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出版者:人民卫生

作者:宁宁//朱红

出品人:

页数:687

译者:

出版时间:2010-6

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787117126939

丛书系列:

图书标签:

• 文学
• 外科护理
• 护理学
• 医学
• 临床护理
• 手术室护理
• 重症监护
• 创伤护理
• 术后护理
• 新技术
• 进展

《建筑结构设计原理与实践》 第一章 绪论：工程的基石与挑战 本书旨在系统阐述现代建筑结构设计所遵循的基本力学原理、材料特性及其在工程实践中的具体应用。在快速城市化和可持续发展理念日益深化的今天，结构工程师所面临的挑战已不再仅仅是满足基本的承重需求，更在于如何平衡安全性、经济性、美观性以及环境友好性。 本章首先回顾了土木工程学科的历史演进，重点剖析了两次工业革命对结构形式和设计方法的深刻影响。我们将从宏观视角审视结构设计在整个建筑生命周期中的核心地位，强调其作为连接结构安全与建筑艺术的桥梁作用。随后，本章将引出结构设计的基本目标：可靠性（安全性）、适用性（使用性）和耐久性。可靠性不仅要求结构在正常荷载下不发生破坏，更需具备足够的冗余度以应对极端事件。适用性则关乎结构的刚度、变形和振动特性，直接影响使用者体验。耐久性则要求结构材料和构造能够抵抗自然环境（如腐蚀、冻融）的长期侵蚀。 此外，本章深入讨论了现代结构设计规范（如中国的《混凝土结构设计规范》GB 50010、钢结构设计规范GB 50017等）的基本思想。我们将详细解析“极限状态设计法”的核心理念，即基于概率论和半概率理论，将荷载效应与材料强度进行区分处理，通过分项系数和分部系数来控制设计过程中的不确定性。这标志着结构设计从传统的“容许应力法”向更加科学、经济的概率性控制方法转变。 第二章 结构力学基础与分析方法 结构分析是结构设计的前提和核心。本章将对结构力学的基础理论进行系统复习与深化，重点聚焦于现代计算机辅助分析方法。 2.1 材料本构关系与本构模型 材料是结构的基础。本章详细阐述了钢材、混凝土、砌体及木材等主要结构材料的力学性能。对于钢材，我们将重点研究其应力-应变曲线、屈服、极限强度以及冷作硬化效应；对于混凝土，则侧重于抗压、抗拉特性、龄期效应、徐变和收缩。尤其值得注意的是，本章将引入非线性本构模型，如弹塑性模型、损伤模型，这些是进行高级结构分析（如抗震分析和极限承载力评估）的必要基础。 2.2 结构分析的基本理论 我们将复习经典梁、板、壳单元的弯矩、剪力和位移计算方法。核心内容集中在结构位移法（挠度变形法）与力法（超静定分析）的深入应用。对于复杂的超静定结构，本章将详细介绍矩阵分析法，特别是有限单元法（FEM）在二维和三维结构分析中的基本原理。我们将解析刚度矩阵的形成、装配过程以及求解方程组的方法，为后续使用通用结构分析软件（如SAP2000, Midas, Abaqus）打下坚实的理论基础。 2.3 动力分析基础 现代高层建筑和桥梁设计必须考虑动力荷载。本章引入自由振动和强迫振动的概念。首先推导单自由度体系的运动方程，进而推广至多自由度体系的振型分析。重点内容包括特征值的求解、模态叠加法在反应谱分析中的应用，以及时间步进法在非线性时程分析中的实施细节。 第三章 荷载与作用分析 准确评估结构所承受的各种荷载是实现安全经济设计的关键。本章对结构设计中考虑的所有荷载类型进行全面梳理。 3.1 常规荷载的确定与组合 恒载（Static Loads）：结构自重、楼板、墙体及固定设备的重量精确计算方法。 活载（Live Loads）：依据规范对不同使用功能的空间（住宅、办公、仓库）规定活载标准的取值原则，并讨论活载在垂直和水平方向的影响。 风荷载（Wind Loads）：详细介绍风压的计算模型，包括基本风压的确定、阵风效应、高度变化系数和地形修正系数。重点讲解针对不同建筑形态（规则形体、异形结构）的风洞试验数据应用和简化计算方法。 雪荷载（Snow Loads）：地域性雪载的确定及其在屋顶坡度和屋面积累效应（如不均匀堆积）的考虑。 