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出版者:广东世界图书出版公司

作者:刘兆义 编

出品人:

页数:337

译者:

出版时间:2003-1-1

价格:0

装帧:

isbn号码:9787750625554

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建筑设计中的结构力学与材料科学：从基础到实践 本书并非一本面向中小学生的英语词汇手册，而是深入探讨现代建筑设计与工程领域中两个核心支柱——结构力学与材料科学的专业性著作。 本书旨在为建筑师、土木工程师、结构设计师以及相关专业的学生提供一个全面、深入且高度实用的知识体系，使其能够驾驭复杂结构的设计与实现，并理解各类建筑材料的内在性能与应用潜力。 第一部分：结构力学的理论基石与高级应用 本部分彻底梳理了结构力学的基本原理，并将其拓展至当代工程实践中对精度和安全性的严苛要求。内容侧重于理论的严谨性与工程应用的结合，确保读者不仅知其然，更能知其所以然。 第一章：静力学与材料本构关系的再审视 本章首先对经典静力学原理（平衡方程、约束条件）进行了回顾与深化，重点分析了位移法和力法在多余约束结构分析中的适用性。随后，引入了材料的本构关系，详细阐述了线弹性、弹塑性以及粘弹性材料在不同应力状态下的响应模型。 应力与应变张量分析： 深入剖析二阶张量在描述复杂受力状态中的优势，包括主应力点的确定与主平面上的剪应力分析。 广义胡克定律与各向异性材料： 针对复合材料和天然石材等非均匀材料，详细推导了其应力-应变关系矩阵，并讨论了材料方向性对结构整体刚度的影响。 结构稳定性理论基础： 从欧拉公式出发，探讨了理想细长杆件的屈曲问题，并扩展至考虑初始缺陷和非线性效应的实际构件（如柱和框架）的临界荷载分析。 第二章：结构动力学与地震工程 在地震多发区，结构的动态响应分析已成为设计的核心环节。本章聚焦于如何将时间变量引入结构分析，评估其在各种外部激励下的性能。 单自由度与多自由度系统： 建立结构的质量、阻尼和刚度矩阵，推导运动微分方程。重点讲解模态分析（Eigenvalue Analysis）在解耦和确定结构固有频率与振型中的作用。 响应谱分析与时程分析： 详细介绍了反应谱的构造原理及其在反应谱分析法中的应用。对于非线性的时程分析，讨论了Newmark-$eta$法等积分方法的选择与参数对计算结果的敏感性。 抗震设计规范解读： 对比分析国际主要抗震规范（如IBC、Eurocode 8）中关于基本剪力计算、扭转效应处理和构件延性设计的差异，强调在不同场地条件下的设计策略。 第三章：高级结构分析方法——有限元法（FEM）的理论实现 有限元法是现代工程分析的通用工具。本章侧重于FEM的理论构建，而非软件操作。 变分原理与能量法： 以虚功原理和最小势能原理为基础，推导了梁单元、板单元和壳单元的形函数（Shape Functions）和刚度矩阵的形成过程。 网格划分的质量控制： 探讨了网格密度、单元类型（如四面体与六面体）选择对计算精度和效率的影响，特别是应对应力奇异点时的局部加密技术。 非线性有限元分析： 区分几何非线性和材料非线性。详细讨论了求解非线性方程组的牛顿-拉夫逊迭代法及其收敛性问题。 第二部分：建筑材料的科学与工程化应用 本部分深入探讨了当代建筑中主流材料的微观结构、宏观性能、耐久性及其在可持续发展背景下的创新应用。 第四章：混凝土与钢筋混凝土的性能优化 混凝土作为应用最广泛的结构材料，其性能的提升直接影响建筑的跨度和使用寿命。 高性能混凝土（HPC）的微观机制： 探讨了超塑化剂、矿物掺合料（如硅灰、粉煤灰）对混凝土水化过程、孔隙结构和密实度的影响，从而提升其抗压强度和耐久性。 钢筋的应力松弛与疲劳： 分析了预应力钢绞线在长期荷载下的应力松弛机理，以及不同类型钢筋在反复荷载作用下的疲劳寿命预测模型。 钢-混凝土界面粘结性能： 针对组合结构（如组合梁、核心筒），研究了剪力键的设计，分析了界面剪应力分布与破坏模式。 第五章：钢结构的设计、连接与防火性能 钢材以其高强度、高延性和优良的施工效率，在超高层和复杂屋盖结构中占据主导地位。 抗扭与抗剪设计： 详细分析了冷弯薄壁型钢构件的局部屈曲和整体屈曲问题。对于箱型截面，探讨了腹板和翼缘的侧向支撑要求。 焊接与螺栓连接的可靠性： 深入剖析了焊缝的缺陷控制、无损检测方法（UT、RT）。对于高强度螺栓连接，阐述了预拉力控制的承载机制及其在抗震节点中的应用。 高温下的结构行为： 讨论了火灾荷载对钢结构性能的影响。分析了热应力累积、屈服强度下降以及保护层厚度对耐火极限的决定性作用。 第六章：新型与可持续建筑材料的探索 面对日益严峻的环保要求和对结构轻量化的追求，本章介绍了前沿的材料技术。 木结构工程的回归与创新： 重点分析了正交胶合木（CLT）和胶合木（Glulam）的力学性能测试方法、等级划分以及防潮、防腐的工程措施。探讨了木材的碳汇价值。 智能材料与自修复机制： 介绍了形状记忆合金（SMA）在被动减震和结构自复位系统中的应用潜力，以及掺入微胶囊或细菌的自修复混凝土的概念与初期试验结果。 复合材料与轻质结构： 探讨了纤维增强聚合物（FRP）在结构加固（如外包、粘贴）中的长期服役性能、抗剪切特性以及紫外线防护要求。 结语：结构设计的前瞻性思维 本书最终引导读者超越单一的计算层面，形成一种系统的、跨学科的结构设计思维。理解力学定律、材料特性，并结合先进的计算工具，是构建安全、经济且富有美学的现代建筑作品的基石。本书的编写风格严谨、图表丰富，力求成为结构工程师案头的常备参考书。

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