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出版者:科学出版社

作者:杨俊

出品人:

页数:252

译者:

出版时间:2003-8

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030112231

丛书系列:

图书标签:

• 土木工程
• 工程测量
• 测量学
• 建筑工程
• 工程技术
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• 工程

《结构力学基础与应用：从理论推导到工程实践》 图书简介 一、 概述：结构力学的核心地位与本书的定位 《结构力学基础与应用：从理论推导到工程实践》是一本旨在系统、深入地介绍和阐述经典结构力学基本原理、分析方法及其在现代土木工程领域实际应用的高等教材及专业参考书。本书深刻认识到，结构力学作为连接理论力学与结构设计之间的桥梁，是所有从事土木、交通、建筑工程及相关领域专业人员的基石。 本书的编写立足于“理论的严谨性”与“应用的直观性”的完美结合。我们避免了过于繁琐的纯数学推导，而是将重点放在物理概念的清晰阐述、基本假设的合理性分析，以及如何将抽象的数学模型转化为解决实际工程问题的有效工具上。本书旨在培养读者形成坚实的结构思维，掌握从静力平衡到复杂的超静定结构分析的全套技能。 二、 内容深度与广度：体系构建的逻辑脉络 本书内容结构经过精心设计，遵循从简单到复杂、从静力到动力、从经典到现代的逻辑递进关系，共分为七大部分，确保读者能够构建一个完整且连贯的知识体系： 第一部分：绪论与基本概念 本部分首先界定结构力学的研究范畴、基本假设（如线弹性、小变形假设等）及其在工程中的适用条件。详细介绍了力的基本概念，应力（Normal Stress, Shear Stress）和应变（Normal Strain, Shear Strain）的定义、测量方式及其相互关系。重点讲解了平面图形的几何性质，包括面积矩、惯性矩、截面模量等，这些是后续所有截面分析的基础。 第二部分：结构的几何特性与内力分析 深入探讨结构的稳定性与几何组成。系统阐述了桁架、框架、拱和悬链线的几何不变性与可变性判断（即位移法和力法的基础）。随后，详细推导了杆件的内力（轴力、剪力、弯矩和扭矩）的平衡方程，并教授如何运用截面法和会缩法，精确地绘制各种荷载工况下的内力图（SFD, BMD, TMD）。特别强调了这些图形的物理意义和相互之间的微分关系。 第三部分：结构的基本变形分析与几何关系 本部分是理解结构响应的关键。详细阐述了材料的本构关系（胡克定律），以及应力-应变关系在二维和三维情况下的描述。重点分析了梁的挠度和转角的几何关系，推导出著名的挠曲线微分方程（$EIfrac{d^2v}{dx^2} = M(x)$），并详细讲解了如何应用积分法（双重积分法、参数法）求解静定梁的变形。 第四部分：经典分析方法——位移法与力法 这是本书的核心与难点所在。 力法（Flexibility Method/Force Method）：系统讲解了超静定结构分析的理论基础——“位移协调条件”。详细阐述了单位力法的原理与应用，构建了超静定结构的荷载效应与多余约束力的关系式，并教授如何处理轴向力、剪力和弯矩共同作用下的复杂超静定体系。 位移法（Stiffness Method/Displacement Method）：着重于从位移（转角和位移）的角度建立平衡方程。详细介绍单元刚度矩阵的推导，以及如何通过整体坐标系转换，建立结构的整体刚度方程 $mathbf{F} = mathbf{K}mathbf{D}$。重点演示如何求解超静定框架的节点位移和内力，为后续的有限元分析奠定基础。 第五部分：复杂结构与特殊构件的分析 本部分将分析方法扩展至更复杂的工程实际： 影响线与影响面：详细讲解了影响线（Influence Line）的构建与应用，特别是用于确定移动活载作用下的结构最不利效应（最大弯矩、最大剪力）。同时，引入影响面的概念，用于分析双向或多向荷载作用下的板结构简化分析。 拱与框架的分析：专门讨论了三铰拱的平衡条件和线荷载下的内力分析。对无铰或双铰框架，系统展示如何结合位移法与力的叠加原理进行求解。 接触应力与压杆稳定性：简要介绍接触面的应力分析（如两个圆柱接触），并深入探讨了欧拉公式及其适用范围，讲解了临界力的概念、偏心受压杆件的分析，这是结构抗失稳设计的基础。 第六部分：能量原理在结构分析中的应用 本部分从能量的角度提升对结构响应的理解，是连接理论和高级分析（如有限元）的桥梁。系统讲解功和余变形的原理，详细推导并应用虚功原理（Principle of Virtual Work）、互等定理（Betti's Reciprocal Theorem）。重点演示如何利用莫尔定理（Castigliano's Theorems）快速、准确地计算静定和超静定结构的位移和转角，显著提高计算效率。 第七部分：结构分析的现代视角——矩阵分析简介 面向现代工程计算的需求，本部分简要介绍了结构力学的矩阵化表达方式。回顾整体刚度矩阵的形成过程，展示如何将前述的位移法原理，抽象为计算机可以处理的矩阵方程。虽然不深入有限元方法，但通过这一章节，读者能清晰地认识到结构力学在数字化分析中的基础地位。 三、 本书的教学特色与优势 1. 强调物理图像优先：每种分析方法（如力法、位移法）的引入，都首先建立在清晰的物理概念和力学假设之上，避免将读者直接抛入代数运算的海洋。 2. 丰富的工程算例：书中配有大量源自实际工程背景的例题与习题，这些算例的复杂度和参数设计贴近规范要求，确保学生能将所学知识直接转化为解决实际问题的能力。 3. 系统化的解题步骤：对于超静定结构的分析，本书提供了一套标准化的、可重复的解题流程（如力法四步法、位移法五步法），帮助初学者建立清晰的思维框架。 4. 理论与实践的平衡：本书旨在培养的不是只会套公式的计算员，而是能理解结构受力机制、能对分析结果进行批判性判断的工程师。 四、 适用读者对象 本书主要面向土木工程、结构工程、交通工程、建筑学等相关专业本科高年级学生及研究生，可作为结构力学课程的教材或参考书。同时，对于需要回顾或系统学习结构力学基础知识的工程技术人员，本书也是一本优秀的专业进阶读物。 结语 掌握结构力学，即是掌握了工程安全与效率的“语言”。《结构力学基础与应用：从理论推导到工程实践》力求在严谨的科学性与工程的实用性之间找到最佳平衡点，引领读者全面掌握这门不可或缺的核心工程学科。

