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出版者:Wiley

作者:Francis D. Ching

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2006-11-28

价格:452.00元

装帧:Paperback

isbn号码:9780471741893

丛书系列:

图书标签:

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• 建筑实务

图书简介：跨越理论的实践之桥 书名：建筑规范图解（非本次简介内容） --- 本次简介图书名称：《结构力学与材料性能的深度解析》 书籍定位： 本书旨在为土木工程、结构设计及相关领域的研究人员、工程师和高年级学生提供一套严谨、深入且高度实用的结构分析与材料行为解读指南。它不仅仅是对经典理论的复述，更是对现代工程实践中材料选择、荷载计算及结构响应预测等核心问题的全面梳理与方法论阐述。 目标读者： 结构工程师、岩土工程师、材料科学家、结构设计院技术人员、高校土木工程专业硕士及博士研究生。 全书结构与内容概览： 本书共分七大部分，涵盖了从基础理论构建到复杂工程应用的全过程，重点关注如何将抽象的力学模型转化为精确的工程决策。 第一部分：连续介质力学的再审视与高级张量分析（约250字） 本部分着重于回顾并深化读者对三维连续介质本构关系的基础理解。我们摒弃了传统教学中对直角坐标系的过度依赖，转而采用更具通用性的张量分析方法来描述应力场和应变场。 核心章节聚焦： 1. 拉梅参数与本构方程的张量表达： 详细探讨了线性弹性体中柯西应力张量、格林-拉格朗日应变张量与弹性刚度张量的关系，并推导了在不同坐标系下（如柱坐标、球坐标）的应力平衡方程。 2. 应力不变量与屈服准则的几何意义： 分析了第一、第二、第三应力不变量在描述材料内部状态中的作用，并结合莫尔圆（三维扩展）阐释了冯·米塞斯（Von Mises）和特雷斯卡（Tresca）准则的几何边界。 3. 热弹性耦合效应： 引入温度场对材料力学性能的影响，分析了热应力和热变形的计算方法，尤其关注温度梯度对结构稳定性的潜在威胁。 第二部分：结构动力学与振动控制（约300字） 现代工程结构越来越面临风荷载、地震作用以及机械振动等动态挑战。本部分深入探讨了结构的动态响应特性，并介绍了主动与被动控制策略。 核心章节聚焦： 1. 自由振动与模态分析： 详细讲解了多自由度系统的特征值问题求解，如何提取结构的固有频率和振型，并讨论了模态叠加法在计算复杂系统响应中的应用。 2. 参数激励与非线性振动： 超越线性系统范畴，研究了具有时变刚度或质量的参数激励系统的稳定性（如朗之万方程的应用），以及在材料非线性阶段（如刚塑性）的瞬态响应分析。 3. 隔振与吸振技术： 对比分析了基础隔振、粘滞阻尼器（Viscous Dampers）和粘弹性阻尼器（Viscoelastic Dampers）的设计原理和适用工况，并通过实例展示了如何通过动力学优化实现性能目标。 第三部分：先进材料的本构模型与损伤力学（约350字） 本部分是本书的精华之一，着重于超越经典线弹性假设的材料行为建模，特别是针对新型工程材料和老化效应的分析。 核心章节聚焦： 1. 粘塑性与蠕变理论： 详细阐述了金属和高分子材料在长期或高温作用下的粘塑性流动规律。