Plane and 3-D Geometry for Architectural and Building Engineering Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pearson Custom Publishing

作者:Stela Dumitrescu

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780536965080

丛书系列:

图书标签:

• 几何学
• 建筑工程
• 三维几何
• 平面几何
• 建筑技术
• 工程技术
• 制图
• 数学
• 技术绘图
• 建筑制图

好的，这是一份关于一本名为《Plane and 3-D Geometry for Architectural and Building Engineering Technology》的图书的详细简介，这份简介不包含该书的实际内容，而是描述了与其主题相关，但又不直接涉及其内容的、一个假想的、但符合逻辑的替代性技术手册的简介。 --- 《结构工程中的高级空间分析与可视化：从二维图纸到实时三维模型》 导言：迈向集成化设计的时代 在现代建筑与土木工程领域，对精确空间关系的理解、高效的几何建模能力以及将理论转化为实际可施工图样的技能，是专业人士的核心竞争力。《结构工程中的高级空间分析与可视化：从二维图纸到实时三维模型》旨在填补传统几何基础教育与当前行业对复杂空间数据处理需求的鸿沟。本书超越了基础的平面几何和简单的三维坐标系构建，专注于如何利用先进的数学工具和计算方法，解决大型、复杂结构项目中所遇到的几何挑战。 本书的编写哲学建立在“先理解原理，后应用工具”的基础上。我们深知，无论软件和技术如何迭代，对基本几何原理的深刻洞察才是应对未知工程问题的关键。因此，本书聚焦于支撑现代建筑信息模型（BIM）、参数化设计和高性能计算的基础数学框架。 第一部分：拓扑学与非欧几里得几何在建筑形态中的应用 本部分深入探讨了超越标准欧几里得几何范畴的概念，这些概念在处理自由曲面、复杂屋顶结构以及仿生建筑形态时至关重要。 第一章：拓扑学的基本概念及其在空间组织中的意义 本章首先回顾了点、线、面在拓扑学意义上的基本属性，如连通性、边界和流形结构。重点分析了欧拉示数在评估复杂网格结构完整性方面的应用。我们探讨了如何利用拓扑不变性来理解和分类不同建筑体量，特别是当结构需要承受极端载荷或具有非传统支撑系统时。拓扑约束的建立是确保数字模型能够稳定转化为物理结构的第一步。 第二章：微分几何基础与曲面参数化 本章是理解复杂建筑形态的数学核心。我们详细介绍了曲线的曲率、挠率，以及曲面的第一、第二和第三基本形式。重点在于参数化曲面的构建——如何使用高斯映射、平均曲率和主曲率来精确描述和控制曲面的几何特征。本章通过多个案例分析，展示了如何利用这些工具来优化风荷载分布和材料使用效率，特别是在设计高性能的悬索结构和双曲抛物面（如壳体结构）时。 第三章：非欧几何在城市尺度规划中的展望 虽然建筑构件主要基于欧几里得空间，但在城市尺度的规划和大型基础设施项目（如长距离桥梁或隧道）中，地球的曲率影响不容忽视。本章简要介绍了球面几何和双曲几何在处理大规模空间数据时的局限性与必要性，为工程技术人员在多尺度设计中切换不同的几何参考系提供理论基础。 第二部分：高级空间数据处理与变换 本部分聚焦于从二维工程图纸到精确三维模型的转换过程，以及在三维空间中进行高效、无误差的几何操作的技术。 第四章：矩阵代数与齐次坐标系统在三维变换中的应用 本书强调，所有现代计算机辅助设计（CAD）和BIM软件底层都运行着矩阵运算。本章系统性地阐述了四维齐次坐标系统如何统一平移、旋转、缩放和透视投影。我们详细推导了旋转矩阵的分解与重构（如欧拉角、四元数），并讨论了在处理大型装配体时，如何通过矩阵链乘法来最小化计算误差和保持几何一致性。 第五章：刚体运动学与空间约束方程的建立 本章将几何学与动力学初步结合。对于预制构件或模块化建筑，其在安装过程中的空间位置和姿态（刚体运动）至关重要。本章教授如何运用四元数和旋转向量来描述任意刚体在三维空间中的精确运动轨迹，并如何建立一套完整的空间约束方程组，以确保所有构件在装配过程中满足几何和连接的兼容性要求。 第六章：空间数据结构的优化与容错性 在处理数百万个几何实体（如大型钢结构或复杂幕墙）的BIM模型时，数据结构的效率直接影响工作流程。本章不涉及具体的软件操作，而是从算法层面探讨了空间划分技术（如八叉树、k-d树）的原理及其在快速碰撞检测、视图裁剪和模型简化中的应用。同时，也讨论了如何识别和量化数字模型中固有的几何误差（如公差堆叠分析），以提高从设计到施工的转换可靠性。 第三部分：几何可视化与现实世界的交互 本部分关注如何将抽象的数学几何转化为可感知的、可验证的物理现实。 第七章：投影几何与正交投影的严谨性 本章深入探究了不同类型的正交投影和透视投影背后的几何原理，超越了标准的建筑制图规范。重点分析了视图之间的关系（如三面投影法），并讨论了如何通过选择合适的观察点和投影平面，来清晰地揭示结构的关键几何特征，这对于现场指导和质量控制至关重要。 第八章：计算几何在场地测量与逆向工程中的角色 现代工程越来越依赖于激光扫描（LiDAR）获取的点云数据。本章介绍了计算几何在处理非结构化点云数据时的核心算法，包括表面重建、法向量估计和曲率分析。我们详细阐述了如何将这些现实世界的测量数据，通过最小二乘拟合等方法，精确地映射到理想化的参数化设计模型中，实现数字化施工的闭环反馈。 第九章：光线追踪与材料光学特性的几何基础 虽然光线追踪是渲染领域的技术，但其基础是严谨的几何交点计算。本章阐述了射线与不同几何体（如平面、三角面片、NURBS曲面）的交点计算算法，并结合了反射定律和折射定律的几何表述。这为理解建筑外表面如何与环境光照交互，以及如何评估建筑表面的视觉感知质量，提供了坚实的几何基础。 结论：跨越维度，驾驭复杂性 《结构工程中的高级空间分析与可视化》为技术人员提供了一个全面而深入的框架，用以理解和驾驭工程实践中日益复杂的几何挑战。本书旨在培养读者运用几何思维解决问题的能力，确保设计决策不仅美观，而且在数学上精确、在物理上可实现。掌握这些高级几何工具，是未来建筑工程师和技术专家必备的核心技能。

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