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出版者:辽宁美术

作者:单德林

出品人:

页数:88

译者:

出版时间:2007-8

价格:37.80元

装帧:

isbn号码:9787531438328

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建筑结构工程基础 第一章 绪论：工程的基石与时代的脉络 本教材旨在为土木工程、结构工程及其相关专业的学生构建坚实的基础知识体系，深入剖析工程结构的基本原理、受力特性、材料性能及其在实际工程中的应用。我们深知，结构工程不仅是力学与数学的精妙结合，更是对安全、经济与美学三重责任的承担。 1.1 结构工程的历史沿革与现代挑战 追溯自古罗马的拱券技术到工业革命后的钢筋混凝土革新，结构工程始终与人类文明的进步紧密相连。本章将系统梳理结构工程从经验积累到科学严谨的演变过程，探讨当代社会对结构工程提出的新要求，例如超高层建筑、大跨度空间结构、抗震与抗风设计的复杂性，以及可持续发展理念在结构设计中的融入。我们将聚焦于理解结构体系的内在逻辑，而非仅仅停留在公式的记忆上。 1.2 工程结构的基本分类与功能需求 结构体系的多样性是工程魅力的体现。本节将详细介绍按材料划分的结构类型（如钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构及新型复合材料结构），并按功能划分的结构（如桥梁、隧道、水工结构、构筑物等）。核心在于理解不同结构形式如何响应外部荷载，以及结构设计如何满足安全性（抵抗破坏）、适用性（控制变形和振动）和耐久性（抵抗环境侵蚀）的基本要求。 1.3 结构设计的基本原则与规范体系 结构设计并非随心所欲的创造，而是必须在严格的规范约束下进行的理性活动。本章会介绍极限状态设计法（承载能力极限状态与正常使用极限状态）的核心思想，解析设计荷载的确定（恒载、活载、风荷载、雪载、地震作用等）及其组合原则。同时，我们将引导学生建立尊重工程规范的职业素养，理解规范背后的力学依据和安全哲学。 --- 第二章 结构力学基础：静力平衡与内力分析 结构力学是工程结构的语言，是分析结构内部受力状况的科学。本章是后续所有结构设计计算的理论基石。 2.1 刚体平衡原理与自由体图的绘制 深入讲解空间力系平衡方程，强调对复杂结构进行隔离体分析（绘制自由体图）的系统方法。重点训练学生如何准确判断结构或构件的约束反力，为后续的内力计算打下扎实基础。 2.2 内力计算方法：截面法与积分法 系统介绍梁、桁架、框架结构中轴力、剪力、弯矩的计算。重点剖析截面法在复杂节点和连续梁中的应用技巧。对于简单体系，引入内力随荷载分布变化的微分方程关系，理解剪力与弯矩图的内在联系。 2.3 桁架结构分析 专门探讨桁架结构——一种高效传递轴向拉、压力的结构形式。详细讲解节点位移法（或称虚功法在确定节点力中的简化应用）和结点荷载法，重点分析简支桁架和多层桁架的内力求解流程，并讨论桁架的几何变化对内力分布的影响。 2.4 几何性质：截面惯性矩与面积矩 梁的弯曲变形和强度计算高度依赖于其横截面的几何特性。本节详细推导和应用面积惯性矩、面积矩（静矩）的概念，并熟练运用平行轴定理，为理解应力分布和挠度计算做准备。 --- 第三章 材料力学核心：应力、应变与本构关系 结构安全性的实现依赖于工程材料的可靠性能。本章深入探讨材料在受力下的微观响应和宏观行为。 3.1 应力分析：正应力与剪应力 全面阐释应力的概念，定义正应力（拉伸、压缩、弯曲）和剪应力（剪切、扭转）。通过柯西应力原理，理解应力是作用于一个微小面元上的内力密度。 3.2 应变与本构关系：胡克定律与弹性模量 介绍线弹性范围内应变的概念，并重点阐述应力与应变之间的线性关系——胡克定律。引入杨氏模量（弹性模量）、泊松比等材料参数，并讨论各向同性材料的本构方程。 3.3 材料的强度、刚度与稳定性 探讨材料的屈服、抗拉强度、极限强度等强度指标。引入刚度概念，理解结构抵抗变形的能力。最后，初步引入压杆的失稳问题，为后续的整体稳定性分析埋下伏笔。 