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出版者:机械工业出版社

作者:萧允微

出品人:

页数:401

译者:

出版时间:2011-10

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787111196389

丛书系列:

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• 结构力学
• 力学
• 结构分析
• 工程力学
• 土木工程
• 桥梁工程
• 建筑工程
• 有限元
• 矩阵法
• 静力学

《建筑结构抗震设计原理与应用》 引言 在人类文明的发展进程中，建筑始终扮演着至关重要的角色，它不仅是遮风挡雨的居所，更是承载文化、历史与社会功能的物质载体。然而，地球并非永恒平静，地震作为一种破坏力极强的自然灾害，其随机性和突发性对人类赖以生存的建筑结构构成了严峻的挑战。每一次强震的发生，都无情地提醒着我们，仅仅依靠建筑的“坚固”已不足以应对自然的狂怒，更需要的是一套系统、科学的抗震设计理念和精密的工程技术。 本书《建筑结构抗震设计原理与应用》正是诞生于这样的背景之下，它旨在系统地梳理和阐释建筑结构抗震设计的核心理论，深入探讨地震作用下的结构行为，并提供一套切实可行的工程应用指南。本书不是对既有建筑结构理论的简单罗列，而是力求以一种更贴近实际工程需求、更具启发性的视角，引导读者理解并掌握抗震设计的精髓，从而提升建筑物的安全性和韧性，最大限度地减少地震可能带来的生命与财产损失。 第一部分：地震作用下的结构行为解析 第一章：地震的本质与工程影响 本章首先追溯地震的起源，从地球的构造和板块运动入手，简要介绍地震发生的地质力学过程。在此基础上，我们将聚焦于地震对建筑结构产生的直接工程影响。这包括： 地震波的传播特性： 详细解析地震波的类型（纵波、横波、面波等）及其在不同地质条件下的传播速度和衰减规律。理解地震波如何传递能量，以及它们对地表和地下结构的激发方式。 场地土的动力特性： 深入探讨场地土的性质（如砂土、粘土、岩石等）如何影响地震动的放大效应、持时以及频率特性。场地液化、沉降等现象对结构安全的影响也将被详细阐述。 地震动参数的表征： 介绍描述地震动强度的各种参数，如地震烈度、地震加速度、地震速度、地震位移、反应谱等。重点讲解反应谱的物理意义及其在结构设计中的关键作用，如何通过反应谱反映不同结构自振特性的动力响应。 地震动输入的工程考量： 讨论在实际工程设计中，如何根据场地条件、历史地震记录和地震危险性分析，选取合适的设计地震动参数和输入方式。 第二章：结构动力学基础与地震响应 地震作用本质上是一种动态的、时变的载荷。因此，理解结构的动力学特性是抗震设计的基石。本章将： 单自由度体系动力响应： 从最简单的单自由度体系出发，推导其自由振动和强迫振动的运动方程。详细阐述结构的自振频率、自振周期和阻尼比对地震响应的关键影响。通过解析解和数值方法，展示单自由度体系在简谐激励和任意激励下的响应过程。 多自由度体系动力响应： 将理论推广至更复杂的工程实际，引入多自由度体系的动力学模型。讲解模态分析的基本原理，包括如何计算结构的各阶自振频率、振型以及振型参与系数。阐述如何通过模态叠加法来计算结构在地震作用下的动力响应。 