Matrix Analysis of Framed Structures (VNR Structural Engineering) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer

作者:William Weaver

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1990-09-08

價格:USD 134.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780442234850

叢書系列:

圖書標籤:

• 結構分析
• 矩陣分析
• 框架結構
• 結構工程
• VNR
• 結構力學
• 有限元
• 結構設計
• 土木工程
• 結構穩定性

《框架結構力學分析》（VNR 工程結構係列） 導言 《框架結構力學分析》是一本深入探討框架結構力學分析核心原理和方法的專業書籍。本書旨在為土木工程、結構工程、建築工程等領域的學生、研究人員以及工程實踐者提供一個全麵而係統的學習框架，幫助他們理解並掌握框架結構在各種荷載作用下的響應，並能夠進行精確的設計與分析。本書的編寫風格嚴謹，邏輯清晰，內容豐富，涵蓋瞭從基本概念到高級應用的各個方麵，力求使讀者在掌握理論知識的同時，也能獲得解決實際工程問題的能力。 第一部分：框架結構基本概念與理論基礎 本書的開篇將係統性地介紹框架結構的基本概念和組成要素。我們將首先界定什麼是框架結構，它與梁、柱、闆等基本結構構件的關係，以及其在現代建築和工程中的重要性。在此基礎上，我們將深入闡述框架結構的分類，例如按連接方式（剛接、鉸接、半剛接）、按幾何形狀（矩形框架、多邊形框架、斜交框架等）、按荷載類型（垂直荷載、水平荷載、風荷載、地震荷載等）的劃分，以及不同類型框架結構在結構力學行為上的差異。 緊接著，本書將迴顧和梳理結構力學領域中分析框架結構所必需的基礎理論。這包括材料力學中的應力、應變、彈性模量、泊鬆比等基本概念，以及梁理論的核心內容，如剪力、彎矩、撓度等。我們還將重點介紹結構靜力學的基本原理，如平衡方程、力的分解與閤成、虛功原理等，這些原理是進行框架結構力學分析的基石。對於超靜定結構分析，本書將著重介紹位移法和力法這兩種經典方法的理論基礎和應用條件，並為後續的具體計算方法打下堅實的基礎。 第二部分：單層和多層框架的靜力分析 本部分將是本書的核心內容之一，專注於框架結構在靜荷載作用下的分析方法。我們將從最簡單的單層單跨框架入手，詳細介紹如何應用基本靜力平衡方程來求解內力（軸力、剪力、彎矩）和外力。隨後，我們將逐步過渡到多跨、多層框架的分析。 在靜力分析方麵，本書將重點講解兩種主要的分析方法： 位移法（位移協調法）： 位移法是分析超靜定框架結構最強大和通用的方法之一。本書將詳細介紹位移法的基本原理，即以節點位移（轉角和綫位移）為基本未知量，建立結構的剛度方程。我們將詳細推導框架單元的剛度矩陣，並闡述如何組裝整體結構的剛度方程。對於求解節點位移，我們將介紹方程組的求解方法，例如高斯消元法、LU分解法等。一旦節點位移確定，就可以通過位移-內力關係來求解各杆件的內力。本書將通過大量的圖示和算例，清晰地展示位移法的具體應用步驟，包括荷載轉換、約束處理、以及如何解讀計算結果。 力法（力平衡法）： 力法是將超靜定結構的超靜定基本結構與附加荷載進行組閤，通過滿足變形協調條件來確定冗餘力（內力或反力）。本書將詳細介紹力法的基本原理，選擇基本結構的方法，並重點講解如何建立超靜定方程（協調方程）以及求解冗餘力。我們將分析不同類型超靜定框架的力法求解過程，並探討在何種情況下力法比位移法更為便捷。 除瞭上述兩種經典方法，本書還將介紹一些簡化的分析方法，例如： 力矩分配法： 這種迭代方法對於某些類型的框架結構，尤其是在教學和初步設計階段，具有直觀性和易操作性。我們將詳細介紹力矩分配法的基本概念，包括分配係數、分配和調整的步驟，並通過實例說明其應用。 近似計算方法： 對於一些復雜或超大規模的框架結構，精確計算可能耗時耗費資源。本書將介紹一些常用的近似計算方法，如簡化框架法、規則框架法等，並分析其適用範圍和精度。 