大跨度空间结构设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:孙建琴

出品人:

页数:209

译者:

出版时间:2009-8

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787030252050

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• 课本
• 空间结构
• 大跨度结构
• 结构设计
• 建筑工程
• 建筑结构
• 钢结构
• 膜结构
• 索膜结构
• 轻型结构
• 建筑技术

建筑的边界与突破：现代结构设计思潮与工程实践 本书旨在深入探讨当代建筑领域中，那些挑战传统、拓展空间极限的前沿结构设计理念与工程技术。我们聚焦于超越传统梁柱体系限制的结构创新，研究如何以更高效、更经济、更具美学价值的方式，实现宏大空间的需求。 本书并非聚焦于大跨度空间结构（如大型体育场馆或展览中心的核心结构形式），而是将视野投向一个更广阔的领域：结构理性在应对复杂功能需求和场地限制时所产生的创新性演化。 我们将结构设计视为一门关于“平衡力学、材料科学与空间美学”的艺术，探讨在特定约束条件下，工程师和建筑师如何共同塑造出前所未有的建筑形态。 全书内容围绕以下几个核心主题展开，层层递进，旨在为结构工程师、建筑设计师以及相关专业学生提供一个全面、深入的学习框架： --- 第一部分：结构形式的逻辑与美学溯源 本部分回顾了结构演化史中，那些突破性的结构母题，分析其背后的力学原理和文化语境，为理解现代创新提供坚实的基础。 1. 张拉-受压系统（Tensegrity）的精妙逻辑 我们将详细剖析张拉整体结构（Tensegrity）的内在平衡机制，探讨其如何通过纯粹的拉伸和受压构件的相互作用，实现极高的轻量化和刚度。内容涵盖： 纯力学模型构建： 从普适性的平衡条件出发，分析其在静态与动态荷载下的响应特性。 拓扑优化与预应力控制： 如何在设计初期确定最优的预应力水平，以保证结构在不同受力状态下的稳定性。 应用前景探讨： 聚焦于其在轻质可展开结构、仿生结构以及特殊界面结构中的潜在应用，区别于传统刚性框架的受力特点。 2. 壳体与曲面结构在复杂几何环境下的设计 传统意义上的薄壳结构主要依赖曲率传递荷载。本书将深入研究如何将这一原理应用于非规则曲面（如自由曲面、双曲面），并结合现代计算工具进行精确分析： 微分几何在结构分析中的应用： 解释曲率变化如何影响应力分布，特别是对于曲率突变区域的应力集中问题。 仿生壳体设计： 借鉴自然界中高效承载的结构（如贝壳、骨骼），探讨如何提取其几何特征，并转化为工程可行的曲面结构。 薄壁结构的气动弹性分析： 针对低跨高比、大面积的曲面覆盖结构，深入探讨风荷载作用下的颤振和抖振问题。 3. 结构体系的“解耦”与“集成”策略 现代设计强调功能与结构的分离与重组。本章探讨如何通过解耦策略，将结构承重主体与围护、设备系统进行有效分离，以提升建筑的适应性和可维护性： 外部承重系统（Exoskeleton）的优势： 分析外部框架如何释放内部空间，并讨论其在应对地震、地基不均匀沉降时的独特优势。 集成化节点设计： 探讨新型复合材料节点和高性能连接件的设计，如何实现结构体系的快速装配和高强度连接，特别是在超高层或复杂几何体中的应用。 --- 第二部分：材料的边界拓展与性能调控 结构性能的提升离不开材料科学的进步。