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出版者:中国传媒大学

作者:北京师联教育科学研究所

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页数:0

译者:

出版时间:2002-3-12

价格:598

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isbn号码:9787810850254

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建筑结构力学基础与应用 第一章 绪论：结构力学的研究对象与基本假设 本教材旨在系统阐述建筑结构力学的基本原理、分析方法及其在工程实践中的应用。结构力学是土木工程和建筑学专业的核心基础课程，它研究外荷载作用下结构的内力、变形和稳定性的规律，是进行安全、经济、合理结构设计的前提。 1.1 结构、荷载与支座 本章首先界定了结构的基本概念，包括其组成要素：结构体系、构件（梁、板、柱、拱、桁架等）、连接件。详细讨论了作用在结构上的各种荷载类型，如恒载（自重、结构永久构件）、活载（使用、积雪）、水平荷载（风荷载、地震作用），并引入了荷载的组合与设计值确定方法，遵循国家现行设计规范的要求。 支座是结构与地基或相邻结构之间的约束点，其约束形式（固定端、铰接端、滑动支座）直接决定了结构的静力平衡条件和内力分布模式。本节将通过大量实例分析不同支座组合对结构体系静定性或静不定性的影响。 1.2 结构力学的基本假设 为了简化复杂的实际问题，结构力学建立在一系列理想化的基本假设之上。这些假设是进行力学分析的基础： 几何构件的理想化： 假设构件为理想线弹性体，材料均匀、各向同性。 平面保持性假设（平截面假设）： 变形前垂直于构件轴线的截面，变形后仍保持为平面，且仍垂直于变形后的轴线（主要应用于梁的弯曲理论）。 小变形假设： 结构的变形量相对于其尺寸很小，变形对平衡方程的影响可忽略不计。 线弹性假设： 材料遵循胡克定律，应力与应变成正比，卸载后能完全恢复原状。 1.3 静力平衡方程与平衡法 结构分析的首要任务是确定结构在给定荷载作用下的内力（轴力 $N$、剪力 $Q$ 和弯矩 $M$）。本章重点讲解静力平衡方程在二维和三维空间中的表达形式 ($sum F_x = 0, sum F_y = 0, sum M_z = 0$ 等)。 平衡法是分析静定结构（超静定次数 $i=0$）的基本方法。通过选取适当的隔离体（构件或其一部分），应用平衡方程求解未知反力或内力。内容涵盖：悬臂梁、简支梁、固端梁以及简单的多跨梁和框架结构的反力计算和内力图绘制（剪力图 $Q(x)$ 和弯矩图 $M(x)$）。 第二章 材料的应力、应变与本构关系 本章深入探讨材料在受力下的微观响应，为理解宏观变形和破坏奠定基础。 2.1 应力分析 应力 $(sigma)$ 被定义为作用在材料内某一微小截面上的内力除以该截面的面积。本章详述了不同形式的应力： 正应力 $(sigma)$： 与截面垂直的作用力引起的应力（拉伸和压缩）。 剪应力 $( au)$： 与截面相切的作用力引起的应力（剪切）。 详细推导了梁的弯曲正应力公式 $sigma = frac{My}{I}$，并解释了其中 $I$（截面惯性矩）和 $y$（形心轴到所求点的距离）的物理意义。同时，讲解了薄壁结构中的剪应力分布规律。 2.2 应变分析 应变 $(varepsilon)$ 是衡量材料相对变形的量度，定义为单位长度上的变形量 $(varepsilon = frac{Delta L}{L_0})$。本章区分了线应变（轴向）和角应变（剪切）。 2.3 材料的本构关系与本构方程 本构关系描述了材料的应力状态与应变状态之间的联系。重点研究： 胡克定律： 在弹性范围内，应力与应变成线性关系，引入了弹性模量 $E$（杨氏模量）作为材料的刚度指标。 泊松比 $(mu)$： 描述了材料在单向受力时，横向应变与轴向应变之间的关系。 剪切胡克定律： 引入剪切模量 $G$，描述剪切应力和剪切应变的关系 ($G = frac{E}{2(1+mu)}$)。 