Free-standing Tension Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Routledge

作者:Wang, Binbing

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2004-9

价格:$ 237.30

装帧:HRD

isbn号码:9780415335959

丛书系列:

图书标签:

• 张拉整体结构
• 空间结构
• 轻型结构
• 膜结构
• 结构设计
• 建筑工程
• 结构力学
• 自由张拉
• 创新结构
• 现代建筑

《结构工程的边界与展望：现代建筑中的张拉整体结构设计与应用》 （Book Description: Frontiers and Prospects in Structural Engineering: Design and Application of Tensile Structures in Modern Architecture） 本书旨在深入探讨现代建筑领域中，以张拉整体结构（Tensile Structures）为核心的结构工程前沿理论、先进设计方法及其在复杂工程实践中的应用。不同于侧重于独立、自承式受拉系统的专业著作，本书将视角拓宽至将张拉系统作为整体结构体系中的关键组成部分，或作为与传统结构（如刚性框架、拱、壳）紧密结合的复合系统。 核心内容聚焦于以下几个关键领域： 第一部分：张拉整体结构理论的演进与扩展 本部分将回顾和剖析张拉结构分析方法论的发展历程，重点关注如何将这些理论应用于需要与周边环境、刚性骨架或预应力系统协同工作的复杂场景。 1.1 非线性静力与动力分析的深化： 我们将详细阐述在高应力状态下，膜材料、索网系统以及预应力索的几何非线性和材料非线性如何影响结构的整体稳定性。特别关注鞍点、褶皱点（Wrinkling）的临界分析，以及如何利用能量方法和有限元模型（FEM）进行精确的初始预应力的施加与平衡态的求解。章节将涵盖几何刚化（Geometric Stiffening）效应在动态荷载下的表现，以及如何通过引入恰当的刚性构件（如拉杆或拱形底座）来优化张拉系统的刚度。 1.2 空间曲面拓扑与形态生成： 不同于传统曲面张拉结构主要依赖于锚点和预应力定义的简单曲率，本书探讨了复杂环境约束下的形态优化。内容包括：利用微分几何原理对曲面进行参数化描述，如双曲抛物面（Hyperbolic Paraboloids, Hypar）、鞍面（Saddle Surfaces）在复杂边界条件下的迭代设计。同时，我们将介绍基于形态学（Morphology）和拓扑优化技术，如何指导工程师在满足特定功能需求（如采光、排水、声学性能）的前提下，生成最优的预应力形态。 1.3 预应力系统的多目标优化： 预应力是张拉整体结构的核心。本书不仅关注单一预应力值的确定，更深入研究多向、多层次预应力系统之间的耦合效应。内容包括：如何平衡结构自重、外部荷载（风、雪）以及温度变化对不同层次索网的影响；如何利用智能传感器和反馈系统，实现对预应力施加过程的实时监测和自适应调整，确保结构长期处于设计的平衡状态。 第二部分：张拉系统在复合结构中的集成设计 本部分将探讨张拉系统如何作为增强、稳定或覆盖构件，与其他主流结构体系实现高效、安全的集成。这要求结构工程师具备跨越传统材料和构件范式的能力。 2.1 张拉-刚性框架混合系统： 重点分析钢结构或混凝土框架如何与拉索和膜结构协同工作。内容涉及：刚性节点处的应力传递机制、张拉索如何作为有效的侧向支撑（Outrigger System）来减小框架的侧向位移、以及在大型公共建筑（如交通枢纽、体育场馆）中，如何利用张拉缆索来平衡巨大的屋盖荷载，从而允许刚性框架使用更细的构件。章节会详细讨论连接节点的详图设计，确保索力能够平顺地导入刚性梁柱中，避免局部应力集中。 2.2 索-拱与索-壳的协同作用： 探讨预应力索如何与受压构件（如拱、壳体）形成互补的“拉-压平衡体系”。例如，利用张拉索对薄壳结构施加的外部压力，以提高其抗屈曲能力和刚度；或者在巨型拱桥的设计中，采用斜拉索与拱肋共同受力，实现结构的轻量化和跨度增大。这部分将结合经典结构力学的平衡概念和现代计算分析手段。 2.3 可展开与适应性结构中的张拉元件： 研究张拉机制在需要动态适应环境或实现可展开功能（如临时设施、可伸缩屋顶）中的应用。分析柔性铰接点、铰接杆系与索构件的运动学耦合，以及如何通过液压或机械驱动系统，实现对结构形态和预应力的精确控制。 第三部分：材料科学、施工控制与长期性能评估 结构的美学价值和长期可靠性高度依赖于材料的选用和施工的精确度。本部分将侧重于工程实践中的关键挑战。 3.1 先进膜材与复合材料的力学行为： 超越传统的PVF/PVC膜材，本书深入分析高性能PTFE、ETFE等新一代材料的长期力学性能。内容包括：材料的蠕变（Creep）、老化对预应力的影响、紫外线辐射下的降解速率分析，以及复合纤维材料（如碳纤维增强聚合物CFRP）在受拉构件中的应用潜力，特别关注其在潮湿环境下的耐久性。 3.2 施工过程中的预应力控制与监测技术： 精确施加预应力是张拉结构成功的关键。我们将详细介绍张拉过程中的程序控制，包括分级加载、加载路径的优化，以及如何利用应变片、激光跟踪仪和GPS系统对索力进行实时反馈测量。此外，还将讨论如何在施工误差累积的情况下，通过后续的“张力微调”来恢复设计的平衡状态。 3.3 风致振动与流体动力耦合分析： 张拉结构因其柔性和大跨度特性，对风荷载极为敏感。本部分将聚焦于风洞试验（Wind Tunnel Testing）与CFD（计算流体力学）模拟的结合应用。深入剖析风致失稳机制，如颤振（Flutter）和涡激振动（Vortex Shedding），并介绍如何通过增加索网的阻尼、优化结构形态或引入附加的阻尼器来有效控制结构响应。 结语：面向未来的张拉结构工程 全书最终将展望结构工程在数字化建造、参数化设计与可持续发展目标下，张拉整体结构所能扮演的角色。它将是连接纯粹结构美学与高效工程建造的桥梁，为工程师和研究人员提供一套全面、深入且高度实用的分析和设计工具箱。 本书适合对象： 结构工程师、建筑师、土木工程专业高年级本科生及研究生、从事大型公共设施和异形结构设计的研究人员。

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