3.4 组合应力分析：莫尔圆与主应力 这是从二维应力状态过渡到三维应力状态的关键步骤。详细讲解莫尔圆的几何意义及其在求解任意斜截面上的应力分量。重点掌握主应力概念，理解结构中最大和最小正应力的方向及其大小，这是判断材料是否破坏的依据。 --- 第四章 结构变形与位移计算 结构除了不能破坏，还必须在规定的使用条件下保持足够的刚度。 4.1 变形的基本概念与虚功原理 阐述结构变形的类型（位移与转角）。核心引入虚功原理（或等价的单位力法），作为计算复杂结构位移的通用工具。重点练习如何建立虚设荷载与结构变形之间的能量关系。 4.2 梁、刚架和拱的位移计算 系统应用积分法（弯矩-位移法）和虚功法计算梁、刚架和拱的挠度与转角。详细分析弯矩图对变形的控制作用，并探讨温度应力和制造误差对结构位移的影响。 4.3 桁架的位移与位移的互易性 针对桁架结构，推导基于轴向应变能的位移计算公式。介绍贝蒂定理（互易定理）在结构分析中的应用，理解力与位移之间的线性互易关系，这对于某些加载情况的分析尤为高效。 --- 第五章 超静定结构的分析 在工程实践中，大部分结构都是超静定的，即仅凭静力平衡方程无法确定所有内力。 5.1 静定与超静定结构的判别 清晰界定静定结构与超静定结构的定义，掌握判断结构自由度与冗余约束数的方法。 5.2 荷载效应的分析：选择基本体系与补充方程 详细介绍超静定结构分析的核心思想：引入多余未知量，通过建立变形协调方程来求解。重点讲解“力法”（或称位移调整法）的应用，如何选择最合理的基本静定体系，并准确计算超静定结构的超静定力。 5.3 连续梁和框架结构的力法分析 通过大量的算例，演示连续梁和简单框架在固定端弯矩、铰接端弯矩等不同边界条件下的力法求解过程，强调在超静定体系中，内力重新分配的内在机理。 5.4 影响线与影响面的概念 介绍影响线（针对一维结构如梁、桁架）和影响面（针对二维结构如板）的概念，理解它们在确定移动荷载下结构最大内力（如活载作用下的最大弯矩）中的重要性。 --- 第六章 结构稳定性的初步探讨 结构失稳是灾难性的，本章初步介绍构件在受压时的屈曲问题。 6.1 杆件失稳的基本概念 区分结构破坏的模式（强度破坏与稳定性破坏）。重点分析细长压杆在轴向压力作用下的临界失稳现象。 6.2 欧拉公式的推导与应用 详细推导理想压杆的欧拉临界力公式，讨论有效长度系数（或称长度系数）的概念，并理解其对不同端部约束条件结构的实际意义。 6.3 超静定结构稳定性 简要介绍当结构整体或部分构件处于超静定状态时，稳定性分析的复杂性，为后续学习高级结构稳定性理论打下基础。 --- 第七章 钢筋混凝土结构的基本构件受力分析 7.1 钢筋混凝土材料的特性与配合比 介绍钢筋与混凝土的力学性能差异，理解二者的协同工作机理。初步探讨影响混凝土强度和耐久性的主要因素。 7.2 钢筋混凝土受弯构件（梁）的计算 运用平截面保持假设，详细分析钢筋混凝土梁在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的受力特点。重点讲解单筋、双筋截面的受拉、受压破坏模式及截面承载力的设计计算方法。 7.3 钢筋混凝土受压构件（柱）的稳定性与强度 分析柱在轴压力和弯矩共同作用下的承载力。讨论短柱和长柱的差异，并引入柱的偏心受压计算方法。 --- 第八章 钢结构的基本特点与连接设计 8.1 钢材的性能与结构形式 分析钢材的高强度、高韧性及优良的延展性。对比钢结构与混凝土结构的优劣势，介绍常见的钢结构形式（如桁架、框架、网架）。 8.2 钢结构连接的基本原理 连接是钢结构的薄弱环节。详细介绍螺栓连接和焊接连接的基本要求、受力机理和强度验算方法。重点分析螺栓的承压和抗剪计算，以及焊缝的类型和布置原则。 8.3 钢梁与钢柱的承载力设计 讲解钢梁的局部和整体失稳问题，重点进行梁的强度验算和刚度验算。对钢柱，分析其在轴压作用下的承载力计算，强调有效长度的概念对钢柱设计的重要性。 --- 附录 A：常用结构材料的力学性能数据表 附录 B：结构荷载取值参考标准 附录 C：常用截面几何性质速查表

