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出版者:清华大学出版社

作者:李学志

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2002-8

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787302053606

丛书系列:

图书标签:

• aaa
• 计算机辅助设计
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• 绘图
• 工程图学
• 机械设计
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• Pro/ENGINEER
• 计算机图形学
• 设计软件

现代结构工程的数字化转型：从理论到实践 书籍信息： 现代结构工程的数字化转型：从理论到实践 目标读者： 土木工程专业本科生、研究生，结构工程师，建筑信息模型（BIM）实践者，以及对工程数字化前沿技术感兴趣的行业人士。 内容概述： 本书旨在系统、深入地探讨现代结构工程领域中数字化技术应用的最新发展、核心理论与实际操作流程。面对全球范围内对工程效率、安全性和可持续性日益增长的需求，传统的手动计算和二维制图方法已难以适应复杂工程项目的挑战。本书聚焦于如何利用先进的计算工具、数据管理系统和智能分析平台，实现结构工程从概念设计、详细分析、施工准备到全生命周期维护的全面数字化升级。 全书内容划分为五个核心部分，共计十七章，力求理论深度与工程应用紧密结合。 --- 第一部分：结构工程的数字化基础与理论演进 (约300字) 本部分为全书的理论基石，首先回顾了结构工程计算方法的历史沿革，重点阐述了从经典解析法向数值分析方法过渡的必然性。随后，详细介绍了有限元方法 (FEM) 的基本原理、单元选择策略以及网格划分的敏感性分析，这是所有现代结构分析软件的底层支撑技术。 我们深入探讨了材料本构模型的数字化表示，包括线性弹性、弹塑性、蠕变和疲劳等复杂行为在计算机中的实现方式，并讨论了如何根据工程实际情况选择和校准这些模型参数。此外，本部分还阐述了高性能计算 (HPC) 在处理大规模结构问题（如地震模拟、非线性动力学分析）中的关键作用，包括并行计算技术和云计算资源在工程实践中的有效部署策略。最后，对结构工程中的误差分析与可靠性评估进行了数字化视角下的探讨，强调了输入数据质量对计算结果可靠性的决定性影响。 --- 第二部分：先进分析与性能化设计 (约400字) 本部分聚焦于超越传统安全验算的设计理念，进入以性能为导向的复杂分析领域。 高性能结构分析： 详细剖析了非线性分析的类型，包括几何非线性（大变形）、材料非线性（屈服、损伤）和接触非线性。书中通过丰富的案例研究，演示了如何利用这些工具精确预测钢筋混凝土构件、组合结构以及复杂节点在极端荷载作用下的真实响应。 动力学与抗震设计： 重点讲解了模态分析、响应谱分析以及最耗费计算资源的时程分析 (Time History Analysis)。我们详细介绍了如何根据规范要求生成合适的地震波、如何选择合适的阻尼模型，并对比了集中质量模型与分布式质量模型的适用范围。特别关注了隔震与消能减震技术的数值模拟，展示了如何通过改变结构的动力特性来实现预期的抗震性能目标。 先进结构体系模拟： 针对新型结构如预应力结构、空间网格结构及超高层建筑的特殊性，本书提供了专门的建模与分析技巧，例如预应力松弛过程的迭代计算、复杂边界条件的模拟处理，以及如何在多物理场耦合环境下（如火灾、风洞试验数据集成）进行结构响应预测。 --- 第三部分：信息集成与建筑信息模型 (BIM) 的深化应用 (约450字) 本部分是连接设计与施工的关键桥梁，侧重于如何将工程数据流整合进统一的数字化平台。 结构BIM数据模型的核心： 不仅仅是三维几何表示，本书深入探讨了结构BIM模型中“信息”的深度。这包括了构件的材料属性、施工阶段信息、荷载工况定义、分析模型参数以及合规性检查标记等“I”属性的标准化构建。我们分析了IFC (Industry Foundation Classes) 格式在结构领域的数据交换机制和局限性。 设计与分析的无缝集成： 详细介绍了主流分析软件与BIM平台之间的双向数据交换流程。内容涵盖如何从结构模型（如Revit Structure, Tekla Structures）中自动提取几何信息和连接信息，导入有限元分析软件进行计算，并将分析结果（如配筋建议、位移校核）反向写入BIM模型，实现设计意图的数字化闭环。 施工深化与预制化： 重点探讨了BIM在施工图自动化生成中的应用，包括钢筋详图、节点大样图的半自动创建。此外，本书详细阐述了预制构件的数字化管理，如何利用BIM进行工厂制造数据的输出（CNC指令）以及现场安装的定位信息管理，极大地提升了精度和装配效率。 碰撞检测与净空分析： 阐述了如何利用BIM平台对结构与其他专业（如MEP）进行多专业协同的空间净冲突检测，并提供了应对复杂节点冲突的迭代优化方法。 --- 第四部分：施工过程的数字化监控与质量控制 (约250字) 本部分将视野从设计图纸扩展到动态的施工现场。 结构健康监测 (SHM) 的数据集成： 介绍了结构工程中传感器技术（如光纤光栅、应变片、加速度计）的应用，以及如何将这些实时监测数据集成到结构分析模型中，实现模型校准 (Model Updating)，使计算模型更贴近实际服役状态。 施工过程的数字化跟踪： 讨论了如何利用无人机 (UAV) 倾斜摄影测量和地面激光扫描 (LiDAR) 技术，对施工进度和已建构件的几何精度进行快速、高精度的验证，并与BIM模型进行对比，实现“As-Built”模型的创建与偏差分析。 质量保证与可追溯性： 阐述了在施工管理中应用二维码或RFID技术，实现对关键原材料（如钢材批次、混凝土强度报告）和关键工序（如焊接、锚栓安装）的数字化追溯链的建立，确保施工质量的可查证性。 --- 第五部分：面向未来的智能结构与可持续性 (约100字) 本部分展望了结构工程的未来发展方向。 探讨了结构设计中的优化算法，如拓扑优化和参数化设计在生成新颖、高效结构形式中的应用。最后，本书强调了全生命周期评估 (LCA) 在数字化背景下的实现，如何量化材料选择和结构设计对碳排放和资源消耗的影响，推动结构工程向更具可持续性的方向发展。

