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出版者:中国建材工业出版社

作者:白象忠

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-1

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787801594013

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• 应力分析

建筑工程结构设计：从基础理论到复杂结构实践 图书简介 本书旨在为土木工程、建筑结构设计以及相关领域的工程师、设计人员、研究人员和高年级学生提供一本全面、深入且高度实用的参考指南。它超越了传统材料力学课程的基础范畴，聚焦于现代建筑结构体系的实际设计、分析与优化，涵盖了从基本力学原理在工程中的具体应用，到先进结构系统和抗震设计的前沿技术。 本书结构严谨，内容详实，力求在理论深度与工程实用性之间找到最佳平衡点。全书分为六大部分，共十五章，循序渐进地构建起一套完整的结构工程知识体系。 --- 第一部分：结构力学基础与经典构件分析 (Foundational Mechanics and Classical Member Analysis) 本部分是理解所有复杂结构行为的基石。我们不再仅仅关注应力、应变的基本定义，而是将这些概念直接应用于工程构件的实际工作状态。 第一章：结构体系的静力平衡与超静定分析的工程化处理 本章首先回顾了平面与空间结构体系的平衡方程，并引入了结构位移法（刚度法）的基础概念，作为后续有限元分析的理论铺垫。重点在于超静定结构的处理。我们详细阐述了力的变形法和位移法的结合应用，特别是针对连续梁、框架结构在荷载和温度变化下的内力重分配过程。引入了“虚功原理”和“单位荷载法”在确定结构位移和校核超静定次数时的精确工程化步骤，强调了在实际设计中如何利用这些工具简化计算模型，并评估冗余约束对安全性的贡献。 第二章：梁的挠度和稳定性的工程判据 本章深入探讨了挠度控制在现代设计中的核心地位。除了标准的欧拉-伯努利梁理论，我们还引入了更适用于实际厚板和较短梁的“剪切变形效应”对挠度的影响。详细分析了变截面梁和非均匀材料梁的挠度计算方法，特别是对于大跨度结构，挠度不仅是承载力的限制，更是使用性极限状态（Serviceability Limit State, SLS）的关键指标。 第三章：压杆的稳定性和临界荷载的工程应用 对于高层建筑中的柱和桁架中的细长杆件，稳定性（或称失稳）是决定其承载力的首要因素。本章全面梳理了欧拉临界屈曲理论，并着重讨论了欧拉公式在实际工程中的局限性，如考虑了截面塑性、轴心受压杆件的初偏心荷载（次大偏心矩）以及侧向约束条件对有效长度系数$K$值确定的影响。引入了现行设计规范中对不同端部条件的实际取值建议，并结合后屈曲行为（Post-buckling behavior）分析，为复杂柱截面（如工字钢、箱型截面）的承载力设计提供可靠的理论依据。 --- 第二部分：材料行为与截面设计（Material Behavior and Section Design） 本部分将理论力学与材料科学相结合，专注于结构截面的抗力和变形性能。 第四章：材料本构关系在结构分析中的进阶应用 本章不再停留在理想弹塑性模型，而是深入探讨了混凝土和钢材在复杂应力状态下的本构关系。对于钢材，重点分析了疲劳损伤的累积模型（如Miner法则的修正版）和高周疲劳的S-N曲线分析。对于钢筋混凝土，则侧重于“裂缝扩展阶段”和“全截面承载力”的分析，引入了应力-应变曲线的非线性模型，用以更精确地模拟开裂对结构刚度的影响。 第五章：极限承载力的塑性分析与塑性铰理论 本章聚焦于结构构件失效前的极限状态。详细阐述了塑性铰的形成条件、发展过程及其对超静定结构整体承载力的贡献。对于钢结构框架，我们运用塑性铰理论分析框架的“承载力极限状态”（Ultimate Limit State, ULS），计算塑性载荷系数。对于钢筋混凝土构件，则探讨了受弯、受剪构件的破坏模式，引入了“作用效应组合”和“相关安全系数”的概念，确保构件设计符合性能化目标。 --- 第三部分：组合结构与连接设计（Composite Structures and Connection Design） 现代建筑大量采用钢-混凝土组合结构，其设计关键在于界面行为的准确模拟。 第六章：钢-混凝土组合梁的协同工作与抗剪键合 本章详细分析了组合梁的内力分析。从理论上推导了组合梁的等效刚度法，并重点阐述了剪力连接件（如牛腿、剪钉）的设计。