结构阻尼的种类与影响： 深入分析结构中存在的各种阻尼形式，如材料阻尼、结构阻尼（摩擦阻尼、节点阻尼等）和辐射阻尼。讲解阻尼在减小结构地震响应幅度和提高结构耗能能力方面的重要作用。 非线性动力响应： 认识到实际地震作用下，结构响应往往是线性的。本章将初步介绍非线性动力响应的概念，包括材料屈服、结构开裂、大变形等非线性效应如何影响结构的动力特性和耗能能力。 第三章：基于性能的抗震设计理念 传统的基于“强度”的设计方法在应对复杂地震作用时存在局限性。本章将系统介绍更先进的“基于性能”的抗震设计理念： 性能目标的确立： 阐述如何根据建筑物的类型、使用功能和重要性，确立不同的抗震性能目标，如：保持基本完好、可修复使用、生命安全、防止倒塌等。 性能点的确定与分析： 讲解如何通过静力弹塑性分析（Pushover Analysis）等方法，确定结构的性能点，即结构在不同地震强度下的位移响应和损伤程度。 超越线性分析： 介绍更精细的动力弹塑性分析（Time History Analysis）方法，模拟结构在真实地震记录下的非线性时程响应，更准确地评估结构的损伤和剩余承载能力。 韧性与冗余度： 探讨“韧性”（Resilience）的概念，强调结构不仅要抵抗地震，还要在震后能够快速恢复功能。讲解结构冗余度、延性设计在提高结构韧性中的作用。 第二部分：抗震设计的基本原则与方法 第四章：抗震设计的总体原则与规范要求 本章将从宏观层面概述抗震设计的总体原则，并结合当前主流的抗震设计规范（例如，某国或某地区的主流建筑结构抗震设计规范），解读其核心要求。 抗震设防烈度的确定： 讲解如何根据国家或地区的地震区划图、场地地震危险性分析结果，确定工程场地适用的抗震设防烈度。 结构整体性与规则性： 强调结构在平面和竖向上的整体性和规则性对于抵抗地震作用的重要性。分析不规则结构（如凹凸不规则、扭转不规则、高低不规则等）在地震作用下的不利动力响应。 抗震构造措施： 介绍在构件、连接节点以及结构整体层面的抗震构造措施，如配筋构造、节点域构造、构造柱、圈梁、构造拉结等，以提高结构的延性和抗裂性能。 抗震能力验算： 阐述设计过程中需要进行的各项抗震能力验算，包括水平地震作用下的侧移验算、倾覆验算、构件强度验算等。 第五章：地震作用的简化计算方法 在工程实践中，对于大多数常规建筑，可以采用简化的方法来计算地震作用，以提高设计效率。本章将详细介绍这些方法。 底部剪力法： 讲解底部剪力法的基本原理，包括如何计算结构的地震作用系数、质量分布、振动特性以及各楼层的地震力。 倒三角形/均匀分布法： 介绍当结构自振周期较短时，可采用的地震力分布假定。 偶力法： 讲解如何考虑地震力在竖向上的分布，以及惯性力如何产生倾覆力矩。 振动理论简化： 介绍如何利用结构自振周期和阻尼比，结合反应谱，进行静力等效分析。 第六章：抗震性能的关键构件与连接 结构的安全性和抗震性能很大程度上取决于其关键构件和连接节点的可靠性。本章将深入探讨： 承重结构构件的抗震设计： 框架结构： 梁、柱、节点域的延性设计要求，配筋构造，混凝土强度等级选择，抗剪设计。 剪力墙结构： 剪力墙的配筋要求，暗柱、暗梁的设置，连梁的抗剪和延性设计。 框架-剪力墙结构： 框架与剪力墙的协同工作，墙肢与框架梁柱的连接。 砌体结构： 配筋砌体结构和砌块砌体结构的抗震构造措施，构造柱、圈梁的作用。 连接节点的抗震设计： 梁柱节点： 节点域的承载力、延性及配筋要求。 剪力墙墙肢与楼板、梁的连接。 