在靜力分析的過程中，本書將貫穿各種荷載情況，包括恒載、活載、以及它們的不同組閤。同時，我們將深入討論結構的內力圖（軸力圖、剪力圖、彎矩圖）的繪製和解讀，這些圖是評估結構受力狀態、進行構件選型和截麵設計的關鍵依據。 第三部分：框架結構的動力分析與抗震設計 隨著現代工程對結構安全性的要求不斷提高，動力分析在框架結構設計中的地位日益凸顯。本部分將重點關注框架結構在動態荷載作用下的響應，特彆是地震作用下的行為。 本書將首先介紹結構動力學的一些基本概念，如自由振動、模態分析、振動頻率、振型等。我們將講解如何建立框架結構的動力方程，並介紹求解動力響應的方法，例如： 自由振動分析： 講解如何通過求解特徵值問題來獲得結構的自振頻率和振型，理解結構的動力特性。 反應譜法： 作為一種簡便而有效的地震分析方法，反應譜法將被詳細介紹。我們將講解反應譜的含義，如何根據場地條件和結構特性選取閤適的反應譜，以及如何利用反應譜計算結構的動力響應。 時程分析法： 對於需要更精確動力分析的情況，我們將介紹時程分析法的原理，包括輸入地震波的選擇、動力方程的求解（例如迎嚮法、模態疊加法等），以及如何解讀時程分析的結果。 在動力分析的基礎上，本書將深入探討框架結構的抗震設計。我們將介紹抗震設計的基本原則，包括“強柱弱梁”等延性設計理念，以及抗震構造措施。我們將講解如何根據不同國傢和地區的抗震設計規範（例如中國的《建築抗震設計規範》、美國的IBC等）來確定結構的抗震設防烈度、地震作用效應以及進行抗震驗算。本書將通過具體的工程案例，演示如何將動力分析的結果應用於框架結構的抗震設計，以確保其在地震作用下的安全性和可靠性。 第四部分：框架結構的數值分析方法與軟件應用 在現代工程實踐中，有限元分析（FEA）已經成為框架結構分析不可或缺的工具。本部分將重點介紹基於有限元方法的框架結構數值分析技術，並介紹常用的結構分析軟件的應用。 本書將從有限元法的基本原理講起，包括單元離散、形函數、剛度矩陣的形成、整體剛度矩陣的組裝、邊界條件的施加等。我們將重點關注框架結構中常用的杆單元和梁單元的有限元模型。 隨後，我們將介紹幾種主流的結構分析軟件，例如： SAP2000/ETABS： 介紹這些軟件的建模方法、荷載輸入、分析類型（靜力、動力、非綫性分析等）的選擇，以及結果的輸齣與後處理。 Midas Gen/Midas Civil： 同樣，我們將詳細闡述這些軟件在框架結構分析中的具體應用，包括建模技巧、荷載組閤、設計參數的設置等。 STAAD.Pro： 介紹其在框架結構建模、分析和設計過程中的特點和優勢。 通過對這些軟件應用的介紹，本書旨在幫助讀者將理論知識轉化為實際操作能力，能夠獨立使用這些工具進行框架結構的建模、分析和設計。我們將通過具體的算例，展示如何在軟件中實現本書介紹的各種分析方法，以及如何有效利用軟件來提高分析效率和精度。 第五部分：非綫性分析與特殊框架結構 本書的最後部分將觸及框架結構分析中更為高級和復雜的議題。 非綫性分析： 隨著荷載的增大或材料性能的變化，框架結構可能齣現材料非綫性和幾何非綫性。本書將介紹非綫性分析的基本概念，包括屈服、塑性鉸的形成、幾何剛度等，並介紹如何進行非綫性靜力分析和非綫性動力分析。我們將討論在何種工程情況下需要進行非綫性分析，以及其在評估結構承載能力和延性方麵的作用。 特殊框架結構： 本部分還將簡要介紹一些特殊的框架結構類型，例如： 斜交框架： 分析其受力特性和分析方法。 筒體結構： 探討其與傳統框架結構的異同及分析方法。 砌體填充牆框架： 考慮填充牆對框架結構剛度和強度的影響。 預製裝配式框架結構： 介紹其連接節點分析和整體性分析的重點。 結論 《框架結構力學分析》緻力於為讀者構建一個紮實而全麵的框架結構分析知識體係。從基礎理論到高級應用，從經典方法到現代數值工具，本書力求全麵覆蓋框架結構力學分析的各個方麵，幫助讀者深刻理解結構的行為，並具備解決復雜工程問題的能力。通過理論學習與軟件應用的結閤，本書將成為結構工程師和相關領域研究人員寶貴的參考資料。

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