Civil Engineering Problems and Solutions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dearborn Trade Pub

作者:Newnan, Donald G. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:27.7

装帧:Pap

isbn号码:9780793185122

丛书系列:

图书标签:

• Civil Engineering
• Problem Solving
• Structural Engineering
• Geotechnical Engineering
• Transportation Engineering
• Water Resources Engineering
• Construction
• Engineering Mechanics
• Practice Problems
• Solutions Manual

结构工程学基础：原理、分析与设计 本书旨在为土木工程专业的学生、初级工程师以及寻求深入理解结构工程核心概念的专业人士提供一份全面、深入且实用的指南。本书侧重于结构工程学的基本原理、分析方法和设计实践，涵盖了从材料行为到复杂结构系统响应的关键知识领域。 --- 第一部分：结构工程学的基石 本部分为后续深入学习打下坚实的基础，重点在于理解结构工程学的基本概念和作用。 第一章：结构工程学的核心概念与历史演进 结构工程学不仅是一门科学，更是一门艺术，它关乎人类安全、效率与美学需求的平衡。本章将追溯结构工程学从古代简单构造到现代复杂体系的发展历程，探讨其在建筑、桥梁、基础设施等领域的不可替代性。我们将讨论结构工程师在项目生命周期中所扮演的角色，以及职业道德在确保结构安全中的重要性。重点分析荷载的分类（静载、活载、环境荷载）及其在设计过程中的初步考量。 第二章：材料的力学行为：从微观到宏观 结构的安全与性能直接取决于所用材料的特性。本章将详尽阐述工程中最常用的结构材料——钢材、混凝土、砌体和木材——的本构关系。 钢材： 深入探讨钢材的应力-应变曲线，屈服、极限强度、韧性与延展性的概念。分析温度变化对钢材性能的影响，以及焊接和连接对整体结构强度的影响。 混凝土： 阐述水泥水化过程、骨料选择对强度的影响。重点分析混凝土的抗压性能与极低的抗拉性能之间的矛盾，为后续的钢筋混凝土设计做好铺垫。讨论混凝土的徐变（Creep）和收缩（Shrinkage）对长期结构性能的影响。 木材： 作为一种可再生材料，木材的各向异性是其特性分析的难点。本章将讨论木材的纹理方向对承载力的影响，以及防腐、防潮处理在结构应用中的必要性。 第三章：静力学与平衡：结构分析的基础 结构分析的核心在于确定在给定荷载作用下结构内部的力和力矩分布。本章将复习并深化静力平衡方程的应用，重点放在二维和三维结构体系上。 自由体图（Free-Body Diagrams）： 强调正确绘制和应用自由体图是解决任何结构问题的首要步骤。 桁架分析： 详细介绍节点法和截面法（方法之矩）在分析静定平面桁架中的应用，明确识别零力杆件的重要性。 刚架和拱： 介绍如何运用平衡方程求解静定刚架和基本拱结构的反力、剪力和弯矩。 --- 第二部分：变形、位移与结构稳定性 结构不仅仅要求不倒塌，还必须在服役期间保持可接受的变形和刚度。本部分聚焦于结构响应的弹性理论。 第四章：结构位移与变形分析 结构工程师必须控制构件的挠度，以保护非结构构件并确保使用者舒适度。 虚功原理与单位荷载法： 详细讲解这些能量方法在计算梁、框架和桁架位移时的强大应用能力，特别是在处理复杂或冗余结构时。 挠度和转角的积分法： 复习并强化微分方程在确定梁挠度曲线中的应用，重点分析边界条件的应用。 刚度与柔度概念： 引入结构刚度（抵抗变形的能力）和柔度（产生变形的难易程度）的基本定义。 