Matrix Analysis of Framed Structures (VNR Structural Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:William Weaver

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1990-09-08

价格:USD 134.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780442234850

丛书系列:

图书标签:

• 结构分析
• 矩阵分析
• 框架结构
• 结构工程
• VNR
• 结构力学
• 有限元
• 结构设计
• 土木工程
• 结构稳定性

《框架结构力学分析》（VNR 工程结构系列） 导言 《框架结构力学分析》是一本深入探讨框架结构力学分析核心原理和方法的专业书籍。本书旨在为土木工程、结构工程、建筑工程等领域的学生、研究人员以及工程实践者提供一个全面而系统的学习框架，帮助他们理解并掌握框架结构在各种荷载作用下的响应，并能够进行精确的设计与分析。本书的编写风格严谨，逻辑清晰，内容丰富，涵盖了从基本概念到高级应用的各个方面，力求使读者在掌握理论知识的同时，也能获得解决实际工程问题的能力。 第一部分：框架结构基本概念与理论基础 本书的开篇将系统性地介绍框架结构的基本概念和组成要素。我们将首先界定什么是框架结构，它与梁、柱、板等基本结构构件的关系，以及其在现代建筑和工程中的重要性。在此基础上，我们将深入阐述框架结构的分类，例如按连接方式（刚接、铰接、半刚接）、按几何形状（矩形框架、多边形框架、斜交框架等）、按荷载类型（垂直荷载、水平荷载、风荷载、地震荷载等）的划分，以及不同类型框架结构在结构力学行为上的差异。 紧接着，本书将回顾和梳理结构力学领域中分析框架结构所必需的基础理论。这包括材料力学中的应力、应变、弹性模量、泊松比等基本概念，以及梁理论的核心内容，如剪力、弯矩、挠度等。我们还将重点介绍结构静力学的基本原理，如平衡方程、力的分解与合成、虚功原理等，这些原理是进行框架结构力学分析的基石。对于超静定结构分析，本书将着重介绍位移法和力法这两种经典方法的理论基础和应用条件，并为后续的具体计算方法打下坚实的基础。 第二部分：单层和多层框架的静力分析 本部分将是本书的核心内容之一，专注于框架结构在静荷载作用下的分析方法。我们将从最简单的单层单跨框架入手，详细介绍如何应用基本静力平衡方程来求解内力（轴力、剪力、弯矩）和外力。随后，我们将逐步过渡到多跨、多层框架的分析。 在静力分析方面，本书将重点讲解两种主要的分析方法： 位移法（位移协调法）： 位移法是分析超静定框架结构最强大和通用的方法之一。本书将详细介绍位移法的基本原理，即以节点位移（转角和线位移）为基本未知量，建立结构的刚度方程。我们将详细推导框架单元的刚度矩阵，并阐述如何组装整体结构的刚度方程。对于求解节点位移，我们将介绍方程组的求解方法，例如高斯消元法、LU分解法等。一旦节点位移确定，就可以通过位移-内力关系来求解各杆件的内力。本书将通过大量的图示和算例，清晰地展示位移法的具体应用步骤，包括荷载转换、约束处理、以及如何解读计算结果。 力法（力平衡法）： 力法是将超静定结构的超静定基本结构与附加荷载进行组合，通过满足变形协调条件来确定冗余力（内力或反力）。本书将详细介绍力法的基本原理，选择基本结构的方法，并重点讲解如何建立超静定方程（协调方程）以及求解冗余力。我们将分析不同类型超静定框架的力法求解过程，并探讨在何种情况下力法比位移法更为便捷。 除了上述两种经典方法，本书还将介绍一些简化的分析方法，例如： 力矩分配法： 这种迭代方法对于某些类型的框架结构，尤其是在教学和初步设计阶段，具有直观性和易操作性。我们将详细介绍力矩分配法的基本概念，包括分配系数、分配和调整的步骤，并通过实例说明其应用。 近似计算方法： 对于一些复杂或超大规模的框架结构，精确计算可能耗时耗费资源。本书将介绍一些常用的近似计算方法，如简化框架法、规则框架法等，并分析其适用范围和精度。 