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页数:253

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出版时间:2008-6

价格:29.50元

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isbn号码:9787508455860

丛书系列:

图书标签:

• 建筑材料
• 材料科学
• 土木工程
• 建筑工程
• 建筑技术
• 绿色建筑
• 可持续发展
• 施工
• 结构
• 材料性能

《结构力学基础与应用》 内容概要 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工程师提供一套全面、深入且实用的结构力学理论与分析方法。全书紧密围绕结构工程的核心科学——力学原理展开，从最基础的静力平衡条件出发，逐步深入到复杂的材料本构关系、杆件的变形与强度校核，最终涵盖了框架结构、桁架结构以及简单拱、壳结构的分析技巧。 第一部分：静力学基础与结构体系识别 本部分奠定了整个结构力学分析的基石。首先，详细阐述了平面与空间中物体的平衡条件，强调了自由体图（Free Body Diagram, FBD）绘制的重要性及其在隔离结构构件中的应用。我们系统地讲解了如何对不同类型的结构——如梁、桁架、框架——进行可学术语的规范化定义与分类。特别针对梁的支座反力计算，提供了多种高效的求解策略，包括使用平衡方程、叠加法（在后续章节中深化应用）以及图形静力学方法的初步介绍。 此外，本部分深入探讨了结构系统（如静定与静不定结构）的本质区别。通过引入结构的“虚约束”和“冗余约束”概念，帮助读者建立对结构稳定性和确定性的直观理解。针对超静定结构，我们详细介绍了位移法（力矩分配法的前身）的基本思路，为后续学习结构刚度方法的打下理论基础。 第二部分：结构内力分析与图形绘制 结构内力的求解是工程结构分析的核心任务。本章聚焦于梁、刚架、桁架内部的轴力、剪力和弯矩的计算与分布规律。 剪力与弯矩方程： 采用微积分思想，推导了结构内力与荷载分布函数之间的微分关系（$frac{dV}{dx} = -q(x)$ 和 $frac{dM}{dx} = V(x)$），并严格证明了荷载、剪力、弯矩图之间的相互关系。 图解法与求解技巧： 针对集中荷载、均布荷载以及任意荷载作用下的梁，本书提供了详尽的计算步骤，并侧重于“图形法”——即利用剪力图和弯矩图的几何性质（如矩形的面积对应于弯矩的变化量）来快速验证计算结果。 桁架分析： 详细比较了节点法与截面法在求解桁架内力时的适用范围和优缺点。在节点法中，我们强调了如何通过合理的序号和选取节点顺序，简化计算过程；在截面法中，则重点演示了如何利用截面原理，快速求出特定杆件的内力，避免求解整个结构。 第三部分：结构变形分析——虚功原理与位移计算 本部分将分析的重点从“力”转移到“位移”和“变形”，这是理解结构响应和进行静不定结构分析的关键桥梁。 应变与几何关系： 阐述了线应变、角应变的定义，并将其与杆件的轴向伸长、转角联系起来。 虚功原理（Principle of Virtual Work）： 这是全书最核心的理论工具之一。我们从能量法的角度出发，详细阐述了虚位移原理和虚力原理。通过大量的实例，展示了如何利用单位荷法（Unit Load Method）计算梁的挠度和转角，特别关注了材料弹性变形和温度变化引起的位移计算。 刚度与柔度： 首次引入弹性结构分析中的“刚度矩阵”和“柔度矩阵”的概念，为后续使用矩阵方法分析高次静不定结构做铺垫，强调了弹性体系的叠加原理。 第四部分：材料本构关系与强度、刚度校核 结构力学不仅仅是几何分析，更是材料科学在工程中的应用。本章探讨了结构元件在应力作用下的响应。 应力状态分析： 详细讨论了一维、二维和三维应力状态，包括主应力点的确定和莫尔圆的应用。 本构关系： 深入讲解了线弹性材料的胡克定律（Hooke's Law），引入了剪切模量 $G$ 和泊松比 $mu$ 的概念，并推导了它们之间的关系。 强度理论： 针对脆性材料（如混凝土）和延性材料（如钢材），分别介绍了许良·冯·米塞斯（Von Mises）应力强度理论和特雷斯卡（Tresca）剪应力强度理论，并结合实际工程案例进行校核说明。 组合变形： 集中分析了拉伸、压缩、弯曲、扭转以及剪切的组合作用下的应力分析，特别是轴心受力和横向荷载共同作用下的梁柱构件的校核流程。 第五部分：静不定结构的分析方法进阶 针对实际工程中普遍存在的静不定结构（如连续梁、一次或多次静不定的框架），本部分提供了系统的分析工具。 力法（Flexibility Method）： 将力法定义为“多余未知力法”。详细讲解了如何选择基本结构、设置多余力，并使用虚功原理求解超静定结构中多余力的过程。对于一次静不定结构，通过弯矩方程的求解来确定反力或内力。 位移法（Stiffness Method）简介： 引入位移法作为力法的对偶方法，重点在于确定节点位移是基本未知数。本章展示了如何基于杆端力与节点位移的关系（即单元刚度矩阵的建立）来求解简单的单自由度或双自由度结构。 附录：工程应用与规范简介 附录部分提供了结构力学在实际工程设计中的初步应用指导，包括对极限状态设计（ASD）与荷载与抗力系数设计（LRFD）的基本理念介绍，以及对钢筋混凝土和钢结构构件的初步承载力概念的引入，旨在引导读者将理论知识与工程实践更有效地结合起来。 本书的特点在于：强调理论的严谨性，注重计算方法的系统性和工程实用性，配有大量精选的例题和习题，帮助读者建立扎实的力学思维体系，为后续学习更高级的结构分析课程（如结构动力学、有限元方法）做好充分准备。