预制构件连接： 灌浆套筒、焊接、螺栓连接等在地震作用下的可靠性。 楼板与屋盖的抗震设计： 楼板的传力作用，与墙体的拉结，以及屋盖结构的整体性。 第三部分：现代抗震技术与应用 第七章：隔震与消能减震技术 隔震和消能减震技术是提高结构抗震性能的两种主要主动或半主动控制手段。本章将详细介绍： 隔震技术原理： 讲解如何通过在结构底部或中部设置隔震层，来隔离地震波传递，显著降低结构顶部位移和加速度。 隔震装置类型： 介绍常见的隔震装置，如铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、叠层橡胶支座、滑动支座等，分析其工作机理、性能特点及适用范围。 隔震结构的优势与挑战： 阐述隔震结构在降低地震损失、保护精密仪器和重要设备方面的显著优势，同时讨论其经济性、维护以及与现有规范的衔接问题。 消能减震技术原理： 讲解如何通过在结构中增设消能器，在地震中吸收和耗散地震能量，从而减小结构的地震响应。 消能器类型： 介绍常见的消能器，如粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、金属屈服阻尼器、阻尼墙等，分析其工作原理、耗能特性和安装方式。 消能减震结构的优势与挑战： 探讨消能减震技术在提高结构抗震性能、延长结构寿命方面的作用，以及其设计、安装和经济性考量。 第八章：结构健康监测与震后评估 即使设计再完善，结构在经历强震后仍可能遭受损伤。因此，结构健康监测与震后评估是保障结构长期安全的关键环节。 结构健康监测（SHM）技术： 介绍各种传感器技术（如加速度计、应变片、位移传感器、GPS等）以及数据采集与处理系统，如何实时监测结构的振动响应、变形和应力状态。 SHM在抗震中的应用： 讲解如何利用SHM数据，对结构的动力特性进行实时辨识，预测结构的损伤程度，并在震前、震中和震后提供预警信息。 震后结构评估方法： 介绍视觉检查、无损检测（如超声波、回弹仪）以及动力测试等方法，用于评估结构在地震后的损伤情况和剩余承载能力。 修复与加固技术： 简要介绍针对不同损伤类型的结构修复和加固技术，如截面增大、外部粘贴碳纤维、增设支撑等，以恢复或提升结构的抗震性能。 第九章：案例分析与工程实践 理论联系实际是本书的重点。本章将通过对国内外典型抗震工程案例的深入分析，来印证和深化本书所阐述的理论与方法。 成功抗震建筑案例研究： 选择不同类型（如高层建筑、桥梁、文化遗产建筑等）、不同抗震技术（如传统抗震、隔震、消能减震）的应用案例，详细剖析其设计理念、关键技术、施工过程以及震后表现。 地震灾害中结构的失效分析： 梳理重大地震事件中建筑结构倒塌或严重损坏的原因，通过失效模式分析，总结经验教训，为未来的设计提供借鉴。 规范实施中的问题与探讨： 结合工程实践，讨论当前抗震设计规范在实施过程中可能遇到的难点、争议点，以及对未来规范发展的展望。 结论 《建筑结构抗震设计原理与应用》旨在为工程师、学者和相关从业人员提供一个全面、深入的抗震设计知识体系。本书强调理论的严谨性与应用的实践性相结合，从地震动的本质出发，解析结构的动力响应，介绍先进的设计理念和方法，并结合现代抗震技术和工程案例，力求使读者能够真正理解并掌握如何设计出更加安全、可靠、韧性更强的建筑结构，在应对自然灾害的挑战中，为人类的生命与财产安全筑起坚实的屏障。本书相信，通过不断学习和技术创新，人类在与自然的抗争中，能够更加从容和自信。

