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出版者:Thomson Learning

作者:Madsen, David A./ Jefferis, Alan

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2004-12

价格:$ 195.43

装帧:Pap

isbn号码:9781401851675

丛书系列:

图书标签:

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《结构之美：现代建筑与材料的深度解析》 作者：[此处留空，或填写模拟作者名，例如：艾伦·格雷戈里] 出版社：[此处留空，或填写模拟出版社名，例如：城市之光出版社] --- 内容简介 《结构之美：现代建筑与材料的深度解析》 是一部聚焦于当代建筑设计如何与前沿工程技术、创新材料科学深度融合的权威著作。本书旨在超越传统的美学叙事，深入剖析支撑起我们现代天际线的复杂力学原理、可持续发展理念以及结构美学所蕴含的深刻哲学。它面向建筑师、结构工程师、材料科学家，以及所有对人造环境的内在逻辑充满好奇心的读者。 本书的结构设计严谨而富有逻辑性，分为六大部分，层层递进地揭示了从基础受力分析到宏大复杂结构实现的完整路径。 --- 第一部分：力学基础与结构哲学的重塑 本部分追溯了结构工程思维的历史演变，重点探讨了20世纪以来，结构设计如何从纯粹的承重功能，转变为建筑表现和空间叙事的核心要素。 1. 力的可视化与感知： 讨论了如何通过图解静力学、张力网络分析等工具，将不可见的力转化为可感知的形式。我们审视了包豪斯、高迪等先驱对结构清晰性的追求，以及它如何影响了现代主义的极简主义。 2. 结构效率与形式生成： 深入解析了“最经济的结构”与“最美的结构”之间的张力与统一。引入了拓扑优化（Topology Optimization）的概念，展示了计算机辅助设计如何引导结构向更自然、更具生物形态的形态演进，挑战传统梁柱体系的刚性边界。 3. 抗震韧性与时间维度： 重点分析了高烈度地震区建筑结构的设计哲学转变。内容涵盖了基础隔震技术（Base Isolation）、能量耗散装置（Dampers）的原理与应用，强调结构设计不再是抵抗灾难，而是与自然力量共存的韧性策略。 --- 第二部分：钢结构体系的极限探索 钢材作为现代建筑的骨骼，其性能的每一次飞跃都直接重塑了建筑的可能性。本部分聚焦于高强度钢材、新型连接技术及其在超高层和复杂空间结构中的应用。 1. 超高强度钢材（UHSS）的性能边界： 分析了屈服强度超过700MPa的钢材在实际工程中的挑战与机遇。讨论了其在减轻自重、增加跨度方面的优势，同时细致探讨了焊接性、疲劳寿命以及防火保护的特殊要求。 2. 空间桁架与网壳结构的演进： 详细剖析了由 Frei Otto 和 Jörg Streitparth 等大师开创的张拉整体结构（Tensegrity）和双层空间网格系统的数学基础与施工工艺。书中包含多个案例研究，展示了如何利用最小化的材料实现最大化的空间覆盖，例如大型体育场馆的屋顶设计。 3. 复杂节点的设计与制造： 节点是结构的薄弱环节，也是技术难度所在。本章深入探讨了定制化铸钢节点（Cast Nodes）和高性能螺栓连接的细节，强调了“数字化制造”如何使以前难以实现的复杂几何连接成为可能。 --- 第三部分：混凝土革命：从强度到可塑性 混凝土不再仅仅是灰色的块体，它已经成为一种高度可塑、可定制的建筑语言。本部分关注高性能混凝土（HPC）、预应力技术和新型浇筑方法。 1. 超高性能混凝土（UHPC）的突破： 详细介绍了UHPC的微观结构、极高的抗压强度和耐久性。