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从学术深度上审视，这本书无疑是卓越的。它的理论基础构建得极其严谨，尤其是在**“国家空间参考系统与工程坐标系的转换”**这一部分，展现了作者深厚的专业功底。很多教材往往会简单提及国家标准，但这本著作却详细梳理了**从WGS-84椭球坐标到地方平面坐标系（如兰伯特投影或高斯-克吕格投影）之间，涉及到的投影转换、高程基准面选择以及高程拟合的数学模型**。它甚至引用了最新的国家测绘规范作为理论依据，并辅以详细的数学推导过程，这对于从事高精度工程测量或国家大型项目报验的专业人员来说，是不可或缺的深度知识储备。我尤其欣赏作者对**最小二乘平差法的“整体最优解”**概念的阐释，它不仅仅是一个计算工具，更是一种系统优化思想的体现。书中对**平差模型的建立、权值分配的原则**进行了哲学层面的探讨，帮助读者理解为什么某些测量数据即使看起来“差不多”，但在整体精度要求下，仍然需要被系统地调整。这本书为读者提供了一个从“会用工具”到“理解工具本质”的飞跃，是提升理论素养和解决非常规测量难题的利器。

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我对这本书的评价可能需要从一个侧重实践操作的角度来展开。作为一个常年在一线跑图的测量员，我最看重的是理论如何转化为手中的仪器操作和实际的计算表格。这本书在这方面做得非常扎实。比如，关于**高程测量的精度控制**部分，书中没有停留在传统的往返水准测量计算上，而是详细阐述了如何根据**基线长度、温度变化和地球曲率改正**来编制一份详细的测量作业指导书。特别是对**自动安平水准仪的校核与日常维护**的步骤描述，细致到连更换电池后需要进行的**常数归零**操作都有明确的图示指导，这对于保障测量数据的源头质量至关重要。此外，书中对**地下管线探测与测绘**的章节，让我找到了解决实际难题的钥匙。它不仅介绍了探地雷达（GPR）的基本原理，还清晰地列出了在复杂城市环境下，如何通过**多重反演技术**来提高对埋深和材质的判断准确率，避免了施工中的“盲挖”风险。这本书的实用价值高到令人惊叹，它更像是一本“现场手册”而不是“理论教材”，很多章节我直接打印出来，作为施工阶段的随身参考。它的每一条公式、每一个参数设置，背后都有清晰的工程背景支撑，让人用起来心里有底。