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这本书的结构安排体现了一种极为成熟的教学理念：从静定到超静定，从二维到三维，层层递进，水到渠成。我最喜欢的部分是对“弯曲内力”的几何解释。作者用极其直观的比喻和剖面分析，让“内力”这个抽象的概念具象化。比如，他描述拉应力和压应力在截面上的分布时，那种仿佛能“看到”材料纤维被拉伸和压缩的感觉，是其他教材难以提供的。此外，书中对影响线和包络线的应用讲解得非常透彻，这对于处理移动荷载问题至关重要。书后附带的附录，包含了大量常用截面惯性矩和截面模量的参考数据，非常实用，节省了大量查阅外部资料的时间。总而言之，这本书的价值在于其“深度”和“广度”的完美结合，它不仅是理论学习的基石，更是未来进行复杂结构设计和优化时的可靠参考手册。这本书的阅读过程虽然需要投入大量精力，但最终收获的知识体系的完整性，绝对是物超所值的。

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说实话，这本书的“厚重感”从拿到手的第一秒就能感受到，但绝非那种故作高深的晦涩难懂。它的叙事节奏非常具有“工程师的浪漫”——严谨、高效，且直指核心。我尤其欣赏它在引入新理论时，总是会先从实际工程的某个具体痛点出发，让读者明白“为什么需要这个工具”。比如，在讲解挠度和变形的计算时，作者没有直接抛出复杂的积分公式，而是先用一个桥梁在重压下轻微下沉的场景来铺垫，这种“问题导向”的学习方法，极大地激发了我探究背后的物理机制的兴趣。读完这本书，我感觉自己的“结构直觉”得到了极大的锤炼，不再是单纯地套用公式，而是能预判结构的受力趋势。书中对材料特性和边界条件的讨论也相当深入，没有将结构简化到失真的程度，而是力求在理论的简洁性和实际工程的复杂性之间找到一个精妙的平衡点。对于希望从“会算”升级到“精通”的读者来说，这本书的价值无可估量。

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如果用一个词来概括我的阅读体验，那便是“挑战与回馈并存”。这本书的难度绝对在中等偏上，它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，绝非“轻松阅读”的选择。然而，正是这种对读者知识储备的要求，保证了其理论深度。我尤其欣赏作者在不同分析方法之间建立的联系。例如，在介绍矩阵刚度法时，书中清晰地展示了它如何从经典的位移法和力法中演化而来，这种历史脉络的梳理，让知识体系不再是孤立的模块，而是一个有机生长的整体。这种宏观的视角，对于想要深入理解有限元分析等高级技术的读者来说，是至关重要的铺垫。它教会我的不仅是如何求解一个静定梁的弯矩，更是如何像一个真正的结构工程师那样思考问题——思考受力路径、思考冗余度、思考安全裕度。这本书已经成为我工作台边上常备的“字典”，随时可以查阅其严谨的定义和详尽的推导过程。

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这本书的排版和印刷质量，说实话，非常符合我对专业教科书的期待——实用至上，颜值靠边。装帧结实耐用，即便是经常被我夹着各种草稿纸、咖啡渍地翻阅，它也依然坚挺如初，这对于需要长期参考的工具书来说至关重要。内容上，我必须点赞它对“虚功原理”和“能量法”的阐述。这两个概念往往是初学者的两大拦路虎，但作者在这里的处理方式可以说是教科书级别的精妙。他没有把它们抽象化成纯粹的数学游戏，而是通过一系列巧妙的等效力系变换，让读者深刻理解这些“看不见的功”是如何在结构中传递能量的。我在学习过程中，甚至尝试将书中的推导过程，反向应用到我参与的一个小型设计项目中，结果验证了书本的可靠性。唯一的“小瑕疵”可能就是，对于完全没有预备知识的纯小白来说，第一章可能需要反复阅读，因为它建立的数学基础较为扎实，但一旦跨过这个门槛，后面的旅程就会顺畅许多。

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这本书简直是工程界的“镇山之宝”！我花了整整一个夏天啃完了它，感觉自己像是经历了一场智力上的极限挑战。首先要说的是，作者在讲解复杂概念时的耐心和细致程度令人惊叹。那些原本在课堂上听得云里雾里、感觉像是天书的应力、应变、弯矩图，经过这本书的层层剖析，变得清晰可辨，仿佛蒙在谜团上的纱布被缓缓揭开。特别是关于桁架和框架的分析部分，书中提供了大量详尽的例题和步骤分解，每一步的逻辑推导都无可挑剔，让人不得不佩服其构建理论体系的严密性。我记得有一次遇到一个特别棘手的静不定结构问题，卡了很久，最后翻到书中某个章节的某个小注脚，豁然开朗，那种茅塞顿开的愉悦感，简直是无以言表。这本书的图示绘制也非常到位，线条的粗细、标注的规范，都极大地帮助了空间想象力的构建，对于那些依赖视觉学习的工程师新手来说，这绝对是一份无价的宝藏。它不仅仅是理论的堆砌，更像是一位经验丰富的老教授，手把手地将你领入结构分析的殿堂。

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