2.4 材料的强度、刚度和稳定性标准 讨论了描述材料性能的关键指标：屈服强度、抗拉强度、极限强度。并介绍了针对不同材料（钢、混凝土、木材）的强度设计准则，包括安全系数的概念。 第三章 结构变形分析 变形分析是结构力学中连接内力与刚度的桥梁。本章集中讲解计算结构位移（转角和线位移）的方法。 3.1 变形基本概念与虚功原理 引入虚功原理（或称单位力法/虚力原理），这是分析静定结构和计算超静定结构变形的核心工具。虚功原理指出：虚设的力（或力偶）所做的虚功，等于实际（或虚设）的应变能（或力做功）。 3.2 梁和刚架的变形计算 重点介绍以下方法在梁和刚架中的应用： 积分法（精确积分法）： 基于微分方程 $frac{d^2M}{dx^2} = frac{q(x)}{EI}$，通过两次或四次积分求解位移和转角。 共轭梁法（Conjugate Beam Method）： 一种巧妙的几何方法，通过构造一个“虚构”的共轭梁，其上的弯矩图对应于原结构的剪力图，共轭梁上的剪力图对应于原结构的弯矩图，从而利用剪力图和弯矩图的积分性质简化计算。 单位力法（虚功原理的应用）： 在待求位移点施加一个单位荷载（力或力偶），计算单位荷载产生的虚应力场与真实应力场相互作用产生的虚功，从而直接求解位移。 3.3 桁架的变形计算 桁架变形主要由杆件的轴向伸缩引起。采用单位力法计算桁架节点位移，核心公式涉及杆件的轴力和单位力产生的轴力乘积之和。 第四章 超静定结构的分析 超静定结构（多余约束结构）的平衡方程不足以求解所有未知力。本章介绍求解这类结构的两种基本方法。 4.1 超静定度的确定 首先学习如何判断结构的静定次数（冗余度），包括结构内部冗余度和外部约束冗余度。 4.2 力的适定法（变形协调法） 力的适定法是基于变形协调条件来求解超静定结构的内力。基本步骤是： 1. 拆除多余约束，结构变为静定（基本体系）。 2. 确定多余约束反力（或内力）为未知力 $X$。 3. 分别计算基本体系在荷载 $P$ 作用下的位移 $S_{P}$，以及在单位多余力 $X=1$ 作用下的位移 $delta_{XX}$ 和在单位力 $P$ 作用下的位移 $delta_{PX}$。 4. 根据变形协调条件建立力方程：$X delta_{XX} = S_{P}$，求解 $X$。 4.3 力的兼容法（挠度系数法） 挠度系数法（位移法）是通过位移来求解超静定结构。基本步骤是： 1. 选择合适的超静定基本体系，使之成为一个（或多个）位移可解的结构。 2. 将结构简化为节点无位移的状态（固定端体系）。 3. 利用力矩分配法或逐位移法（更系统化）求解节点位移 $ heta_i$。 4. 根据位移求解出结构的最终内力。本章将重点介绍力矩分配法在复杂梁、刚架分析中的应用，强调其迭代收敛的特性。 第五章 组合结构分析与稳定性基础 5.1 组合结构（梁、桁架、框架）的整体分析 本节将前述方法扩展到由不同类型构件组成的复杂结构。重点分析连续梁和高层框架结构中的内力传递和分布规律，尤其关注恒载和活载作用下，内力可能出现的最大不利组合。 5.2 结构稳定性基础 稳定性分析关注结构在受压荷载作用下，抵抗侧向失稳的能力，而非单纯的强度或刚度破坏。 欧拉临界力公式： 针对细长柱，推导并应用欧拉公式 $P_{cr} = frac{pi^2 EI}{( mu L )^2}$ 计算临界屈曲荷载。其中 $mu L$ 是有效长度。 细长比与惯性矩： 分析截面几何特性对稳定性的影响。 稳定系数与容许载荷： 讨论在实际工程中，如何根据柱的材料、长度和端部约束条件确定安全可靠的临界荷载。 第六章 结构动力学初步 本章简要介绍结构在时间变化荷载（如地震、冲击）作用下的响应分析，这是现代结构设计不可或缺的部分。 6.1 自由振动与基本周期 将结构简化为具有一定质量和刚度的单自由度体系，推导自由振动的微分方程。重点求解结构的自振周期 $T$ 和圆频率 $omega$。 6.2 简谐荷载下的响应 分析外部简谐荷载作用下的受迫振动，引入振型比（阻尼比）和动力放大系数的概念，解释共振现象及其危害。 附录 A：截面几何特性计算公式 附录 B：常用结构材料的力学性能参数 附录 C：结构设计规范引用（节选）