重点介绍Norton-Bailey模型和Perzyna模型在预测应变硬化和时间依赖性变形中的应用。 2. 混凝土的损伤本构模型（CDM）： 采用内变量理论描述混凝土从初始微裂纹萌生到宏观破坏的全过程。详细讨论了混凝土的张拉-受压分离模型，以及如何通过有效应力概念来量化材料的损伤累积。 3. 纤维增强复合材料（FRP）的细观力学： 针对层合板结构，解析了单层板的铺层设计对宏观力学性能（如刚度矩阵）的影响，并引入了 Tsai-Wu 和 Hashin 失效准则的实际应用。 4. 疲劳寿命的概率预测： 探讨了应力寿命法（S-N曲线）和应变寿命法（E-N曲线）的局限性，并引入了基于断裂力学的应力强度因子法（K值）来预测裂纹扩展速率。 第四部分：壳体与板的弯曲理论及其稳定性（约250字） 针对薄壁结构，本书提供了一套系统化的分析方法，从经典Kirchhoff理论过渡到更符合实际的Mindlin-Reissner剪切理论。 核心章节聚焦： 1. 薄板的微分方程与边界条件： 详细推导了平面应力、平面应变状态下的应力函数法，并求解了矩形板在简支、固支等复杂边界条件下的挠度分布。 2. 屈曲分析的能量法与初值问题： 采用瑞利-里兹法分析了各种支撑条件下柱子的临界屈曲荷载，并讨论了欧拉公式的适用范围和修正系数。 3. 屈曲后稳定性： 针对受压构件，分析了初始缺陷（几何偏差）对实际承载力的影响，引入了第二阶理论和非线性屈曲分析的基本思路。 第五部分：有限元方法的理论基础与应用深化（约200字） 本部分将理论与计算工具紧密结合，指导读者理解有限元（FEM）软件背后的数学原理，而非仅仅停留在输入参数的层面。 核心章节聚焦： 1. 形函数（Shape Functions）的选择与性质： 探讨了线性、二次单元的形函数构建，及其对解的连续性和收敛性的影响。 2. 刚度矩阵的装配与求解： 深入解析了高斯积分法在计算单元刚度矩阵中的作用，以及求解大型稀疏方程组的迭代算法（如共轭梯度法）。 3. 网格划分的误差控制： 讨论了网格敏感性分析，介绍了一种基于局部应力梯度的自适应网格细化策略，确保计算结果的可靠性。 第六部分：接触力学与摩擦界面（约100字） 本部分专门处理结构单元之间的相互作用问题，例如支座反力、基础与土体的相互作用。 核心章节聚焦： 1. 赫兹接触理论的扩展： 分析了不同几何形状（球、柱面）接触体的半无限体接触压力分布。 2. 摩擦模型的引入： 讨论了库仑摩擦定律在有限元分析中的数值实现，以及如何处理摩擦接触面上的应力突变问题。 第七部分：案例分析与工程优化（约100字） 本部分通过几个复杂的工程实例，展示如何综合运用前述理论知识解决实际工程难题，强调设计迭代和风险评估。 核心章节聚焦： 1. 极端荷载下的结构可靠性评估： 以一座超高层建筑的抗风设计为例，结合随机振动理论，评估结构在不同风谱下的失效概率。 2. 结构健康监测（SHM）的数据驱动逆向分析： 探讨如何利用传感器采集的模态数据，反演结构内部损伤的部位和严重程度，指导维护决策。 本书特色总结： 本书的叙述风格严谨而富有洞察力，通过大量的数学推导和工程实例交叉印证，旨在帮助工程师建立从微观材料行为到宏观结构响应的完整知识链条。它不满足于简单的“如何做”，而是深入探究“为什么会这样”，是工程师进阶道路上的重要参考书。本书的图示侧重于力学概念的几何表达，而非规范条文的图示化解读，确保理论的普适性和持久价值。

