高层建筑与群桩基础非线性共同作用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:同济大学出版社

作者:宰金珉

出品人:

页数:186

译者:

出版时间:2007-4

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787560834061

丛书系列:

图书标签:

• 高层建筑
• 群桩基础
• 非线性分析
• 土结构相互作用
• 结构工程
• 岩土工程
• 数值模拟
• 共同作用
• 地基处理
• 桩基础

内容概要： 本书深入探讨了复杂的地质条件下，高层建筑与群桩基础之间相互作用的非线性机制。在现代城市化进程加速，高层建筑日益增多的背景下，如何确保这些庞大结构的安全与稳定，尤其是当它们置于桩基础之上时，成为了一个至关重要的工程挑战。传统上，桩基础和上部结构的分析常被视为相对独立的环节，但实际工程中，两者之间的相互影响是复杂且非线性的，尤其是在荷载变化、土体变形以及地震等动力作用下。 本书从理论基础、数值模拟和工程实践三个维度，系统地阐述了高层建筑与群桩基础非线性共同作用的关键科学问题。 理论基础部分侧重于建立和发展能够准确描述这种复杂相互作用的力学模型。这包括： 高层建筑结构的非线性分析： 详细介绍了高层建筑结构在不同荷载（恒载、活载、风荷载、地震荷载等）作用下的非线性表现，如材料非线性（混凝土的开裂、钢筋的屈服）、几何非线性（结构变形引起荷载分布变化）以及动力响应的非线性特征。 群桩基础的非线性行为： 深入分析了桩土相互作用的非线性，包括土体的非线性变形（如应力-应变关系的非线性、剪胀或剪缩）、桩身与土体的滑移、桩的屈曲以及桩群效应（相邻桩之间的相互影响）。特别关注了在不同土体类型（如软粘土、砂土、岩石）和地下水位变化下的桩基础非线性响应。 耦合分析的理论框架： 提出了能够将高层建筑结构的非线性响应与群桩基础的非线性行为进行耦合分析的理论方法。这涉及到如何有效地传递荷载和变形信息，以及如何处理两者之间的界面效应。 数值模拟部分聚焦于利用先进的数值计算技术来求解和验证上述理论模型，并为实际工程设计提供量化分析工具。 有限元分析（FEA）方法： 详细介绍了如何建立包含高层建筑结构和群桩基础的复杂三维有限元模型。讨论了不同单元类型（如梁单元、壳单元、实体单元、桩单元、土体单元）的选择和组合，以及接触算法和本构模型的应用。 数值模拟的策略与技巧： 提供了在进行非线性耦合分析时的详细策略，包括网格划分的原则、荷载施加的方式、边界条件的设置、收敛性的判断以及时间步长的选择（尤其是在动力分析中）。 软件应用与案例分析： 结合实际工程案例，演示了如何运用主流的岩土工程和结构工程有限元软件（如ABAQUS, ANSYS, PLAXIS, MIDAS等）进行高层建筑与群桩基础非线性共同作用的模拟。通过对具体工程问题的数值求解，直观地展现了非线性效应的重要性。 工程实践部分则将理论和模拟的成果应用于实际工程设计与施工中，为工程师提供指导和参考。 场地选择与地质勘察： 强调了深入的地质勘察对于理解复杂地质条件和预测土体非线性行为的重要性，以及如何根据勘察结果合理选择桩基础类型和设计方案。 高层建筑与群桩基础的设计方法： 提出了在非线性共同作用下，如何优化高层建筑结构的抗侧移刚度，以及如何进行群桩基础的承载力、沉降和变形的精细化设计。特别讨论了桩长、桩径、桩距、桩身材料等参数对整体稳定性的影响。 施工过程中的监测与控制： 强调了在施工过程中对上部结构和桩基础变形、应力进行实时监测的重要性，以及如何根据监测数据调整施工方案，确保工程安全。 特殊工程问题探讨： 针对一些极具挑战性的工程场景，如场地液化、邻近施工影响、特殊土质（如膨胀土、冻土）、强烈地震作用下的动力响应等，深入分析了非线性共同作用下的应对策略。 本书的读者对象包括从事高层建筑设计、群桩基础设计、岩土工程、结构工程的工程师、研究人员以及相关专业的博士、硕士研究生。通过阅读本书，读者将能够更深刻地理解高层建筑与群桩基础之间复杂的非线性相互作用机理，掌握先进的分析计算方法，并提升在复杂工程条件下进行可靠设计的能力，从而为建设更安全、更经济、更可持续的高层建筑提供坚实的理论和技术支撑。