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坦白说，这本书的语言风格带着一股非常鲜明的学者气质，严谨到近乎一丝不苟，但又透露出一种对学科的热爱，读起来非常有味道。它的句子结构复杂，充满了精确的技术术语和严密的逻辑连接词，初次接触可能会感到吃力，需要反复咀嚼才能完全消化。但这正是我认为它珍贵的地方——它没有为了迎合大众而稀释专业性。在介绍特定材料的力学性能时，作者常常会引用多位不同学派的权威观点进行对比和批判性分析，这种学术上的“交锋”使得理解过程充满了思辨的乐趣。我甚至感觉自己像是在参与一场跨越百年的学术研讨会，作者扮演着引导者和仲裁者的角色，引领读者去辨析不同理论间的细微差别和适用边界。

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我花了整整一个周末沉浸在这本书里，最大的感受就是作者叙事逻辑的精妙与深邃。它绝不是那种枯燥、堆砌数据的技术手册，相反，作者似乎是一位技艺精湛的说书人，总能将冰冷的物理和化学原理，用一种充满画面感的方式娓娓道来。比如，在阐述混凝土的早期强度发展时，作者没有直接抛出复杂的早期水化反应式，而是通过对比“沙滩上湿沙堆积”与“水泥浆体凝固”两种场景的细微差别，巧妙地引导读者进入到对材料内部微观变化的理解中去。这种由表及里、层层递进的讲解方式，极大地降低了初学者的门槛，同时也让有经验的工程师能够从中发现新的视角。更让我惊喜的是，书中多次穿插了历史上的经典案例和一些著名的工程事故分析，这些“失败的教训”比任何理论推导都更能让人警醒，也让材料的性能评估多了一份人文关怀的重量。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期，它真正做到了理论与实践的无缝对接。我关注到了其中关于“可持续性”和“绿色建筑”这一章节的论述，内容详实且具有前瞻性。作者并没有停留在对现有环保材料的简单罗列，而是深入剖析了材料全生命周期的能耗评估模型，甚至探讨了地区气候差异对材料选择策略的决定性影响。例如，书中对比了北方寒冷地区与南方潮湿地区对于保温隔热材料的性能要求侧重点，并给出了具体的技术参数对比，这对于我未来进行跨区域项目设计参考价值极高。另外，书中对新材料的引用也非常及时，像是对某些智能响应型材料在动态荷载下的应用潜力分析，显示出作者紧跟科研前沿的敏锐度，让人感觉这本书的生命力可以延续很长时间。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，厚重的封皮带着一种沉稳的历史感，拿到手里就让人油然而生一种对知识的敬畏。内页的纸张选择也相当考究，微微泛黄的米白色调，既保护了读者的视力，又使得那些复杂的图表和公式看起来格外清晰。我特别欣赏作者在排版上的匠心独运，那些关键概念的标注和侧边栏的注释，处理得恰到好处，既不显得拥挤，又能让人在阅读主线内容时，随时捕捉到重要的知识点。尤其值得称赞的是，书中收录的大量工程实景照片，清晰度极高，仿佛能闻到现场特有的气味，让我这个非专业人士也能大致勾勒出材料在实际应用中的形态。比如，关于某些新型复合材料的介绍部分，配图甚至细致到了微观结构层面，这对于理解材料的性能机理至关重要。整体来看，这本书不仅仅是一本教材或参考书，它更像是一件精心打磨的工艺品，每一个细节都在彰显着出版者对内容质量和阅读体验的极致追求。

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这本书的索引和附录部分的处理，简直是为工具书爱好者量身定制的典范。通常情况下，这些内容往往是草草了事，但在这本书中，它们被视为核心功能的一部分。附录中收录的各类标准规范的简要对照表，清晰地列出了不同国际标准（如ASTM、ISO）在特定测试方法上的异同点，这对于从事国际贸易或合作的专业人士来说，无疑是节省了大量检索时间。更让我惊喜的是，书末附带的“关键术语拉丁文源头”小栏目，虽然看似是“花边”，却能让人对这些化学和物理术语的本意有更深层次的理解，极大地提升了阅读的“厚度”。总之，这本书的价值在于它不仅仅“告诉”你是什么，更“教导”你怎么去系统地、批判性地研究它，是一本可以伴随职业生涯始终的案头宝典。

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