内容包括连接件的抗剪强度验算、抗拉拔验算，以及如何通过优化连接件的布置，确保在极限荷载下实现结构整体性，避免“滑移破坏”。 第七章：结构节点与连接的精细化设计 节点是结构中最薄弱的环节，本章着重于钢结构节点（如刚性、半刚性连接）和锚固连接的设计。对于钢节点，结合三维应力分析，讨论了节点区域的“域失效模式”（如板件屈曲、翼缘拉伸屈曲）。对于混凝土构件的锚固，详细介绍了锚栓的拉拔、剪切及拔出破坏模式，并提供了基于试验数据的优化锚固长度设计方法。 --- 第四部分：结构动力学与抗震设计原理（Structural Dynamics and Seismic Design） 本部分是应对地震和风荷载等动态荷载的专业知识储备。 第八章：单自由度与多自由度体系的振动特性分析 本章从简谐激励开始，过渡到自由振动和强迫振动的分析。推导了结构体系的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵（粘滞阻尼模型）。重点是通过特征值分析求解结构的自振周期和振型，这是进行所有动力响应分析的基础。 第九章：反应谱分析与时间历史分析的工程选择 本章将动力学理论应用于实际抗震设计。详细讲解了反应谱的构建、如何根据场地类别和特征周期选取合适的反应谱，以及“模态叠加法”的原理和应用。针对高烈度区的复杂结构，本书还提供了“非线性时间历史分析”的基本流程、人工波的生成标准，以及如何通过能量耗散指标评估结构的抗震性能。 第十章节：基于性能的抗震设计理念（Performance-Based Seismic Design, PBSD） 超越传统的“抗倒塌”目标，PBSD要求结构在不同地震水准下达到预定的性能目标（如“运营友好”、“生命安全”）。本章介绍如何通过“推覆分析”（Pushover Analysis）确定结构的容量曲线，并结合需求谱，评估结构在特定性能点下的承载能力和延性需求。 --- 第五部分：高层建筑与空间结构分析（Tall Buildings and Spatial Structures） 本部分针对超高层和特殊结构的工程挑战。 第十一章：高层建筑的侧向刚度与舒适度控制 对于高层结构，侧向刚度远比抗侧向承载力重要。本章系统地比较了各种抗侧力体系的优劣（如剪力墙、框架-核心筒、伸臂桁架、巨型框架）。重点在于分析风荷载和地震作用下的扭转效应，并引入了先进的“调谐质量阻尼器”（TMD）和“粘滞阻尼器”在控制结构加速度和使用性极限状态中的应用原理。 第十二章：薄壁结构与空间桁架的稳定性问题 薄壁结构（如金属板件）在受压或受剪时，极易发生局部屈曲。本章基于弹性屈曲理论，推导了板件的临界应力公式，并结合规范中“有效宽度法”和“折减系数法”，指导工程师进行薄壁构件的强度和稳定性联合设计。对于空间桁架，则侧重于节点刚度对整体稳定性的影响分析。 --- 第六部分：先进分析技术与数字化工具（Advanced Analysis and Digital Tools） 本部分面向结构工程师的未来发展，介绍现代数值方法。 第十三章：有限元基础及其在非线性分析中的应用 本章提供了一个简洁但精确的有限元方法概述，重点是“单元选择”和“网格划分”对结果精度的影响。随后，深入探讨了结构非线性分析的类型：几何非线性（大变形）、材料非线性（塑性、损伤）和接触非线性。介绍了如何在实际工程软件中设置收敛准则（如牛顿-拉夫逊法）以确保复杂问题的求解稳定性。 第十四章：结构可靠性与不确定性分析 结构设计本质上是概率性问题。本章介绍了基础的可靠性理论（First-Order Reliability Method, FORM），讨论了荷载和材料强度参数的统计特性。重点在于如何根据设计目标和风险偏好，确定目标可靠指标$eta$值，并将其转化为实际工程中的分项系数和系统安全系数。 第十五章：信息集成与数字化模型（BIM/Digital Twin in Structural Engineering） 本书最后总结了结构分析如何融入现代工程流程。探讨了参数化建模、自动化生成分析模型、以及如何利用结构分析结果反哺建筑信息模型（BIM）的反馈机制，确保设计意图在施工阶段得到准确实现，并为结构的长期健康监测（Structural Health Monitoring, SHM）奠定数据基础。 --- 本书特色： 强调工程转化： 每章的理论推导均紧密结合现行国家和国际设计规范中的实际取值和简化方法。 跨越基础与前沿： 内容从经典静力学延伸至非线性动力学和性能化设计。 实例驱动： 书中穿插了大量复杂工程案例的简化分析过程，帮助读者将理论转化为解决实际问题的能力。 本书是结构工程师从“会计算”迈向“会设计”的桥梁。