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说实话，我是一个老工程师，已经工作了三十多年，对现行的许多设计标准已经形成了固有的肌肉记忆。但这次拜读这本书，却让我对一些“常识性”的理解进行了颠覆性的反思。作者在探讨结构抗震设计理念时，引用了大量的近十年国际上发生的典型地震案例，并深度剖析了我国规范在吸取教训后所做的关键性修改。这种将理论与实战紧密结合的论证过程，极其有力。我特别留意了其中关于超限结构审批流程的阐述，它不仅梳理了法规，还深入分析了专家评审委员会的倾向性，这种“场外信息”的价值，是翻阅任何官方文件都获取不到的。这本书的深度在于，它不仅告诉你“能做什么”，更揭示了“不应该做什么”，以及“为什么不能这样做”。它迫使你走出舒适区，用更批判性的眼光审视自己过去的设计习惯。

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我是一个刚踏入建筑行业的新人，面对堆积如山的国家标准和行业规定，感到无从下手，常常是“看了一页忘一页”。这本“图解”系列的书，可以说是我的救命稻草。它的编排逻辑非常贴合初学者的认知曲线，不是简单地把规范条文搬过来，而是用一个个具体的“场景化问题”来引导你寻找答案。比如，在讲解无障碍设计规范时，它不是干巴巴地说“坡道坡度不得大于X”，而是画出了轮椅使用者在不同坡度下的实际受力图和操作难度对比。这种“以人为本”的讲解方式，让我深刻理解了规范背后的价值导向。更赞的是，它对不同地区差异化执行标准的标注也非常细致，这对于我们这种需要跨区域投标的小公司来说，避免了无数潜在的合规风险。读完这本书，我感觉自己不再是面对一座冰冷的规范墙，而是掌握了一套实用的设计工具箱。

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拿到这本厚厚的册子时，我其实心里是有点打鼓的，因为我主要的工作重心是在室内装修和景观设计方面，对于深层次的建筑结构和防火规范其实了解得比较皮毛。但这本书的排版和插图设计，着实让我感到惊喜。它没有那种传统技术手册的枯燥感，大量的彩色示意图和流程图，让那些原本晦涩难懂的规范条文变得“可触摸”了。举个例子，它讲解消防疏散距离和安全出口设置的章节，用爆炸图和箭头指示的方式，比我以前看过的任何官方文件都要清晰明了。我特别欣赏作者在穿插讲述规范的历史沿革和背后的工程事故教训时所采用的叙事手法，这让学习过程不再是死记硬背，而是带有了强烈的警示意义和人文关怀。这本书成功地架起了一座桥梁，让非结构专业人士也能安全、有效地理解核心的建筑安全要求，这对于多专业协同的项目合作，无疑是极大的便利。

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这本书真是让我大开眼界！我一直以为我对建筑领域的了解算是挺不错的了，毕竟在设计院也摸爬滚打了好几年，但这本书的深度和广度还是超出了我的预期。特别是关于结构荷载和材料性能那一块的论述，简直是把复杂的理论用最直观的方式呈现了出来。我印象最深的是它对不同气候带建筑节能设计规范的对比分析，那份详尽的数据和案例简直是教科书级别的。光是理解其中关于风压和雪荷载计算模型的差异，我就花了好几天时间，但最终的收获是巨大的，感觉自己的设计思维都得到了升华。这本书不仅仅是罗列规范条文，它更像是邀请你进入一个深度的技术对话，引领你思考“为什么”要这样做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。对于那些希望从“熟练工”晋升到“设计专家”的同行来说，这本书绝对是案头必备的工具书，它帮你把那些常年被忽略的细节，用最有力的方式重新敲打出来，让你在面对甲方和评审专家时，底气更足。

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我购买这本书的初衷是想找一本快速查阅的工具书，毕竟在施工现场，时间就是金钱，遇到模糊条款需要立刻找到权威解释。但这本书远超出了我的工具书预期，它更像是一部详尽的“工程纠纷预防手册”。书的后半部分专门开辟了一个章节，集中讨论了常见的设计错误与由此引发的法律责任案例，这种详实的案例分析，比任何抽象的条文警告都要来得震撼。例如，关于防水卷材的搭接长度和收口处理，书中列举了三种最容易导致渗漏的施工节点，并配有高分辨率的失效照片，这对于指导现场监理和工人进行质量控制，简直是立竿见影的帮助。它用清晰的逻辑和丰富的视觉材料，将“规范”这个抽象的概念，转化成了工地上的具体操作指南和风险预警系统，让技术层面的沟通效率得到了指数级的提升。

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