Civil Engineering Problems and Solutions pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Dearborn Trade Pub

作者:Newnan, Donald G. (EDT)

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:27.7

裝幀:Pap

isbn號碼:9780793185122

叢書系列:

圖書標籤:

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

結構工程學基礎：原理、分析與設計 本書旨在為土木工程專業的學生、初級工程師以及尋求深入理解結構工程核心概念的專業人士提供一份全麵、深入且實用的指南。本書側重於結構工程學的基本原理、分析方法和設計實踐，涵蓋瞭從材料行為到復雜結構係統響應的關鍵知識領域。 --- 第一部分：結構工程學的基石 本部分為後續深入學習打下堅實的基礎，重點在於理解結構工程學的基本概念和作用。 第一章：結構工程學的核心概念與曆史演進 結構工程學不僅是一門科學，更是一門藝術，它關乎人類安全、效率與美學需求的平衡。本章將追溯結構工程學從古代簡單構造到現代復雜體係的發展曆程，探討其在建築、橋梁、基礎設施等領域的不可替代性。我們將討論結構工程師在項目生命周期中所扮演的角色，以及職業道德在確保結構安全中的重要性。重點分析荷載的分類（靜載、活載、環境荷載）及其在設計過程中的初步考量。 第二章：材料的力學行為：從微觀到宏觀 結構的安全與性能直接取決於所用材料的特性。本章將詳盡闡述工程中最常用的結構材料——鋼材、混凝土、砌體和木材——的本構關係。 鋼材： 深入探討鋼材的應力-應變麯綫，屈服、極限強度、韌性與延展性的概念。分析溫度變化對鋼材性能的影響，以及焊接和連接對整體結構強度的影響。 混凝土： 闡述水泥水化過程、骨料選擇對強度的影響。重點分析混凝土的抗壓性能與極低的抗拉性能之間的矛盾，為後續的鋼筋混凝土設計做好鋪墊。討論混凝土的徐變（Creep）和收縮（Shrinkage）對長期結構性能的影響。 木材： 作為一種可再生材料，木材的各嚮異性是其特性分析的難點。本章將討論木材的紋理方嚮對承載力的影響，以及防腐、防潮處理在結構應用中的必要性。 第三章：靜力學與平衡：結構分析的基礎 結構分析的核心在於確定在給定荷載作用下結構內部的力和力矩分布。本章將復習並深化靜力平衡方程的應用，重點放在二維和三維結構體係上。 自由體圖（Free-Body Diagrams）： 強調正確繪製和應用自由體圖是解決任何結構問題的首要步驟。 桁架分析： 詳細介紹節點法和截麵法（方法之矩）在分析靜定平麵桁架中的應用，明確識彆零力杆件的重要性。 剛架和拱： 介紹如何運用平衡方程求解靜定剛架和基本拱結構的反力、剪力和彎矩。 --- 第二部分：變形、位移與結構穩定性 結構不僅僅要求不倒塌，還必須在服役期間保持可接受的變形和剛度。本部分聚焦於結構響應的彈性理論。 第四章：結構位移與變形分析 結構工程師必須控製構件的撓度，以保護非結構構件並確保使用者舒適度。 虛功原理與單位荷載法： 詳細講解這些能量方法在計算梁、框架和桁架位移時的強大應用能力，特彆是在處理復雜或冗餘結構時。 撓度和轉角的積分法： 復習並強化微分方程在確定梁撓度麯綫中的應用，重點分析邊界條件的應用。 剛度與柔度概念： 引入結構剛度（抵抗變形的能力）和柔度（産生變形的難易程度）的基本定義。 第五章：超靜定結構分析：超越基本平衡 現實世界中的大多數重要結構都是超靜定的，需要額外的變形相容性方程纔能求解。 