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这本书的名字是《材料力学》，但它却不仅仅是关于材料如何承受力，更是关于理解世界运作规律的一扇窗口。从翻开第一页起，我就被作者的叙述方式深深吸引。他没有上来就用枯燥的公式和定义轰炸读者，而是用一种娓娓道来的方式，引导我们进入一个充满挑战与智慧的世界。我开始思考，我们身边的一切，从宏伟的建筑到精密的仪器，再到我们身体的骨骼，无一不遵循着材料力学的基本原理。作者通过大量的实例，比如一座桥梁如何抵抗风力、一个飞机机翼如何承受气流的压力，甚至是手机屏幕如何防止碎裂，都生动地展现了材料力学在现实生活中的重要性。我甚至开始重新审视我每天使用的桌子，思考它的支撑结构是如何设计的，是否考虑了长期使用的变形问题。书中对各种材料特性，如弹性、塑性、强度、刚度等的解释，深入浅出，即使是没有相关基础的读者，也能通过他的讲解逐渐建立起清晰的认知。例如，在讲解“应力”和“应变”时，作者并没有仅仅给出公式，而是通过类比，比如将材料比作一张橡皮筋，拉伸它时产生的力就是应力，而橡皮筋的形变程度就是应变，这样的比喻让抽象的概念变得形象易懂。更令人称赞的是，书中还穿插了一些历史故事，讲述了材料力学发展过程中那些伟大的先驱们是如何一步步探索和突破的，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我对科学探索精神有了更深的敬意。我感觉自己不仅仅是在学习一门学科，更是在学习一种思维方式，一种解决问题的能力。

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我必须承认，在翻开这本书之前，我对“材料力学”这个词语的印象还停留在高中物理课本里那些公式和定理的层面，感觉它是一门非常理论化、远离生活的学科。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。它以一种极其贴近生活的方式，将材料力学的原理融入到我们日常所见的各种事物之中。作者在开篇就用一个非常生动的例子，解释了为什么高楼大厦不会因为自身的重量而倒塌，以及摩天大楼顶端的尖塔其实也承担着重要的结构功能。我以前从未想过这些，总觉得它们只是为了美观。书中还详细地分析了不同材质的家具，比如木质桌子和金属椅子，在承受相同的重量时，它们内部的应力分布和形变程度会有多大的差异。这让我开始重新审视我家里的一些家具，思考它们的结构设计是否足够合理，是否考虑了长期的使用寿命。作者对不同连接方式，比如螺栓连接、焊接连接的受力特性进行比较，也让我对一些简单的机械组装有了更深的理解。我甚至开始关注路边的电线杆，思考它们是如何固定在地面的，以及在风力作用下它们的受力情况。这本书让我觉得，材料力学并非是实验室里的抽象概念，而是支撑我们现代社会运转的基石。

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我不得不说，这本书为我打开了一扇全新的认知之门。在此之前，我对工程技术和材料科学的理解是非常有限的，总觉得它们是离我生活很遥远的东西。但是，《材料力学》这本书，通过其深入浅出的讲解和丰富生动的案例，让我看到了这些知识与我们生活的紧密联系。从日常生活中常见的物品，到宏伟的建筑工程，再到精密的科学仪器，材料力学无处不在，它支撑着我们现代社会的运转。作者对材料疲劳、蠕变、断裂等现象的细致分析，让我对事物的“生命周期”有了更深的理解，也更加珍惜和谨慎地对待我所使用的物品。我开始关注一些材料的表面处理技术，比如防腐蚀、耐磨损等，并理解这些技术背后的力学原理。甚至，在考虑购买一些家居产品时，我也开始关注其材料的强度和耐久性。这本书不仅增长了我的知识，更重要的是，它改变了我看待世界的方式，让我能够用一种更科学、更理性的视角去观察和理解周围的一切。