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内容编排上，我感觉作者采取了一种非常“由表及里”的叙事逻辑，它没有一上来就抛出晦涩难懂的软件操作指令，而是花了相当大的篇幅来铺垫“设计思维”和“制图规范”的底层逻辑。比如，它详细阐述了从概念草图到最终工程图纸的演变过程，将传统的手工绘图原理巧妙地融入到现代数字化工具的使用中去。这种讲解方式极大地帮助我理解为什么软件要设计特定的命令和操作步骤，而不是仅仅把它们当作一套冰冷的工具来记忆。书中关于公差配合和形位公差的讲解尤其深入细致，不同于其他书籍的草草带过，这里几乎是手把手地带着读者剖析每一个符号背后的实际意义，让人感觉自己仿佛置身于一个高标准的质量控制车间，而不是枯燥的教室里。这种注重基础内功的培养，无疑为未来深入学习更复杂的曲面造型或有限元分析打下了坚实的基础。

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这本书的语言风格是极其严谨和富有逻辑性的，它像一位经验老到的工程师在进行技术交底，每一个句子都精确、高效，几乎没有冗余的形容词或情绪化的表达。对于初学者来说，这既是优点也是挑战。优点在于信息的纯粹性——你获取的每一个知识点都是经过提纯的“干货”；挑战则在于，如果读者本身对工程制图的先验知识不足，可能需要反复研读才能完全消化其中的深层含义。书中大量的专业术语首次出现时，配有的图解说明非常到位，但后续的章节在引用这些术语时，默认读者已经完全掌握，因此，如果想快速掌握，必须紧跟作者的思路，不能有丝毫的松懈。它更偏向于“工具手册+理论精讲”的结合体，而非那种充满幽默和轻松感的普及读物，这对于需要专业认证的学习者来说，恰恰是最需要的。

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这本书的装帧和印刷质量确实让人眼前一亮，封面设计简约而不失专业感，那种深邃的蓝色调仿佛立刻将人带入了精密工程的世界。纸张的质地很不错，拿在手里有一定的分量，内页的图表和插图清晰度极高，即便是复杂的机械结构三视图，线条也锐利得如同激光切割出来的一般，这对需要仔细观察细节的学习者来说简直是福音。我尤其欣赏它在排版上体现出的严谨性，无论是公式的对齐、术语的加粗，还是章节之间的过渡，都处理得非常得体，让人阅读起来心旷神怡，没有丝毫阅读疲劳感。这种对细节的打磨，体现出出版方对专业书籍应有品质的坚持，让人感觉这不仅仅是一本教材，更像是一件精良的工具书。光是翻阅这本书的物理体验，就已经让人对接下来的学习内容充满了期待和敬畏。

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我个人对书中关于“参数化建模”的介绍部分印象尤为深刻。它并非简单地展示了如何拖拽参数和修改约束，而是深入探讨了如何构建一个“智能”的模型，使其能够根据设计意图的微小变化而自动、稳定地进行全局调整。书中通过几个精心设计的案例——例如一个可调节长度的梁结构和一个带有连锁机构的凸轮设计——清晰地展示了参数链的构建艺术。这种讲解方式极大地拓宽了我对“设计”二字的理解，让我意识到，好的模型不仅要能画出来，更要“会思考”。此外，书中还涉及了一些不同行业标准（如ISO与ANSI）的对比分析，这对于未来需要进行跨国项目合作的读者来说，提供了宝贵的参考资料，避免了因标准差异带来的设计冲突。

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从教学辅助的角度来看，这本书的配套资源设置得相当有远见。虽然我没有亲身使用过，但书后附带的那些关于习题和项目案例的描述，听起来就让人觉得非常实用。它似乎避免了那些脱离实际的“空中楼阁”式的练习，而是专注于还原工业生产中常见的问题场景。例如，书中提到的一组关于“复杂曲面放样与展开”的综合练习，据说要求学习者不仅要完成三维模型的绘制，还要模拟实际的钣金下料过程，这无疑是检验综合能力的最佳方式。这种强调实践操作和结果导向的学习模式，极大地提升了这本书的实用价值，让读者感觉自己学习的每一步都踏在了通往实际工程应用的轨道上，而不是仅仅停留在软件界面的操作层面。

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