平面构成原理与设计应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:武汉大学

作者:李中扬

出品人:

页数:149

译者:

出版时间:2008-1

价格:37.00元

装帧:

isbn号码:9787307059351

丛书系列:

图书标签:

• 平面构成
• 设计原理
• 视觉设计
• 艺术设计
• 设计应用
• 构成要素
• 色彩构成
• 形式美学
• 设计基础
• 平面设计

建筑几何的奥秘：结构与形态的交织 图书名称：结构几何与空间秩序：从基础理论到现代实践 内容简介： 本书旨在深入探讨结构几何在建筑设计与工程实践中的核心地位与演变脉络。它不仅是一部关于纯粹几何原理的教科书，更是一本连接抽象数学概念与具体建筑形态构建的实践指南。全书以严谨的逻辑和丰富的案例，系统梳理了点、线、面、体在三维空间中的相互关系，并着重阐释这些基础元素如何共同构建出稳定、高效且富有美感的建筑结构。 第一部分：几何基础与建筑的语言 本部分聚焦于结构几何的理论基石，为理解后续的复杂应用打下坚实的基础。 第一章：欧几里得空间的回溯与拓展 本章首先回顾了我们所依赖的欧几里得三维空间体系，明确了坐标系、向量和变换在描述结构位置和运动中的基本作用。随后，引入非欧几何的初步概念，探讨在特殊曲面（如双曲面和椭球面）上，如何重新定义“直线”和“平面”，这对理解曲面结构（如壳体和张拉结构）的应力分布至关重要。我们详细分析了等距变换、相似变换和仿射变换在建筑模型缩放、投影和透视生成中的应用，强调了保持几何关系不变性在结构分析中的重要性。 第二章：拓扑学的引入与空间连续性 结构并非孤立的构件集合，而是具有特定连接性的整体。本章引入基础拓扑学概念，如邻接、边界和连通性。通过分析建筑的“骨架图”（Skeletal Graph），我们能够脱离精确的尺寸和角度，专注于连接的逻辑。这对于早期概念设计阶段的构型选择尤为关键。例如，如何通过调整连接点（节点）的数量和方式，来控制结构的整体刚度，以及理解“零钱换位”原理在优化网格结构中的潜力。 第三章：离散化与单元建模 现代结构分析几乎完全依赖于将连续体分解为有限单元（Finite Elements）。本章深入探讨了如何将复杂的几何体（如梁、板、壳）进行有效的离散化。我们详细比较了四面体单元、六面体单元以及壳单元在精度、计算效率和处理几何复杂性上的优劣。特别关注了网格生成（Meshing）的质量控制，糟糕的网格如何导致结构分析结果的严重偏差，以及如何利用几何优化算法来改善网格质量。 第二部分：形态生成与结构效率 本部分将理论几何应用于实际的建筑形态生成，探讨结构效率与形式美学的统一。 第四章：多面体与复杂曲面的张力平衡 本章聚焦于多面体几何在桁架、网壳和晶体结构中的应用。我们不仅分析了正多面体（柏拉图立体）的内在对称性，更侧重于半正多面体和阿基米德立体作为复杂结构节点配置的基础模型。随后，讨论了曲面几何在薄壳结构设计中的作用。通过对高斯曲率和平均曲率的计算分析，我们揭示了鞍形曲面和球形曲面在承载均匀压力或荷载时所展现出的天然结构优势。对蒙日投影和拉普拉斯方程在曲面展开中的应用进行了详细阐述。 第五章：参数化生成与形态优化 随着计算工具的进步，几何的生成不再是手工绘制的过程，而是通过算法驱动。本章系统介绍了参数化设计中常用的几何工具集，如L-系统、分形几何以及基于磁力场或弹簧系统的自组织形态生成。重点分析了如何在参数空间中定义结构约束（如最大挠度、最小材料用量），并利用梯度下降或进化算法来搜索满足这些约束的最优几何形态。例如，如何通过迭代调整悬索或膜结构的几何形状，以实现最佳的张力分布，从而最小化结构自重。 第六章：空间网格与次级结构：仿晶体排列 本章探讨了如何将重复的几何单元排列起来，形成具有整体稳定性的空间网格结构。我们深入研究了三向、四向以及更高阶的晶格结构，如体心立方（BCC）和面心立方（FCC）的变体在建筑中的应用。分析了如何通过引入非正交轴线或使用准晶体（Quasicrystal）的排列规则，来打破传统周期性网格的固有弱点，从而在保持高度重复性的同时，提高结构的各向同异性（Anisotropy）适应性。 第三部分：几何在复杂系统中的应用与挑战 本部分关注前沿领域，探讨结构几何如何应对现代建筑中遇到的非线性、多尺度问题。 第七章：非线性几何与屈曲分析 当结构构件的位移或转动变得不可忽略时，线性几何模型就会失效。本章专门处理几何非线性问题。重点分析了细长杆件在受压状态下的屈曲行为，如何利用本征模式（Eigenmodes）来预测临界荷载，以及如何通过引入几何预弯或预扭来稳定结构。此外，探讨了在复杂自由曲面结构中，荷载作用下产生的几何刚度矩阵的构建方法。 第八章：多尺度建模与自相似结构 现代建筑往往由宏观框架和微观填充单元构成的多尺度系统。本章讨论了如何利用自相似几何（如分形结构）来设计既轻质又高强度的材料和构件。通过 Homogenization（均质化）方法，我们将微观尺度的几何单元的力学响应，映射到宏观尺度的有效刚度矩阵上，从而实现对具有复杂内部结构的结构系统的精确分析和设计。 第九章：动态响应与时间几何 结构不仅在空间中存在，也在时间中演化。本章将时间维度纳入几何分析。研究了在地震或风荷载下的结构振动模式，即模态分析。模态的频率和形状本质上是结构几何形态的固有属性。最后，本章展望了实时反馈控制系统如何通过微小地改变支撑结构的几何配置（如使用可动支撑或主动阻尼器），来实时地调节结构的动态响应。 结论：几何的未来——从精确计算到直觉构建 全书总结了结构几何作为连接数学、工程和艺术的桥梁作用。未来的挑战在于如何将高度复杂的几何约束（如美学要求、材料限制和环境适应性）无缝集成到统一的参数化框架中，实现真正意义上的“形态即结构，结构即形态”的设计哲学。本书旨在为读者提供必要的理论工具和实践视野，以驾驭这一复杂而迷人的领域。

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