程中的关键地位。本章还将引入结构设计的发展历史脉络，从早期的经验积累到现代基于理性分析和可靠度理论的科学设计方法的演变过程，为后续内容的学习奠定理论和思想基础。 第二章 静力学基础与平衡原理 本章聚焦于力学分析的基石——静力学。我们将详细阐述力的概念、表示方法（矢量运算）以及力的平衡条件。重点内容包括二维和三维空间中物体的力平衡方程的建立与求解。二维问题将涵盖平面力系和力矩的概念，学习如何应用自由体图（Free Body Diagram, FBD）来分离结构体系或构件，准确识别所有外力和约束反力。三维平衡的分析将扩展到空间力系，为分析复杂的三维框架结构做准备。本章还将深入探讨各类支座和连接点的约束条件，理解它们如何限制物体的运动，并产生反力。此外，我们将研究集中力系、力矩和合力的计算，并引入虚功原理和最小势能原理等高级平衡概念，这些原理在后续的结构力学分析中具有重要的指导意义。通过大量工程实例的分析，确保读者能够熟练运用平衡原理解决实际的静态结构问题。 第三章 结构材料力学性能 结构材料是抵抗荷载的物质基础。本章系统介绍工程中最常用的结构材料——钢材、混凝土、木材以及新型复合材料的力学性能。对于每种材料，我们将从微观结构与其宏观力学行为的联系入手，详细阐述其应力-应变关系曲线。重点分析材料的关键力学指标，如弹性模量（杨氏模量）、泊松比、屈服强度、抗拉强度和极限承载力。本章将深入探讨材料的本构关系，特别是线弹性阶段的胡克定律，并引入材料在不同加载条件下的响应，如蠕变、松弛和疲劳现象。针对混凝土和钢材，我们将分别讨论其受压和受拉的特性，以及钢筋混凝土的配合机理。此外，本章还将讨论材料的不均匀性、各向异性和环境对其性能的影响，强调材料选择在保证结构安全性和经济性中的决策作用。 第四章 结构内力分析：梁与框架 结构内力（内反力）是判断构件是否破坏的依据。本章集中于平面梁和简单框架结构的内力分析方法。首先定义剪力（V）和弯矩（M）的概念，并推导出它们与结构外部荷载之间关系的微分方程（剪力、弯矩与荷载的积分/微分关系）。我们将系统学习绘制剪力图（SFD）和弯矩图（BMD）的精确方法，包括直接积分法、截面法，以及利用荷载和边界条件进行图解分析的技巧。对于静定梁（如简支梁、悬臂梁、超静定梁），本章将运用平衡方程直接求解反力和内力。随后，我们将扩展到简单的静定框架结构，学习如何处理节点处的弯矩和剪力传递，重点分析弯矩平衡在框架分析中的作用。本章的训练目标是使学生能够快速、准确地确定结构在各种复杂荷载组合下的内力分布情况。 第五章 轴心受力和应力分析 轴心受力构件（如柱和拉杆）的分析是结构力学的基本单元。本章从最简单的拉/压力构件开始，定义正应力（$sigma$）和轴力（N），并推导出应力与荷载、截面面积之间的关系。我们将运用材料的本构关系，计算杆件的轴向变形（伸长或缩短），并引入应变的概念。重点内容包括静力不平衡力（超静定）轴力问题的求解，通常采用力的平衡和变形相容的组合方法（如“力法”的雏形应用）。