3.2 抗震设计中的地震作用 地震作用是结构设计中最复杂、影响最关键的荷载之一。本章集中阐述反应谱法的原理和应用流程，包括场地特征周期的确定、特征地震动参数的选取。对于重要结构，本章介绍非线性时程分析的基本步骤，强调如何通过输入地震波来模拟结构的真实反应。同时，需讨论结构在罕遇地震下的延性储备和耗能能力设计。 3.3 其它重要作用 本章末尾讨论温度作用、地基沉降差异、施工阶段荷载以及特殊作用（如车辆撞击、设备振动）的评估与控制。 第四章 钢筋混凝土结构设计 本章深入探讨钢筋混凝土（RC）结构构件的设计与构造要求，侧重于基于极限状态的优化设计。 4.1 材料性能与设计强度 详细分析钢筋与混凝土在受力状态下的相互作用。讨论受拉区和受压区材料的本构关系，以及构件设计强度指标（如抗弯强度$f_{cd}$、抗剪强度$f_{vd}$）的确定。 4.2 构件承载力设计 轴心受压和偏心受压构件：重点讨论长细比对承载力的影响，以及有效高度的确定，配筋的最小/最大限制。 梁的抗弯与抗剪设计：深入分析塑性铰的形成，配筋率对Tee型梁和矩形梁中性轴位置的控制。抗剪设计部分将详细介绍箍筋的配筋要求，以确保在屈服前达到足够的抗剪强度。 板和壳结构：介绍单向板、双向板（按等效剪力墙或交叉配筋法）的设计方法，并探讨在厚度变化、开洞情况下的内力重分布。 4.3 结构整体性与构造措施 强调“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震设计原则。详细规定箍筋加密区、锚固长度、接头构造等，这些是保证结构在地震中不发生脆性破坏的关键。 第五章 钢结构设计 钢结构以其高强度、高延性和良好的施工性能，在现代建筑中占据重要地位。 5.1 钢材特性与连接设计 复习常用钢材（如Q235, Q345, Q390）的力学性能，并引入高强度钢材的应用。连接是钢结构设计中最关键的环节，本章将详细分析焊缝连接和螺栓连接的承载力计算。包括承压承载力、焊缝的抗拉/抗剪强度以及螺栓群的受力分配。 5.2 构件设计 拉伸和压力构件：重点讨论受压杆件的稳定性问题，即绕度计算和有效长度系数$mu$的确定，这是钢结构设计区别于RC结构的核心难点。 梁的设计：分析梁的抗弯承载力、局部稳定（腹板和翼缘的屈曲）以及剪力滞后现象。 5.3 整体稳定性与抗疲劳 讨论钢结构体系的整体侧向扭转稳定性（LTB）和局部屈曲问题。对于承受反复荷载的结构（如桁架、起重机梁），本章将引入疲劳验算的基本方法和设计限值。 第六章 结构抗震设计进阶 本章专注于提升结构抵抗地震能量耗散的能力，是实现高性能建筑的关键。 6.1 结构抗震概念设计 从整体上布置结构的抗震竖向支撑体系，确保“平面规则、竖向规则”。讨论位移角的控制、刚度突变的限制以及竖向承载构件的冗余设计。 6.2 延性设计原理 延性是抵抗强震的关键。本章阐述如何通过“强柱弱梁”的布置，引导结构在梁端屈服耗能，而非柱子破坏导致整体倒塌。介绍通过配筋率和构造措施（如封闭箍筋）来提高构件延性的具体技术。 6.3 隔震与消能减震技术 介绍现代抗震技术的前沿应用。隔震系统（如叠层橡胶支座、摩擦摆支座）的工作原理及其对基础隔震层结构布置的影响。消能减震器（如粘滞阻尼器、屈服型阻尼器）在补充耗能方面的作用与建模方法。 第七章 结构施工性与经济性评估 结构设计并非孤立的学术行为，必须与施工技术和成本控制紧密结合。 7.1 施工阶段的结构安全 分析施工过程中可能出现的临时荷载、脚手架作用、混凝土浇筑时的侧向压力等。讨论在结构转换层、大开间施工时的临时支撑设计和监测要求。 7.2 结构优化与成本控制 介绍如何通过优化截面尺寸、合理选择材料等级来降低工程造价。讨论预应力技术（后张法与先张法）在降低混凝土自重、减小挠度方面的经济效益分析。 7.3 结构设计与BIM的结合 探讨建筑信息模型（BIM）在结构设计中的集成应用，如何通过参数化建模减少设计错误，提高与建筑、机电专业的协同效率，并为后续的施工管理和设施运维提供数据基础。 --- 附录：常用结构荷载与材料设计参数表；有限元分析常用软件操作指南。

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