探讨了其在薄壳结构、预制构件以及实现“裸露结构美学”中的独特价值。书中特别对比了UHPC与传统钢筋混凝土在材料特性上的根本差异。 2. 预应力与后张拉技术的精细控制： 系统阐述了预应力混凝土在减少挠度、控制裂缝和实现大跨度梁板中的关键作用。内容涵盖了从张拉程序控制到长期荷载下的应力松弛效应的精确计算方法。 3. 异形结构与 3D 打印混凝土： 展望了增材制造技术在建筑结构领域的应用潜力。分析了参数化设计如何指导打印路径，以创建具有特定孔隙率和强度梯度的非标准结构元素，这极大地提高了材料利用率和设计自由度。 --- 第四部分：可持续性与生物启发结构 现代结构设计必须回应气候变化的挑战。本部分将焦点转向了低碳足迹材料、材料的循环利用以及从自然界借鉴的结构智慧。 1. 低碳替代材料的应用： 深入研究了木材（尤其是正交胶合木 CLT 和胶合木 Glulam）作为结构材料的复兴。对比了木材、再生钢材和低碳水泥在全生命周期评估（LCA）中的表现，论证了“固碳建筑”的可行性。 2. 生物启发结构（Biomimetics）： 探讨了从蜂巢、骨骼微结构到树木生长模式中汲取的结构优化灵感。重点分析了这些自然结构如何启发了新型轻量化填充材料和自适应外壳系统的设计。 3. 结构的“可拆解性”与循环经济： 提出了“设计即拆解”（Design for Disassembly, DFD）的结构策略。讨论了如何通过机械连接而非化学粘接来构造建筑，确保构件在建筑生命周期结束时能被高效回收和再利用，从而构建真正的循环建筑系统。 --- 第五部分：数字孪生与智能结构的实现 结构工程正在与信息技术深度融合。本部分探讨了BIM、传感器技术如何从根本上改变结构的监测、维护和优化。 1. 基于 BIM 的结构全景管理： 详述了如何利用集成结构模型（Information-rich Models）进行冲突检测、施工模拟（4D）和成本估算（5D），强调了设计阶段的精确协作对于避免现场返工的重要性。 2. 结构健康监测（SHM）系统： 介绍了光纤光栅传感器、应变片和无线传感器网络在实时评估结构性能方面的应用。分析了如何利用这些数据来预测疲劳损伤、优化维护周期，并将结构从被动支撑转变为主动反馈系统。 3. 适应性结构（Adaptive Structures）： 展望了具有集成传感和驱动器的“智能结构”。这些结构能够根据外部荷载（如风荷载、交通振动）的变化，主动调整其刚度或形状，实现性能的最大化。 --- 第六部分：复杂表皮与轻量化外壳 建筑的外皮不再是简单的围护层，而是与主体结构、气候调节系统深度耦合的复杂界面。 1. 索结构与薄膜结构的张力平衡： 探讨了缆索、膜结构在覆盖巨大无柱空间时的受力特性。着重分析了预应力控制在维持膜面几何稳定性和抗风压性能中的决定性作用。 2. 结构化幕墙系统的集成设计： 剖析了点支撑玻璃系统（Spider Fittings）、双层表皮（Double-Skin Facades）的力学挑战与热工耦合。强调了结构设计者需要将表皮的空气动力学性能纳入整体结构荷载计算。 3. 大型预制化与模块化构造： 探讨了如何将复杂的结构单元在工厂内精确制造，并通过现场的标准化连接快速组装。这不仅提升了施工精度，也为实现更高质量的表面处理和严密的气密性提供了可能。 --- 结语 《结构之美：现代建筑与材料的深度解析》 不仅仅是一本技术手册，它是一部关于人类如何理解、操纵和美化物质世界的思想录。本书将引导读者跳出单一学科的视角，以一种全面的、面向未来的眼光，去审视和创造那些既坚固可靠，又充满时代精神的建筑杰作。通过对材料科学、力学优化和数字技术的综合运用，我们得以构建出既尊重地球资源，又挑战人类想象力的下一代建筑形态。

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