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isbn號碼:9787500582861

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建築結構設計原理與實踐 內容提要： 本書深入探討現代建築結構設計的基本理論、分析方法與工程實踐。內容涵蓋結構力學基礎、材料性能、荷載的確定與組閤、結構分析的數值方法，以及鋼筋混凝土結構、鋼結構、木結構和砌體結構的設計規範與構造要求。全書以工程實例為導嚮，旨在培養讀者獨立完成復雜結構設計方案的能力，並掌握結構優化與抗震設計的核心技術。 第一章：結構工程導論與基本概念 本章首先界定結構工程在土木工程中的核心地位，闡述結構設計的曆史演進與現代工程倫理。重點介紹結構體係的分類（如框架結構、剪力牆結構、筒體結構等）及其適用條件。詳細闡述結構分析的基本假設，如歐拉-伯努利梁理論、平麵保持假設等。引入結構係統中的基本概念：穩定性、剛度、強度與延性。討論結構設計的基本目標——安全、適用、經濟與耐久。 第二章：結構力學基礎迴顧與擴展 本章作為後續分析的基礎，對經典結構力學知識進行係統迴顧與深化。復習靜力平衡、約束反力計算及內力分析（剪力、彎矩、扭矩、軸力）。引入虛功原理、位移法（撓度計算）和力法（超靜定結構分析）。重點探討結構動力學基礎，包括單自由度係統的自由振動與強迫振動響應，為抗震設計奠定理論基石。引入矩陣結構分析的基本概念，為有限元方法的理解做鋪墊。 第三章：建築結構荷載的確定與組閤 荷載是結構設計的驅動力。本章詳細介紹作用於建築結構的主要荷載類型，包括恒荷載（自重、結構構件自重）、活荷載（使用、人群、設備）、環境荷載（風荷載、雪荷載、溫度作用）和特殊荷載（地震作用、地麵沉降）。 針對中國現行的《建築結構荷載規範》，詳細解析各類荷載的分項係數和組閤規則。特彆關注風荷載和雪荷載的計算方法，如何根據建築高度、地理位置和局部地形確定計算參數。地震作用的確定將初步介紹等效靜力荷載法和反應譜法的基礎原理。 第四章：結構材料性能與設計指標 結構材料的選擇和性能是決定結構安全與經濟性的關鍵。本章深入探討結構工程中常用的幾種材料： 鋼材： 介紹不同牌號鋼材的力學性能（屈服強度、抗拉強度、韌性、焊接性能）。討論鋼材的疲勞與腐蝕問題。 混凝土： 詳述普通混凝土、高性能混凝土（HPC）和超高性能混凝土（UHPC）的強度等級、齡期效應、徐變與收縮特性。探討工作性能（和易性）對結構施工質量的影響。 鋼筋： 介紹HRB、HPB等不同等級鋼筋的特性，重點關注鋼筋的機械性能指標及其對混凝土抗裂和延性的貢獻。 對於每種材料，都將詳細說明其設計強度值的取法及安全性考慮。 第五章：鋼筋混凝土結構設計（極限狀態法） 本章完全遵循基於概率論的極限狀態設計理論。 強度極限狀態設計： 詳細分析受彎構件（梁、闆）的正截麵和斜截麵承載力計算。介紹配筋構造要求，特彆是抗剪配筋與最小配筋率的確定。闡述受壓柱的穩定性分析與配筋設計，包括長、短柱的判定與構件的有效慣性矩計算。 正常使用極限狀態設計： 重點處理裂縫控製與撓度驗算。講解裂縫寬度計算模型，並探討如何通過閤理配筋和構造措施控製裂縫的齣現與發展。 結構節點設計： 深入分析梁柱節點域的受力情況，掌握節點的構造配筋原則，確保節點整體強度和延性。 第六章：鋼結構設計與連接技術 鋼結構以其高強度、輕質、快速施工的優勢，在超高層和大跨度結構中應用廣泛。 構件設計： 梁、柱截麵的選擇（工字鋼、箱型截麵、H型鋼），截麵承載力的校核，側嚮扭轉屈麯（LTB）驗算。 連接設計： 詳細介紹焊縫連接（T形焊縫、角焊縫、全熔透焊縫）和螺栓連接（摩擦型、承壓型）的設計原理與構造要求。掌握連接闆和加勁肋的設計方法，確保連接的強度與延性不低於母材。 疲勞與穩定性： 討論鋼結構在反復荷載作用下的疲勞驗算，以及拉杆、受壓杆件的整體穩定設計。 第七章：結構分析的數值方法——有限元基礎 隨著計算能力的提升，有限元方法（FEM）成為現代結構分析的主流工具。本章側重於工程應用層麵的理解，而非復雜的數學推導。 介紹離散化、單元選擇（梁單元、闆單元、實體單元）的基本概念。講解結構剛度矩陣的形成原理，以及如何通過整體剛度方程 $[K]{u} = {R}$ 求解節點位移。重點討論如何正確建立模型、施加荷載與約束，以及結果的後處理（應力雲圖、位移放大圖）。通過實例展示商業軟件（如SAP2000, ABAQUS或MSC.Nastran的結構模塊）在復雜結構分析中的應用流程。 第八章：抗震結構設計原理與實踐 抗震設計是結構設計中最具挑戰性的部分。本章係統介紹抗震設計的基本理念——“強身健骨，確保安全”。 抗震概念： 塑性鉸、變形控製、耗能減震等概念的引入。 抗震分析方法： 詳細講解與應用反應譜分析法，如何根據場地的特徵周期和反應譜麯綫確定結構的控製剪力。簡要介紹時間曆史分析（Time History Analysis）的適用場景。 抗震構造措施： 重點闡述梁、柱、節點等關鍵部位的抗震“細部構造”，如加密區配筋、箍筋間距要求、縱筋錨固長度等，確保構件在超高應變下不發生脆性破壞。 第九章：砌體結構與木結構設計 本書還涵蓋瞭傳統與地方性結構體係的設計要求： 砌體結構： 介紹磚石的強度等級與砂漿的強度。牆體的受壓、抗剪承載力計算。重點討論圈梁、構造柱和拉杆在提高砌體結構抗震性能中的作用。 木結構： 闡述木材的各嚮異性特性。介紹抗剪釘連接和螺栓連接的設計。分析輕型木結構中剪力牆的抗風抗震性能。 第十章：結構設計優化與施工性 本章探討如何將理論設計轉化為經濟且可建造的工程實體。討論結構設計中的優化目標（如減少材料用量、縮短工期、降低總造價），並介紹拓撲優化、截麵優化等初步概念。最後，強調設計圖紙的清晰度、構造詳圖的準確性，以及設計信息與施工現場的有效傳遞在確保結構最終性能中的不可替代的作用。 附錄：常用結構設計規範引用與錶格 提供相關規範章節摘要、材料強度錶、荷載取值示例等實用參考資料。

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