本部分侧重于新材料的引入、传统材料的性能挖掘，以及如何通过先进的制造技术来释放材料的最佳潜力。 4. 高性能纤维增强复合材料（FRP/GFRP）的结构应用 重点关注FRP材料在结构中的优势（高比强度、耐腐蚀性）以及其在应用中面临的挑战（各向异性、蠕变、界面性能）： 纤维铺层设计与各向异性控制： 如何根据结构受力分析结果，精确设计纤维的铺设方向，以最大化材料效率。 长期性能评估： 探讨复合材料在长期荷载和环境作用下的力学性能衰减模型，特别是湿热环境下的耐久性预测。 非线性分析与失效模式： 研究FRP结构在极限状态下的层间剪切失效、纤维断裂和基体开裂的耦合机制。 5. 超高性能混凝土（UHPC）的结构潜力 UHPC以其极高的抗压强度和优异的韧性，为结构设计带来了新的可能。本书侧重于其在受拉和抗弯构件中的应用： 微观结构与本构关系： 分析UHPC中微裂缝的自修复机制，及其对宏观力学性能的影响。 预应力技术与UHPC结合： 探讨如何利用UHPC的高强度进行更紧凑的预应力设计，实现更纤细的梁截面和更长的跨越。 构件的尺寸效应分析： 针对UHPC构件的尺度效应进行探讨，这在传统混凝土设计中常被忽略。 6. 智能材料与结构健康监测（SHM）的集成 结构不再是静态的承载体，而是具备感知和响应能力的系统。 压电效应与应力反馈： 探讨嵌入式传感器（如光纤布拉格光栅、压电材料）在实时监测结构应力、振动和损伤演化中的技术细节。 主动控制系统的耦合： 研究如何将实时监测数据反馈给主动质量阻尼器（AMD）或磁流变阻尼器（MRD），实现对结构振动的实时主动抑制，提高结构的服役舒适性和安全性。 --- 第三部分：计算方法的革新与设计迭代 现代结构设计与高性能计算密不可分。本部分关注计算工具如何驱动设计探索，实现从“求解现有问题”到“定义最优结构”的转变。 7. 基于仿真的拓扑优化方法（Topology Optimization） 拓扑优化是定义结构内部材料布局的最强大工具之一。本书将详细介绍其在结构设计流程中的地位： 设计空间定义与约束设置： 如何准确地将功能需求、制造约束（如最小构件尺寸、拔模方向）转化为优化算法的输入参数。 周期性结构的晶格设计： 探索如何利用晶格结构（Lattice Structures）优化材料分布，创造出具有特定各向异性力学特性的新型轻质承力单元。 制造可行性反馈： 重点讨论如何弥合优化结果与增材制造（3D打印）或先进成型技术之间的鸿沟，实现“设计即制造”。 8. 动态响应与时程分析的精度提升 对于非线性、大变形或高度敏感的结构系统，传统的模态分析已显不足。 非线性动力学模型的建立： 探讨如何精确模拟材料的塑性、接触面的非线性，以及大位移带来的几何非线性。 随机振动分析与不确定性量化（UQ）： 引入概率方法，处理结构参数、荷载输入和材料性能中的不确定性，为结构的安全储备提供科学依据。 9. 参数化设计与多目标优化（MDO） 结构设计是一个多目标冲突的决策过程（如：最小造价、最大刚度、最佳美观度）。 Pareto前沿分析： 介绍如何利用多目标遗传算法（NSGA-II等）生成一组互不支配的最优解集，供决策者选择。 设计变量的参数化定义： 探讨如何将结构的关键几何特征（如网壳的节点位置、桁架的弦杆角度）转化为可被算法驱动的参数，实现设计空间的快速搜索。 --- 本书的最终目标是培养读者超越传统图纸和公式的思维模式，理解结构设计的本质是力、材料、信息与美学的多维耦合。它将引导工程师和建筑师走向一个更加精细化、更具适应性，并充分利用现代计算和材料科学成果的结构设计新时代。

