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《建筑结构设计原理与实践》 内容提要 本书系统阐述了现代土木工程领域中结构设计的基本理论、方法与工程应用，旨在为土木工程专业学生、结构工程师以及相关技术人员提供一本全面、深入且兼具实践指导意义的参考资料。全书内容涵盖了从材料力学基础到复杂结构体系分析与设计的全过程，重点突出结构的安全性、适用性、经济性与耐久性设计原则。 第一章：结构设计基础与材料本构关系 本章首先界定了结构设计的范畴与基本目标，探讨了在不同荷载作用下结构响应的确定性与概率性分析方法。随后，详细介绍了结构设计中常用的结构材料，包括钢材、混凝土及其新型复合材料的力学性能、本构模型及其在工程设计中的应用。重点分析了材料在应力、应变状态下的非线性行为，如混凝土的开裂、钢材的屈服与强化机制。同时，阐述了基于性能的设计（Performance-Based Design）的基本理念，将材料性能与结构整体的抗力水平建立起清晰的联系。讨论了材料强度、模量的取值原则以及对环境因素（如温度、腐蚀）的敏感性。 第二章：结构分析的基本方法与工具 本章深入探讨了结构力学的核心内容，这是进行结构设计的理论基石。首先回顾了静定与静不定结构的平衡条件与位移计算方法，引入了结构分析中的虚功原理、互等定理及挠度指标法。随后，重点讲解了矩阵结构分析法，包括位移法和力的经典表达形式，并过渡到现代有限元分析（Finite Element Method, FEM）的基础。详细解析了杆件单元、梁单元的刚度矩阵的建立过程，并讨论了在求解大型结构体系时，如何处理边界条件、荷载施加与结果后处理。特别关注了非线性分析（几何非线性和材料非线性）在现代工程设计中的地位与应用，强调了软件工具（如SAP2000, ETABS, ABAQUS等）在实际工程计算中的正确使用与结果判读。 第三章：极限荷载与抗裂度设计 本章聚焦于结构构件的承载力极限状态和使用极限状态设计。在承载力设计方面，详细阐述了各种构件（梁、柱、板、剪力墙）在轴压、弯曲、剪切及扭转作用下的抗力计算，严格遵循塑性理论与截面承载力公式。对于钢筋混凝土结构，深入剖析了受拉区、受压区的应力分布，并对构件的破坏模式（脆性破坏与延性破坏）进行了对比分析。在使用极限状态设计中，重点探讨了正常使用条件下的变形控制（挠度验算）和裂缝宽度控制的设计方法，解释了如何通过刚度设计来限制长期荷载和短期荷载引起的位移和裂缝发展，确保结构的适用性和耐久性。 第四章：预应力结构设计原理 预应力混凝土技术是现代大跨度结构和高耐久性结构的关键技术之一。本章系统介绍了预应力设计的理论基础，包括预应力的产生机理、应力损失的计算模型（短期与长期损失）、以及预应力筋的布置与锚固技术。详细分析了预应力构件在不同受力阶段（锚固阶段、使用阶段）的应力状态，并给出了预应力梁的极限抗弯承载力计算方法。此外，本章还涵盖了后张预应力体系与先张预应力体系的工艺区别，以及预应力结构在桥梁、高层建筑中的应用案例分析。 第五章：钢结构设计与连接技术 本章专注于钢结构的分析与设计，突出钢材的高强度、高延性和施工便捷性优势。内容涵盖了钢材的性能、型钢的截面特性以及连接节点的构造设计。重点讲解了钢结构抗剪、抗弯、抗压构件的设计校核，特别是针对细长柱的稳定性问题（局部失稳与整体失稳）。连接部分是钢结构设计的核心，本章详尽分析了焊缝连接和螺栓连接的设计计算方法，包括承压承载力、抗剪强度及疲劳验算。此外，探讨了钢-混凝土组合结构在提高整体性能方面的优势与设计要点。 第六章：砌体结构与基础工程设计 本章介绍了砖石结构与砌体结构的设计规范与抗震措施。针对砌体材料的力学特性，阐述了墙体、柱在垂直和水平荷载作用下的稳定性和抗压设计。基础工程部分是结构安全的重要保障，本章详细介绍了浅基础（独立基础、条形基础、筏板基础）和深基础（桩基础）的设计原理。包括地基承载力的确定、基础沉降计算以及抗倾覆、抗滑移验算。对复杂地质条件下的基础设计，如软土地基处理、大体积混凝土基础的温度应力控制进行了探讨。 第七章：结构抗震设计理论与方法 抗震设计是现代结构设计中不可或缺的部分。本章从地震波的特性出发，阐述了地震荷载的产生机理和作用方式。重点介绍了结构动力反应分析的基本概念，如自由振动、模态分析。随后，详细介绍了抗震设计的两种主要方法：反应谱法（适用于规则结构）和时程分析法（适用于复杂结构）。在抗震构造措施方面，强调了“强柱弱梁”、“大震不倒、小震可修”的设计理念，深入讲解了剪力墙、支撑结构以及屈服耗能元件在抗震设防中的作用。 第八章：结构施工、质量控制与寿命维护 结构设计必须充分考虑施工的可行性和后期的维护要求。本章讨论了从设计图纸到现场施工的转化过程，包括施工顺序对结构应力状态的影响（如临时支撑、分阶段施工）。强调了施工过程中的质量控制要点，如混凝土的浇筑与养护标准、钢筋的保护层厚度、焊接质量的无损检测。最后，探讨了结构的长期性能维护，包括耐久性评估、疲劳损伤监测以及既有结构的评估与加固修复技术，确保结构全生命周期的安全与经济效益。 附录 附录包含国内外常用结构设计规范的摘要、常用结构构件的截面特性表、以及结构荷载取值参考指南。 本书特点： 理论与实践紧密结合： 深度挖掘理论公式背后的物理意义，并辅以大量的工程实例和设计图示。 覆盖面广： 涵盖了从传统材料到新型结构体系的全面设计知识。 强调性能化设计： 引导读者超越单纯满足规范的最低要求，向优化结构性能方向发展。 工具导向明确： 阐述了利用先进计算工具进行复杂结构分析的必要性和技巧。 本书适合作为高等院校土木工程、结构工程专业本科及研究生教材、参考书，同时也是注册结构工程师及从事工程设计、施工和管理人员的专业工具书。
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