超靜定度的確定： 學習如何係統地識彆結構的靜不定次數。 撓度一次法（超位移法）與力次法（超力法）： 深入剖析這兩種經典方法。重點演示如何構建超靜定結構的超額力或多餘位移，並利用相容性條件求解。 矩陣剛度法導論： 雖然本書主要關注經典方法，但本章將為矩陣分析法（有限元方法的前身）的概念性引入做準備，展示剛度矩陣在描述單元與節點關係中的作用。 第六章：結構穩定性：失穩的臨界點 結構失穩（如壓杆的屈麯）往往是災難性的，且不涉及材料的強度極限。 歐拉屈麯理論： 詳細推導細長壓杆的臨界屈麯載荷公式，並探討有效長度因子的概念，解釋固定端、鉸接端等不同約束條件對屈麯載荷的巨大影響。 考慮初始缺陷和偏心荷載的影響： 分析實際結構中因製造偏差或偏心受力導緻的屈麯載荷降低現象，引入組閤荷載作用下的失穩分析。 剪切變形對薄闆和箱形截麵穩定性的影響。 --- 第三部分：設計方法與規範應用 結構分析的最終目的是設計安全、經濟的結構。本部分側重於將分析結果轉化為實際設計。 第七章：極限荷載設計（LRFD）與許用應力設計（ASD） 本章將對比分析當前主流的兩種設計哲學。 極限荷載設計（LRFD）： 側重於荷載與抗力分項係數，確保結構在極限狀態下具有足夠的可靠性。詳細講解如何組閤各種荷載（如地震、風荷載）以確定設計荷載組閤。 許用應力設計（ASD）： 強調在正常使用荷載作用下，構件內部的應力不超過材料的許用應力。探討兩種方法的適用範圍和設計哲學上的差異。 第八章：鋼結構設計要點 聚焦於鋼結構構件的設計，強調連接的可靠性。 拉伸與壓縮構件： 依據屈麯分析結果設計軸心受力構件，重點是有效長度和長細比的控製。 梁的設計： 涉及梁的抗彎強度、抗剪強度校核，以及側嚮扭轉屈麯的預防。 連接設計： 詳細分析螺栓連接和焊接連接的強度和構造要求，包括承載力計算和疲勞考量。 第九章：鋼筋混凝土結構設計：韌性與耐久性 本章是結構設計中最龐大的一部分，著重於鋼筋與混凝土的協同工作。 材料界麵： 探討鋼筋和混凝土之間的粘結機理，這對整體結構行為至關重要。 受彎構件設計： 深入應用平衡應力塊概念，設計單筋、雙筋截麵，並分析受拉、受衝和偏心受拉的各種情況。 受剪構件設計： 解釋剪力是由混凝土和剪力鋼筋共同抵抗的機製，設計斜嚮箍筋和構造要求。 耐久性考慮： 討論混凝土保護層厚度的確定，以抵抗腐蝕和防火要求。 --- 第四部分：高級主題與動態響應 本部分引入瞭更復雜的結構體係和外部作用，為研究生階段的學習做準備。 第十章：動力學基礎與地震工程導論 許多現代結構必須抵抗動態荷載，如風振和地震。 單自由度係統（SDOF）： 建立和求解自由振動、受迫振動的微分方程，引入周期、頻率、阻尼比等關鍵參數。 地震動與反應譜： 解釋如何使用反應譜來快速評估結構在特定地震區的設計響應，而非進行完全的時間曆程分析。 多自由度係統的模態分析： 簡要介紹質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣的構建，以及特徵值問題在求解結構固有頻率和振型中的作用。 第十一章：地基與結構相互作用 結構下部的地基條件對上部結構的變形和穩定性具有決定性影響。 地基的彈性建模： 引入Winkler地基模型，分析基礎梁和闆在彈性地基上的受力情況。 沉降分析： 區分不均勻沉降與均勻沉降對結構的影響，強調差異沉降在橋梁和高層建築中的控製意義。 --- 本書的特點在於其嚴謹的理論推導與大量的工程實例相結閤。每章末尾均附有精心設計的練習題，旨在鞏固讀者對分析方法和設計規範的實際應用能力，確保讀者不僅“知其然”，更能“知其所以然”。

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