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这本《大跨度空间结构设计》简直是给我打开了一扇新世界的大门！一直以来，我对那些宏伟壮丽的建筑，比如体育场、展览馆，总是充满了好奇，但总觉得它们离我太遥远，那些复杂的结构和计算简直是天书。拿到这本书之后，我才发现，原来理解这些“不可能”的建筑并非遥不可及。作者用非常生动形象的语言，将那些抽象的力学原理和设计理念一一拆解，就像在给我讲故事一样。我尤其喜欢其中关于膜结构和索网结构的部分，那些轻盈而又坚固的形态，在书中被描绘得栩栩如生。从最基础的受力分析，到不同类型空间结构的特点，再到具体的案例分析，整个脉络都清晰明了。书中还穿插了一些历史上的经典案例，让我惊叹于古人智慧的同时，也看到了现代科技的巨大进步。我并不是专业的建筑师，只是一个对工程建设充满热情的好奇者，但这本书却让我觉得，即便是非专业人士，也能从中获得很多启发和乐趣。我常常捧着书，想象着那些巨大的拱廊、穹顶是如何在大地上支撑起来的，这种思考过程本身就充满了魅力。

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我是一名室内设计专业的学生，平时接触到的更多是如何美化空间、营造氛围，对于结构设计方面的内容知之甚少，总觉得是那些“硬汉”工程师们的事情。然而，《大跨度空间结构设计》这本书却以一种出乎意料的方式吸引了我。它不仅仅是枯燥的公式和图纸，更像是打开了一扇通往建筑艺术殿堂的窗户。书中对不同空间形态的介绍，比如那些如同飞鸟展翅的张拉膜、如同巨大花瓣的网壳、如同编织艺术品的索膜结构，都让我惊叹于人类的创造力。我发现，原来一个建筑的“骨架”，竟然可以如此富有美感和表现力。它让我在考虑室内空间布局时，能够跳出传统的思维定势，去设想那些不受柱网限制的、更加自由流动的可能性。书中还讲解了一些经典的案例，我看到了如何在巨大的空间中巧妙地运用自然光，如何通过结构的形态来影响空间的气流和声学效果。这本书让我明白，结构设计并非只是冰冷的工程，它同样承载着建筑的美学灵魂，为设计师提供了无限的灵感和可能性。

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作为一名建筑史爱好者，我一直对那些伟大的建筑杰作背后的建造技术和设计理念充满了好奇。《大跨度空间结构设计》这本书，正好满足了我对这些“幕后英雄”的好奇心。它不仅仅是对现代建筑技术的介绍，更像是对人类如何在有限的条件下，不断挑战极限、创造奇迹的史诗般的记录。书中对不同历史时期，不同文化背景下，人们如何运用智慧和技术去实现大跨度空间的构想，都进行了深入的探讨。我看到了罗马万神殿的巨大穹顶，也看到了现代工程师们如何运用更先进的材料和计算方法，创造出更多令人惊叹的结构。书中对一些经典工程案例的剖析，让我不仅了解了结构本身，还看到了这些结构如何影响了建筑的功能、美学以及社会发展。它让我更加深刻地理解了“形式追随功能”这句话的真正含义，以及结构设计在建筑创作中的核心地位。这是一本能让我从宏观层面理解建筑发展，又能从微观层面欣赏工程之美的书籍。

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说实话，我买这本书之前，对“大跨度空间结构”这个概念并没有太清晰的认识，只是觉得听起来很“高大上”。但当翻开这本书，我才真正领略到了它的魅力所在。它就像一位经验丰富的老者，娓娓道来那些横跨天地、挑战自然的工程奇迹。书中对每一个结构类型的演变过程、发展脉络都梳理得非常清晰，让我看到了人类在工程领域不断探索和突破的历程。我特别喜欢书中对不同结构体系在抗震、抗风等方面的性能对比，以及作者对于各种不利因素是如何被巧妙化解的细致讲解。阅读过程中，我仿佛置身于一个个宏伟的工地现场，亲眼见证着那些巨大的构件如何被精准吊装、连接，最终形成令人叹为观止的整体。书中的图文并茂，既有详实的理论分析，也有精美的实景照片，让枯燥的工程知识变得生动有趣。它让我明白，一个看似简单的空间，背后却蕴含着如此复杂的科学计算和工程智慧。

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作为一个在建筑行业摸爬滚打多年的工程师，我一直深知大跨度空间结构设计的重要性与挑战性。接触了《大跨度空间结构设计》这本书后，我感到非常惊喜。它并没有停留于表面，而是深入剖析了各个结构体系的力学特性、构造节点以及施工要点，并且结合了大量的国内外实际工程案例，这对于我们这些一线从业者来说，无疑是一份宝贵的财富。书中对于复杂结构的变形与稳定性分析，处理得相当到位，让我对一些曾经难以理解的设计细节有了更深层次的认识。我尤其欣赏其在材料选择与应用方面的论述，不同的材料特性如何影响结构的性能，以及如何通过创新材料来突破设计的局限，这些都给了我很多新的思考方向。虽然我具备一定的专业背景，但这本书依然能提供许多新颖的视角和前沿的观点，例如在可持续性设计和绿色建筑理念融入大跨度结构中的探讨，我觉得这是未来发展的重要趋势。总而言之，这本书的专业性和实用性都非常强，值得反复研读。

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