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这本书的语言风格非常独特，既有严谨的学术性，又不失生动活泼的趣味性。作者似乎有一种魔力，能够将原本可能枯燥乏味的物理定律，描绘得如同精彩的故事。他善于运用各种类比和比喻，让读者在轻松愉快的氛围中掌握核心概念。例如，在讲解“应力集中”时，他将一个带有裂纹的材料比作一张纸，在裂纹处用力撕扯，纸会很容易从裂纹处断开，而一个光滑的表面则需要更大的力。这种生动的讲解方式，让我这个初学者也能轻松理解。书中穿插的案例研究，也十分引人入胜。他详细地分析了一些著名的工程事故，如桥梁断裂、飞机坠毁等，从材料力学的角度剖析事故发生的原因，并提出改进的建议。这些案例不仅让我们认识到材料力学的重要性，也让我们深刻理解了科学严谨的态度。我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在学习一种批判性思维，一种对事物进行深入分析的能力。作者在书中鼓励读者独立思考，并提出自己的疑问，这种开放式的讨论方式，让我觉得这本书更像是一位经验丰富的老师，在耐心地引导我们探索未知的领域。我甚至开始尝试自己去思考一些生活中的问题，比如如何在搬运重物时分散压力，如何选择更耐用的材料制作日常用品。

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从阅读体验上来说，这本书的设计非常人性化。作者在段落之间的过渡非常自然，逻辑清晰，读起来不会感到生涩或突兀。即使在讨论一些比较抽象的概念时，他也会穿插一些生动有趣的故事或例子，来帮助读者理解。我尤其喜欢书中关于“应变能”的讲解，作者将其比作储存在材料中的“弹性势能”，并解释了在材料变形过程中，能量是如何传递和转化的。这让我对能量守恒定律在材料力学中的应用有了更深的体会。而且，书中对一些数学公式的推导，也都有详细的文字说明，确保读者能够理解每个步骤的含义。我感觉作者非常体贴读者，尽力将复杂的知识变得易于接受。书中还有一些“思考题”和“课后练习”，这些题目不仅能够巩固所学知识，还能激发读者的独立思考能力。我发现，即使是那些看似简单的题目，也往往需要深入理解书中的原理才能解答。这让我体会到，掌握一门学科，需要的不仅仅是记忆，更是对概念的深刻理解和灵活运用。

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这本书给我的另一大惊喜是，它在讲解复杂概念时，始终保持着一种“引导式”的风格。作者不是简单地抛出结论，而是通过层层递进的问题，引导读者自己去思考，去发现规律。例如，在介绍“弹性模量”这个概念时，他并没有直接给出定义，而是先提出了一个问题：为什么有些材料容易变形，而有些材料则很难变形？然后，他通过几个简单的实验场景，让读者体会到不同材料在受力后形变程度的差异，再引出弹性模量这个概念，并解释它与材料的刚度之间的关系。这种教学方式，让我觉得我不是被动地接受信息，而是主动地参与到知识的构建过程中。我甚至感觉自己像是在跟着作者一起做实验，一起探索。书中还鼓励读者通过一些简单的生活中的例子来验证书中的原理，比如用不同材质的尺子去测量长度，感受它们之间的弯曲程度差异。这种互动式的学习体验，让我的学习过程充满了乐趣和成就感。我开始对学习本身产生了更大的兴趣，不再仅仅是为了应付考试，而是真正享受知识带来的乐趣。