本章后续将深入探讨细长杆件的稳定性问题，即欧拉屈曲理论。我们将推导欧拉临界屈曲荷载公式，分析有效长度系数对柱子承载能力的影响，并讨论影响柱子稳定性的实际因素，如初始缺陷和偏心荷载。 第六章 组合应力状态与应力分析 实际结构构件往往承受着多种应力状态的组合，如弯曲、剪切和轴向力的叠加。本章旨在建立一套完整的应力分析体系。首先，我们将复习纯弯曲、纯剪切下的应力状态。接着，重点讲解二维和三维应力状态下的应力转换理论。二维情况下，引入莫尔圆（Mohr's Circle）来求解主应力、最大剪应力及其方向，这是从复杂应力状态中提取关键信息的有效工具。对于三维应力状态，我们将学习应力张量的表示方法和主应力方向的求解。本章的另一个核心内容是强度理论的应用。我们将介绍常用的材料失效准则，如最大剪应力理论（Tresca准则）和最大畸变能理论（Von Mises准则），并结合具体案例，判断复杂应力状态下的构件是否安全。 第七章 结构变形与位移计算 结构不仅要保持强度，还必须满足变形限制。本章专注于计算梁、框架和桁架的位移（线位移和转角）。我们将主要采用能量法进行计算，特别是虚功原理（单位荷法）和莫尔定理（Castigliano定理）。对于梁和框架，我们将利用弯矩图与虚设单位力产生的虚构弯矩图的积分（即弯矩图相乘）来计算挠度和转角，这要求读者对梁的弯矩图有深刻的理解。对于桁架结构，我们将采用虚力法或能量法，通过计算杆件的轴向变形来确定节点位移。本章将详细讲解如何选取合适的虚设荷载（单位力或单位力偶）来隔离出所需计算的位移量，并对不同结构体系的变形特性进行对比分析。 第八章 静定结构分析进阶：桁架与次结构的分析 本章将更深入地探讨静定结构。首先，详细分析桁架结构的受力特性和分析方法，包括节点法（或结点法）和截面法（或结点割线法），重点处理零杆的识别和特殊荷载情况下的内力求解。其次，本章引入次结构（如刚架、拱和悬链线）的分析。对于平面刚架，我们将复习如何运用位移法（奇点法）的初步思想，结合平衡方程来求解静定刚架的内力。对于拱结构，我们将分析拱轴线对内力分布的影响，并研究在温度变化、支座沉降等非荷载作用下静定拱的内力和位移。最后，简要介绍悬链线作为承受均匀分布荷载的理想曲线结构，其力学优势在桥梁设计中有重要体现。 第九章 超静定结构分析导论 当结构中的约束数量超过维持其静力平衡所必需的数量时，结构即为超静定结构（或冗余结构）。本章是结构力学分析从静定到超静定过渡的关键。我们将首先定义超静定次数，并分析其带来的结构特性（如内力分配依赖于材料刚度）。核心分析工具是位移法（也称为力矩分配法的基础）和力的精确表达——力法（也称为变形协调法）。在本章中，我们将主要聚焦于力法的基本步骤：建立几何方程（变形相容条件）和静力方程（平衡条件），并求解超静定力。具体案例将集中于超静定梁（如双跨梁、连续梁）和简单框架，通过引入刚度概念，阐明如何利用EI值决定内力的重新分配，从而实现结构整体的平衡与协调。