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**评价四：** 这本书简直就是为我量身定做的！作为一名对校园活动充满热情的设计爱好者，我一直苦于找不到一本能够真正指导我进行“落地式”创意设计的书籍。这本书完美地填补了我的需求。它对于“创意落地”的步骤进行了非常详尽的阐述，从最初的概念构思，到最终的施工落地，每一个环节都提供了实操性的建议。我尤其喜欢它关于“情绪引导”的章节，作者通过分析不同色彩、形状和材质所能引发的情绪，教会我如何通过设计，营造出积极、活泼、或庄重的校园氛围。书中那些关于“主题性”的装饰设计思路，让我明白了如何围绕一个核心主题，展开一系列连贯且富有创意的设计。我还在书中看到了很多关于“互动装置”的精彩案例，这些装置不仅能吸引学生的目光，更能激发他们的参与热情，让校园变得更加生动有趣。它还鼓励我们“借用周边环境”，将校园本身的花草树木、建筑风格，融入到我们的设计中，实现“天人合一”的艺术效果。这本书不仅提升了我的设计能力，更激发了我对校园生活的热情。

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**评价一：** 这本书如同一场色彩斑斓的视觉盛宴，翻开它，仿佛置身于一个充满奇思妙想的创意空间。我特别欣赏的是它在“节点构图”上的讲解，作者并非简单罗列素材，而是深入剖析了如何通过元素的巧妙排布，构建出引人入胜的视觉焦点。那些关于“动态平衡”的案例分析，让我豁然开朗，原来简单的线条和色块，也能通过精妙的设计语言，传递出蓬勃的生命力。书中那些“互动式”的版式设计理念，更是让我眼前一亮，它强调的不仅仅是美观，更是与观者之间的情感连接。我想，对于任何一个渴望让自己的校园活动脱颖而出的组织者来说，这本书都是一份宝贵的指南。它教会我如何从“零”开始，将一个个抽象的概念，转化为具体、生动、且富有感染力的视觉作品。那种“化繁为简”的设计思路，对于新手来说尤为友好，避免了过度复杂的理论，直接聚焦于实践。而且，书中还巧妙地穿插了一些“跨界融合”的设计思考，比如如何借鉴自然界的肌理，或是将传统文化元素融入现代校园装饰，这些都为我的设计灵感打开了新的大门。总而言之，这是一本真正能够激发我动手实践、并且提升我设计品味的实用读物。

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**评价三：** 我必须说，这本书的编排和内容都太有诚意了！它不像市面上很多设计书籍那样，充斥着晦涩难懂的理论，而是以一种非常直观、易懂的方式，将复杂的校园宣传装饰设计理念呈现出来。我特别欣赏它对于“视觉冲击力”的探讨，作者通过分析大量的成功案例，揭示了如何通过色彩、构图、字体等元素，瞬间抓住观者的眼球。而且，它还深入讲解了“信息层级”的重要性，教会我如何在繁杂的信息中，突出重点，让宣传信息一目了然。书中关于“文化符号的再演绎”的章节，更是让我眼前一亮，它教我如何巧妙地将校园本身的特色、地域文化，甚至是历史渊源，融入到装饰设计中，让每一处细节都充满了故事性。我还在书中看到了很多关于“可持续设计”的理念，比如如何利用环保材料，或者如何设计可重复使用的装饰品，这在当下非常有意义。它还鼓励我们“打破常规”，去尝试一些非传统的展示方式，比如声音、气味，甚至是触感，来丰富校园装饰的体验。这本书让我觉得，校园宣传装饰设计，可以是一件非常有趣且富有挑战的事情，它不仅仅关乎美学，更关乎沟通和连接。

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**评价二：** 这本书绝对是校园装饰设计领域的一股清流！我之前一直觉得校园宣传装饰设计无非就是海报、横幅，但这本书彻底颠覆了我的认知。它不仅仅是一本“怎么做”的指南，更是一本“为什么这样做”的思考录。我尤其喜欢它关于“空间叙事”的章节，作者通过大量生动的案例，教会我如何利用装饰元素，在校园里讲述一个个引人入胜的故事。比如，如何通过色彩的递进，引导人流；如何通过装置的错落，营造惊喜。那些关于“情感共鸣”的设计原则，让我明白了设计不仅仅是视觉上的吸引，更是触及人心的艺术。书中提到的一些“低成本高回报”的设计方案，对于经费有限的校园社团来说，简直是福音。而且，它还鼓励我们“玩转材质”，不仅仅局限于传统的纸张和布料，而是鼓励我们去探索各种意想不到的材料，赋予校园装饰新的生命力。我还在书中看到了关于“互动体验”的创新设计，比如一些可以参与的装置，让观众不仅仅是观赏者，更是参与者。这本书让我深刻地意识到，校园装饰设计，不仅仅是为了美观，更是为了营造氛围、传递信息、甚至激发情感。它是一份灵感宝库，也是一份实践手册。

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**评价五：** 我怀揣着对校园美学的憧憬，翻开了这本书，结果它带来的惊喜远超我的想象。它提供了一个全新的视角来审视校园宣传装饰的设计，不再是简单的图文堆砌，而是将设计提升到了“空间叙事”和“情感连接”的高度。我特别被书中关于“动态视觉”的讲解所吸引，作者通过分析各种动态元素的运用，教会我如何让静态的装饰也能“活”起来，传递出活力和生命力。书中对于“符号化设计”的深入探讨，让我明白了如何提炼出具有代表性的校园符号，并将其巧妙地融入到装饰中，形成独特的视觉标识。我还在书中看到了大量关于“场景化设计”的案例，如何根据不同的活动主题和场地特点，量身定制最适合的装饰方案。它还鼓励我们“拥抱不确定性”，将一些“留白”或“未完成”的设计元素融入其中，给观者留下想象的空间。这本书让我意识到，校园宣传装饰设计，不仅仅是关于“做什么”，更是关于“如何触动人心”，如何让每一个走在校园里的人，都能感受到设计的温度和创意。它是一本充满智慧和灵感的宝藏。

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