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这本书的装帧设计简直让人眼前一亮，封面那种略带复古的米白色纸张，摸上去有种恰到好处的纹理感，不像现在很多教材那样追求光鲜亮丽的塑料感。内页的纸张选择也非常考究，哑光处理，即便是长时间对着看，眼睛也不会觉得特别疲劳。字体排版方面，作者显然是花了不少心思，正文和图注的字号比例拿捏得非常精准，阅读起来毫不费力。更值得称赞的是，书中的插图和图示，无论是线条的粗细还是墨色的深浅，都保持了极高的一致性和专业水准，感觉像是出自一位经验老到的艺术家之手。整体来说，这本书从包装到内容的呈现方式，都透露出一种对艺术创作本身应有的敬意和匠心精神。随便翻开任何一页，都能感受到设计者对“视觉美感”这个核心概念的深刻理解，这远超出了一个普通教程应该提供的范畴，它更像是一件可以收藏和反复品读的艺术品，让人在学习技法的同时，也能享受到视觉上的愉悦。这本书的纸张印刷质量，特别是对细节的捕捉能力，非常出色，那种微妙的过渡和光影变化，在实体书中得以完美再现，这在电子版中是绝对无法体验到的。

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坦白地说，我是一个对复杂概念容易感到挫败的学习者，尤其是涉及到需要长期坚持和大量练习的领域。这本教程最成功的地方，我认为是它将那些令人望而生畏的专业术语，转化成了一套极其友好的操作流程。它似乎深知初学者的心理障碍，每引入一个新概念，都会立刻配上一个“微型挑战”——通常只需要五分钟就能完成，但能立刻让你对刚学到的知识点产生即时反馈。比如，在讲解阴影铺陈时，它没有直接要求你画一个复杂的静物，而是让你用三种不同浓度的铅笔，在不同角度的光照下，快速描绘一个圆柱体的光影变化，这种小步快跑的教学方法，极大地降低了我的焦虑感。而且，书中的步骤分解图，不是那种冷冰冰的、电脑合成的示意图，而是带着明显的笔触痕迹，仿佛作者正在你身边手把手地示范。这种人情味十足的教学风格，让我感觉不是在被动接受知识灌输，而是在与一位耐心的导师进行对话。

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我最近在学习一些关于空间感的构建方法，尝试过好几本市面上的速写教材，但说实话，很多都停留在基础的几何体拆解和透视规则的罗列上，缺乏那种“活的”引导。然而，这本书（我指的是目前正在研读的这本）的叙事逻辑却非常高明。它不是简单地告诉你“该怎么画”，而是引导你去“怎么看世界”。比如，它在讲解物体结构时，会穿插一些关于光线如何在不同材质表面反射和折射的物理学小知识，用一种非常易于理解的方式来解释复杂的视觉现象。我特别喜欢它其中关于“动态平衡”的那一章，作者没有用僵硬的线条来定义结构，而是强调了物体内部的张力和重量感，这对于我理解人物动态和建筑结构的内在逻辑帮助极大。读完这部分内容，我再去看那些大师的作品时，突然能捕捉到他们处理边缘和转折时那种潜意识中的“呼吸感”，而不是生硬的几何拼凑。这种从宏观哲学到微观笔触的层次感递进，是其他教材中鲜有提及的，让学习过程充满了发现的乐趣，而不是机械的模仿。

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我对这本书的“结构性”评价非常高。很多教程往往在“基础篇”和“进阶篇”之间存在一道巨大的鸿沟，让人学完基础后，突然找不到方向。但这本书巧妙地通过一系列“主题模块”来构建知识体系。比如，当基础线条和形态训练结束后，它立刻无缝衔接到“材质表现”模块，紧接着便是“场景氛围营造”。这种平滑的过渡，使得学习者可以根据自己的兴趣点灵活选择深入的方向，而不是被单一的线性路径所束缚。我个人特别欣赏它对“留白”艺术的强调，在讲解完如何填充细节之后，作者花了大篇幅来讨论“不画什么”的重要性，这在强调“多画多练”的速成类书籍中是极其罕见的。这种辩证的思维训练，迫使我开始思考画面整体的呼吸感和信息密度，极大地提升了我对设计构图的理解深度。可以说，它不仅教你如何把东西画“满”，更教你如何把东西画“好”。

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从一个资深设计师的角度来看，这本书在信息密度和实用性之间找到了一个近乎完美的平衡点。它没有过多地陷入学院派的理论泥潭，也没有为了迎合市场而沦为肤浅的“快速技巧”手册。书中对不同媒介的探讨，尤其是对数位板绘画笔设置的细微调整对最终效果的影响分析，体现了作者对当前设计工作流程的深刻洞察。例如，它对比了传统素描中“排线”和数位绘画中“笔刷动态”的处理方式，并给出了在两者之间切换时的思维转换建议，这对于需要跨界工作的从业者来说，是极具参考价值的宝贵经验。更重要的是，它反复强调的“设计思维”远超出了单纯的“美术技能”范畴，它鼓励读者去分析需求的本质，去用视觉语言解决实际问题，这才是衡量一个教程是否真正优秀的终极标准。这本书无疑提供了一个坚实的基础平台，让学习者能够自信地将所学技能应用到更复杂的实际项目中去。

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