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这本书的装帧质量令人赞叹，这对于经常使用画材的读者来说至关重要。纸张的厚度拿捏得非常到位，即便是使用马克笔进行大面积上色，墨水也不会轻易渗透到下一页，这为我省去了很多“打底”的烦恼。而且，书页的开合度非常友好，可以完全平摊在桌面上，使得大开面的图画也能轻松着色，不会出现中间书脊部分难以触及的尴尬情况。从内容的编排来看，我感受到了作者深厚的专业积累和对受众群体的精准把握。它不是简单地堆砌可爱图案，而是有逻辑地划分了不同的主题板块，从简单的几何造型到复杂的场景构建，难度是循序渐进的。我尝试去描摹其中一幅描绘森林场景的图样，发现其构图的平衡感极佳，即使我只是简单地平涂色彩，最终呈现出来的效果也比我以往随意涂鸦要和谐得多。这种无形中的指导作用，远比那些冗长的理论书籍来得有效和实用。

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这本书的封面设计简直是视觉的盛宴，色彩的运用大胆而和谐，一下子就抓住了我的眼球。我原本以为这可能只是一本普通的涂色册，但翻开内页才发现，它远不止于此。里面的线条勾勒得极其流畅，即便是初学者也能轻松上手。我特别欣赏作者在细节处理上的用心，那些小小的装饰元素，比如花边的纹理、动物毛发的层次感，都处理得恰到好处，让人在填色的过程中充满了探索的乐趣。更让我惊喜的是，它似乎还暗含了一套潜移默化的绘画基础教学。在不直接说教的情况下，通过示范性的图案，我竟然无师自通地领悟了一些关于光影和透视的皮毛。比如，某些阴影部分的排线方式，初看是随意的，但当你尝试用不同深浅的颜色去填充时，那种立体感便自然而然地显现出来了。这种“玩中学”的模式，极大地激发了我长期以来被工作磨平的创作热情。我已经把我的彩铅工具箱翻了出来，准备迎接接下来的每一个周末，沉浸在这片纯粹的色彩世界里。

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老实说，我买这本书的初衷是想找点放松神经的方式，毕竟现代生活的节奏太快了，需要一些纯粹的、不需要动脑筋的活动来“重启”大脑。而这本画册完美地扮演了这个角色。它的主题选择非常广泛，囊括了从童话角色到日常物件的各种元素，总能找到当下最能触动我心弦的那一类。我发现，当我的注意力完全集中在如何将一种颜色与另一种颜色融合时，那些关于工作邮件、家庭琐事的焦虑感竟然奇迹般地消散了。这不仅仅是涂色，更像是一种“心流”体验。我特别喜欢其中几页对于“动态”捕捉的处理，比如一些卡通动物奔跑或跳跃的瞬间，线条的张力十足，让我在上色时也忍不住想赋予它们生命和速度感。这种沉浸式的体验，让我在一个小时后，感觉比睡了八小时的觉还要神清气爽，效率也得到了显著提升。

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作为一名多年绘画爱好者，我对市面上大部分的“减压”绘画书籍都抱持着一种审慎的态度，因为很多作品的线条要么过于呆板，要么设计感不足，缺乏艺术上的张力。然而，这本书中的角色设计语言却让我眼前一亮。它们虽然是卡通风格，但透着一股灵动与幽默感，仿佛每一个角色都有自己的小故事和鲜明的个性。我观察到作者在角色表情的塑造上非常到位，即便是简单的微笑或惊讶，也能通过眼角和嘴角细微的弧度变化被精确地传达出来。这让我意识到，即使是看似简单的卡通画，要做到“高级”，也需要扎实的造型功底。我甚至开始尝试不完全遵循图案的轮廓线进行创作，而是利用这些优美的线条作为引导，尝试进行一些自由的二次创作和拼贴，这极大地拓宽了我对“填色”这个概念的理解，让它不再是被动的填充，而是主动的再创造。

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这本书的价值远超出了其标价，它更像是一份能陪伴我长期成长的创意伙伴。我注意到，随着我不断地练习和尝试不同的上色技巧，我对于色彩搭配的敏感度也提升了不少。以前我总是倾向于使用安全、保守的色彩组合，但书中的一些示范性色彩搭配方案大胆而充满活力，它们挑战了我的固有思维模式，鼓励我去尝试那些平时不太敢用的高饱和度颜色。最让我感到欣慰的是，这本书并没有过度依赖于那些程式化的、千篇一律的可爱主题。它在保持整体风格统一性的同时，巧妙地穿插了一些略带成熟趣味的元素，使得它既适合年轻人放松，也对成年人有着不小的吸引力。当我将几幅完成的作品展示给朋友看时，他们都惊讶于这居然是我自己完成的，这极大地增强了我的自信心，让我有勇气去尝试更复杂的艺术挑战。这本书，是开启我艺术小宇宙的一把非常棒的钥匙。

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