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这本书的结构安排非常合理，层次分明，循序渐进。作者在介绍完基本的力学概念后，并没有急于深入复杂的计算，而是花了相当大的篇幅来阐述材料的性质。他详细地解释了各种材料，如钢、铝、混凝土、塑料等等，在受到外力作用时各自不同的表现。我尤其对书中关于“屈服强度”和“断裂强度”的讨论印象深刻。作者通过图表和数据，清晰地展示了不同材料在达到这两个临界点时的行为差异。这让我明白了为什么在设计工程结构时，选择合适的材料至关重要。比如，在高压锅的设计中，需要考虑材料的强度和耐高温性；而在制造手机外壳时，则需要考虑材料的耐磨损性和一定的柔韧性。书中还深入探讨了材料在不同温度、湿度以及化学环境下的稳定性问题，这些细节的处理，让这本书的实用性大大增强。我发现，这本书不仅仅是为工程师准备的，对于任何一个对物质世界运作原理感到好奇的人来说，都是一本极具启发性的读物。我开始关注我身边的各种物品，尝试从材料力学的角度去分析它们的设计和制造。例如，我注意到某些家具的连接处会使用特殊的金属件，书中对此类连接件的受力分析和设计原则的讲解，让我豁然开朗。作者对材料疲劳和蠕变的解释，也让我对长期使用的物体有了更深的理解，明白了为什么有些结构会随着时间的推移而发生性能下降，甚至失效。

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这本书对于提升我的思维方式起到了至关重要的作用。在阅读之前，我习惯于用一种比较直观的方式来理解事物，而材料力学，尤其是书中对力、应力、应变等概念的严谨定义和推导，迫使我开始运用更抽象、更逻辑化的思维方式。作者通过对各种结构在不同受力情况下的分析，教会了我如何将现实问题转化为数学模型，并利用数学工具来解决问题。例如，在分析一个梁的弯曲时，需要考虑材料的弹性模量、截面惯性矩等参数，并将这些参数代入到相应的公式中进行计算。这种将现实世界抽象化、数学化的过程，让我觉得非常有成就感。我也开始尝试将这种思维方式运用到其他领域，比如在分析一个商业决策时，我也开始思考其背后的“力”和“势”，以及可能产生的“形变”和“失效”。这本书不仅是关于材料的知识，更是关于一种解决问题的能力，一种分析和推理的能力。

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《材料力学》这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原以为它只是一本介绍基本力学原理的书籍，但事实证明，它是一部更为全面的关于材料行为的百科全书。作者深入探讨了材料的微观结构对其宏观力学性能的影响，例如晶体结构、位错等概念的引入，让我对材料的内在属性有了更清晰的认识。书中对断裂力学、疲劳力学等更高级的领域的触及，也让我看到了材料力学更广阔的应用前景。我了解到，不仅仅是固体材料，流体材料的力学特性也是材料力学研究的重要组成部分。作者对各种失效模式，如脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等的详细阐述，让我对材料的可靠性有了更深的理解。我开始关注一些特殊材料，如复合材料、纳米材料等，并对它们在工程中的应用产生了浓厚的兴趣。书中对这些新兴材料的力学性能分析，也让我对未来的科技发展有了更多的憧憬。我甚至开始思考，如果我能够掌握这些知识，是否也能为材料科学的发展做出贡献。

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这本书的插图和图表质量非常高，为理解复杂的概念提供了极大的帮助。作者在书中运用了大量的示意图、剖面图、受力分析图等，这些图表不仅清晰准确，而且设计精巧，能够直观地展示材料在不同载荷下的变形和应力分布。我特别喜欢书中关于“弯曲”和“扭转”的图解，这些图例非常形象地描绘了材料在受到弯曲和扭转力时的变形过程，让我能够清晰地看到材料内部的受力情况。而且，书中对一些关键公式的推导过程，也通过图示和文字结合的方式进行讲解，这极大地降低了学习难度，让我能够更好地理解公式背后的物理意义。我感觉自己不仅仅是在阅读一本书，更是在与作者进行一场跨越时空的对话，通过他的图示，我仿佛能够亲眼看到材料在受力下的细微变化。书中还包含了一些真实工程结构的剖面图和应力分析结果，这些都让我对材料力学在实际工程中的应用有了更直观的认识。我甚至开始尝试自己绘制一些简单的力学模型，并尝试分析它们的受力情况。这本书的书写排版也很舒适，字体大小适中，行间距合理，阅读起来不会感到疲劳。

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