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说实话，我原本对这种技术手册类的书籍抱有较高的戒心，总觉得内容会像字典一样干涩难懂，但《土木工程测量》彻底颠覆了我的这种刻板印象。这本书的叙事风格非常具有“工程师的理性之美”，它不追求华丽的辞藻，而是用最精准、最无可辩驳的逻辑链条来构建知识体系。我特别欣赏作者在处理**“工程控制网的布设与加密”**这一核心内容时的处理方式。他不仅仅是告诉我们应该使用哪种测量仪器（比如全站仪或水准仪），而是深入探讨了在不同地质条件、不同视线遮挡情况下，如何基于**最小二乘原理**来优化控制点的空间分布，确保整个测绘成果的几何精度和可靠性。书中对**三维激光扫描技术**的介绍尤为详尽，详细对比了不同扫描模式在城市更新项目和文物保护工程中的适用性，甚至还涉及了扫描数据的**点云配准与后处理技术**，这一点在很多同类教材中是很少被深入探讨的。阅读这本书的过程，更像是一次与经验丰富的总工进行深度对话，他会引导你思考“为什么这样做”，而非仅仅是“怎么做”。它真正培养的是一种**“测量思维”**，即对空间关系、几何约束和精度指标的敏感度。这本书的内容更新速度也让人惊喜，感觉紧跟行业前沿，对BIM（建筑信息模型）与测量数据的集成应用也有所涉及，非常适合需要将传统测量技能与数字化建造接轨的专业人士。

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**书籍名称：《土木工程测量》** 这本书的装帧设计得相当大气，封面选用了沉稳的深蓝色调，配上简洁有力的白色字体，一眼看上去就给人一种专业、可靠的感觉。我是在一个朋友的推荐下接触到这本书的，当时正值我准备考取某项行业证书，急需一本内容全面且条理清晰的参考资料。拿到书后，我立刻被它那详尽的目录结构所吸引。它并非那种枯燥的理论堆砌，而是将复杂的测量原理和实际应用场景巧妙地结合在了一起。特别是关于**“现代大地测量技术在大型基础设施建设中的应用”**这一章节，作者引入了大量的案例分析，从**GNSS（全球导航卫星系统）**在桥梁大跨度控制中的精度要求，到**无人机倾斜摄影测量**在地形建模上的效率提升，讲解得深入浅出。我印象最深的是其中关于**误差来源与数据平差**的论述，它没有停留在基础的数学公式推导上，而是通过一系列工程实例，清晰地展示了如何在实际施工中识别并最小化系统误差和随机误差，这对于我们项目现场的工程师来说，简直是雪中送炭的宝贵经验。这本书的排版也值得称赞，图文并茂，许多复杂的工作流程图都用清晰的流程图和示意图来表达，即使是初次接触这些高级技术的学习者，也能快速抓住核心要点。总而言之，这本教材的广度与深度都达到了一个很高的水准，是值得案头常备的工具书。

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这本书的知识体系构建有一种清晰的“螺旋上升”感，非常适合需要系统性学习的读者。它首先打下坚实的几何光学和误差理论基础，然后循序渐进地过渡到具体的仪器操作，再上升到复杂的工程应用。我注意到一个很有趣的特点，那就是它在介绍**“曲线要素的精确测设”**时，没有采用传统的坐标放样法，而是巧妙地引入了**“曲率半径与转角法的结合运用”**，尤其是在修建高速公路或铁路的线路上，这种方法大大简化了现场放样时的迭代计算，提高了工作效率。此外，书中对**变形监测技术**的介绍也相当超前。它不仅涵盖了传统的沉降监测和位移监测，还详细介绍了**光纤光栅传感技术和物联网（IoT）在结构健康监测中的应用**，将传统的“定期测量”转变为“连续实时反馈”。这种面向未来的视角，让这本书不仅仅是回顾现有技术的工具书，更是一本引领我们思考未来测量工作形态的指南。它用非常清晰的脉络，将测量技术置于整个土木工程生命周期的宏大背景中进行审视，使得读者在学习具体技术的同时，也能建立起对整个工程质量控制体系的宏观认知，实属难得。

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