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这本书的封面设计得十分朴实，带着一种老派的学术气息，让人不禁对内容产生好奇。内页的排版清晰易读，尽管涉及的理论深度不浅，但作者在图表的运用上颇为用心，不少复杂的力学模型都被简化成了直观的示意图。初读之下，我最欣赏的是它对历史背景的梳理，从早期对单桩承载力的估算到如今数值模拟的成熟，脉络清晰。作者并没有急于展示最新的研究成果，而是花费了大量篇幅去回顾那些经典的、虽然略显过时但依然具有启发性的理论。这种“打地基”的写作手法，对于我这种想系统学习基础知识的读者来说，无疑是极大的帮助。特别是关于土体应力重分布的章节，书中提供的案例分析虽然是基于简化的二维模型，但其阐述的物理机制却非常到位，很容易让人领悟到深层土壤与上部结构之间复杂的能量传递过程。这本书更像是一本优秀的教材，引导读者从宏观到微观，逐步构建起对复杂基础体系的认知框架，而不是单纯罗列公式和软件操作指南。

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这本书的叙事风格非常沉稳，带着一种不疾不徐的节奏感，读起来不像是在攻读一本技术手册，更像是在聆听一位资深教授的研讨课。我尤其喜欢它在探讨“非线性”特性时所展现出的审慎态度。作者明确指出，在目前的计算能力和材料认知水平下，对“完全非线性”的精确模拟仍是一个开放性难题，书中呈现的大多是基于特定假设下的“折衷解”。这种坦诚的态度非常难得。在讨论桩土界面摩阻力退化机理时，书中引用了大量的砂土和黏土的室内试验结果，并用图表对比了不同应力路径下材料参数的变化趋势。有一处关于“桩身中段负摩阻力”的讨论，作者不仅分析了荷载传递机制，还结合了周边环境的施工扰动因素，将问题置于一个更广阔的背景下去审视，这使得结论更具可信度。对于刚接触此领域的学生而言，这本书提供了必要的批判性思维工具，教会我们如何辨识模型假设的边界。

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当我翻阅到关于动力响应分析的部分时，感受到了作者深厚的工程实践经验。不同于很多只停留在理论推导的专著，这本书大量引用了实际工程中的监测数据和事故案例进行反向分析。有一章专门讨论了在地震作用下，高层建筑与群桩基础的“耦合振动”问题，作者从振动模式识别的角度切入，指出传统分析方法在预测超大位移时的局限性。最让我感到震撼的是，作者竟然提供了一套手工计算的近似方法来快速评估场地效应下的基础周期变化，这种在数字化时代依然强调手算能力的做法，体现了作者对基础力学核心原理的执着。虽然书中的数学推导部分略显繁琐，很多地方需要读者自行补充一些线性代数和微分方程的知识储备，但一旦攻克下来，那种豁然开朗的感觉是使用任何商业软件都无法替代的。这本书对那些准备考取高级工程师资格或者从事前沿研究的工程师来说，绝对是一份不可多得的参考资料，它教会的不是“如何做”，而是“为什么会这样”。

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这本书的结构安排着实考验了读者的耐心，它似乎故意将最实用的内容放在了靠后的位置。前面大篇幅都在讨论本构模型的选取和参数的确定，这部分内容详实到令人有些望而却步。然而，一旦进入到后半部分的“优化设计与风险控制”章节，所有的铺垫都得到了回报。作者在这里提供了一套非常实用的流程图，用于指导工程师在不同地质条件下如何选择合适的分析软件和计算等级。例如，在处理软土地基超固结土层穿越问题时，书中提供了一个基于极限平衡理论的校核流程，这个流程结合了弹塑性分析的结果，提供了一个非常保守但又经济的设计建议。整本书的价值在于其“综合性”——它将结构动力学、岩土本构理论和工程经济性评估巧妙地融合在一起，而不是将它们视为相互独立的学科。对于项目经理级别的读者来说，这种跨学科的视角价值连城。

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我发现这本书在处理“高层建筑”与“群桩基础”的相互影响时，特别强调了时间尺度和荷载幅度的差异性。作者认为，对于常规的静态荷载或低频振动，基础的非线性可能不明显，但一旦涉及到极端荷载（如强风或近场地震），这种非线性效应就会急剧放大。书中有一个专门的章节分析了深厚软土地层中，超高层结构在经历一系列小震动后，桩周土体累积损伤对后续大震响应的影响。这种“历史效应”的分析，是很多偏重于单次荷载响应分析的书籍所忽略的。此外，书中对“群桩效应”的讨论也颇具洞察力，它不仅仅是简单的桩间距折减系数，而是深入剖析了桩间土体压力梯度变化如何影响单桩的极限承载力，这一点通过三维有限元模拟的结果展示得淋漓尽致。总而言之，这是一本能够挑战读者现有认知，迫使我们重新审视基础工程设计中诸多“经验法则”的深度著作。

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