第五章：超静定结构分析：超越基本平衡 现实世界中的大多数重要结构都是超静定的，需要额外的变形相容性方程才能求解。 超静定度的确定： 学习如何系统地识别结构的静不定次数。 挠度一次法（超位移法）与力次法（超力法）： 深入剖析这两种经典方法。重点演示如何构建超静定结构的超额力或多余位移，并利用相容性条件求解。 矩阵刚度法导论： 虽然本书主要关注经典方法，但本章将为矩阵分析法（有限元方法的前身）的概念性引入做准备，展示刚度矩阵在描述单元与节点关系中的作用。 第六章：结构稳定性：失稳的临界点 结构失稳（如压杆的屈曲）往往是灾难性的，且不涉及材料的强度极限。 欧拉屈曲理论： 详细推导细长压杆的临界屈曲载荷公式，并探讨有效长度因子的概念，解释固定端、铰接端等不同约束条件对屈曲载荷的巨大影响。 考虑初始缺陷和偏心荷载的影响： 分析实际结构中因制造偏差或偏心受力导致的屈曲载荷降低现象，引入组合荷载作用下的失稳分析。 剪切变形对薄板和箱形截面稳定性的影响。 --- 第三部分：设计方法与规范应用 结构分析的最终目的是设计安全、经济的结构。本部分侧重于将分析结果转化为实际设计。 第七章：极限荷载设计（LRFD）与许用应力设计（ASD） 本章将对比分析当前主流的两种设计哲学。 极限荷载设计（LRFD）： 侧重于荷载与抗力分项系数，确保结构在极限状态下具有足够的可靠性。详细讲解如何组合各种荷载（如地震、风荷载）以确定设计荷载组合。 许用应力设计（ASD）： 强调在正常使用荷载作用下，构件内部的应力不超过材料的许用应力。探讨两种方法的适用范围和设计哲学上的差异。 第八章：钢结构设计要点 聚焦于钢结构构件的设计，强调连接的可靠性。 拉伸与压缩构件： 依据屈曲分析结果设计轴心受力构件，重点是有效长度和长细比的控制。 梁的设计： 涉及梁的抗弯强度、抗剪强度校核，以及侧向扭转屈曲的预防。 连接设计： 详细分析螺栓连接和焊接连接的强度和构造要求，包括承载力计算和疲劳考量。 第九章：钢筋混凝土结构设计：韧性与耐久性 本章是结构设计中最庞大的一部分，着重于钢筋与混凝土的协同工作。 材料界面： 探讨钢筋和混凝土之间的粘结机理，这对整体结构行为至关重要。 受弯构件设计： 深入应用平衡应力块概念，设计单筋、双筋截面，并分析受拉、受冲和偏心受拉的各种情况。 受剪构件设计： 解释剪力是由混凝土和剪力钢筋共同抵抗的机制，设计斜向箍筋和构造要求。 耐久性考虑： 讨论混凝土保护层厚度的确定，以抵抗腐蚀和防火要求。 --- 第四部分：高级主题与动态响应 本部分引入了更复杂的结构体系和外部作用，为研究生阶段的学习做准备。 第十章：动力学基础与地震工程导论 许多现代结构必须抵抗动态荷载，如风振和地震。 单自由度系统（SDOF）： 建立和求解自由振动、受迫振动的微分方程，引入周期、频率、阻尼比等关键参数。 地震动与反应谱： 解释如何使用反应谱来快速评估结构在特定地震区的设计响应，而非进行完全的时间历程分析。 多自由度系统的模态分析： 简要介绍质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建，以及特征值问题在求解结构固有频率和振型中的作用。 第十一章：地基与结构相互作用 结构下部的地基条件对上部结构的变形和稳定性具有决定性影响。 地基的弹性建模： 引入Winkler地基模型，分析基础梁和板在弹性地基上的受力情况。 沉降分析： 区分不均匀沉降与均匀沉降对结构的影响，强调差异沉降在桥梁和高层建筑中的控制意义。 --- 本书的特点在于其严谨的理论推导与大量的工程实例相结合。每章末尾均附有精心设计的练习题，旨在巩固读者对分析方法和设计规范的实际应用能力，确保读者不仅“知其然”，更能“知其所以然”。

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