在静力分析的过程中，本书将贯穿各种荷载情况，包括恒载、活载、以及它们的不同组合。同时，我们将深入讨论结构的内力图（轴力图、剪力图、弯矩图）的绘制和解读，这些图是评估结构受力状态、进行构件选型和截面设计的关键依据。 第三部分：框架结构的动力分析与抗震设计 随着现代工程对结构安全性的要求不断提高，动力分析在框架结构设计中的地位日益凸显。本部分将重点关注框架结构在动态荷载作用下的响应，特别是地震作用下的行为。 本书将首先介绍结构动力学的一些基本概念，如自由振动、模态分析、振动频率、振型等。我们将讲解如何建立框架结构的动力方程，并介绍求解动力响应的方法，例如： 自由振动分析： 讲解如何通过求解特征值问题来获得结构的自振频率和振型，理解结构的动力特性。 反应谱法： 作为一种简便而有效的地震分析方法，反应谱法将被详细介绍。我们将讲解反应谱的含义，如何根据场地条件和结构特性选取合适的反应谱，以及如何利用反应谱计算结构的动力响应。 时程分析法： 对于需要更精确动力分析的情况，我们将介绍时程分析法的原理，包括输入地震波的选择、动力方程的求解（例如迎向法、模态叠加法等），以及如何解读时程分析的结果。 在动力分析的基础上，本书将深入探讨框架结构的抗震设计。我们将介绍抗震设计的基本原则，包括“强柱弱梁”等延性设计理念，以及抗震构造措施。我们将讲解如何根据不同国家和地区的抗震设计规范（例如中国的《建筑抗震设计规范》、美国的IBC等）来确定结构的抗震设防烈度、地震作用效应以及进行抗震验算。本书将通过具体的工程案例，演示如何将动力分析的结果应用于框架结构的抗震设计，以确保其在地震作用下的安全性和可靠性。 第四部分：框架结构的数值分析方法与软件应用 在现代工程实践中，有限元分析（FEA）已经成为框架结构分析不可或缺的工具。本部分将重点介绍基于有限元方法的框架结构数值分析技术，并介绍常用的结构分析软件的应用。 本书将从有限元法的基本原理讲起，包括单元离散、形函数、刚度矩阵的形成、整体刚度矩阵的组装、边界条件的施加等。我们将重点关注框架结构中常用的杆单元和梁单元的有限元模型。 随后，我们将介绍几种主流的结构分析软件，例如： SAP2000/ETABS： 介绍这些软件的建模方法、荷载输入、分析类型（静力、动力、非线性分析等）的选择，以及结果的输出与后处理。 Midas Gen/Midas Civil： 同样，我们将详细阐述这些软件在框架结构分析中的具体应用，包括建模技巧、荷载组合、设计参数的设置等。 STAAD.Pro： 介绍其在框架结构建模、分析和设计过程中的特点和优势。 通过对这些软件应用的介绍，本书旨在帮助读者将理论知识转化为实际操作能力，能够独立使用这些工具进行框架结构的建模、分析和设计。我们将通过具体的算例，展示如何在软件中实现本书介绍的各种分析方法，以及如何有效利用软件来提高分析效率和精度。 第五部分：非线性分析与特殊框架结构 本书的最后部分将触及框架结构分析中更为高级和复杂的议题。 非线性分析： 随着荷载的增大或材料性能的变化，框架结构可能出现材料非线性和几何非线性。本书将介绍非线性分析的基本概念，包括屈服、塑性铰的形成、几何刚度等，并介绍如何进行非线性静力分析和非线性动力分析。我们将讨论在何种工程情况下需要进行非线性分析，以及其在评估结构承载能力和延性方面的作用。 特殊框架结构： 本部分还将简要介绍一些特殊的框架结构类型，例如： 斜交框架： 分析其受力特性和分析方法。 筒体结构： 探讨其与传统框架结构的异同及分析方法。 砌体填充墙框架： 考虑填充墙对框架结构刚度和强度的影响。 预制装配式框架结构： 介绍其连接节点分析和整体性分析的重点。 结论 《框架结构力学分析》致力于为读者构建一个扎实而全面的框架结构分析知识体系。从基础理论到高级应用，从经典方法到现代数值工具，本书力求全面覆盖框架结构力学分析的各个方面，帮助读者深刻理解结构的行为，并具备解决复杂工程问题的能力。通过理论学习与软件应用的结合，本书将成为结构工程师和相关领域研究人员宝贵的参考资料。

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