建筑結(jié)構(gòu)：分析方法及其設(shè)計應(yīng)用

在力學(xué)領(lǐng)域中存在一批永恒的物理學(xué)原理，它們能夠幫助設(shè)計人員掌握現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式的性能及想出解決結(jié)構(gòu)問題的新方法。過去3個世紀(jì)以來，這些原理有著迅速的發(fā)展，它們的成熟性和完整性已經(jīng)到了令人驚訝的程度。當(dāng)然，一些新的認(rèn)識還在繼續(xù)被發(fā)現(xiàn)，同時也希望今后不斷有更新的發(fā)現(xiàn)； 而且這些已經(jīng)被設(shè)計人員采用的分析工具仍是廣泛適用且十分有效的。所以可以認(rèn)為，結(jié)構(gòu)領(lǐng)域面臨真正的挑戰(zhàn)不在于再去開發(fā)新的分析工具，而是怎樣將那些已經(jīng)認(rèn)識到的原理用到設(shè)計中來，以及為建造更好的建筑物做出有創(chuàng)新意義的結(jié)構(gòu)解答。

本書概述構(gòu)成荷載作用下結(jié)構(gòu)性能的物理學(xué)原理，其主要目的不但是傳授結(jié)構(gòu)分析的方法，更是為了探索這些結(jié)構(gòu)分析方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用。正因為這個作用，本書所討論的題材既包括工程專業(yè)課程中的內(nèi)容，也在一定程度上包括建筑學(xué)專業(yè)課程中的內(nèi)容。傳統(tǒng)的工程學(xué)科分支間難以逾越的界限（例如靜力學(xué)、材料力學(xué)），在這里都蓄意加以淡化，因為此處所采用的是一種更為綜合的分析方法。

本書分成3篇。第1篇是“結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計”這個主題在基本概念方面的概述，第2篇為讀者引入較多的主要建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并討論對它們的分析和設(shè)計。這部分中的每一章都分成幾節(jié)，它們： （1）引入所考慮的構(gòu)件，說明它在建筑物中的作用； （2）定性地（用一種“直觀”的方法）討論構(gòu)件在荷載作用下的性能； （3）定量地考察構(gòu)件在荷載作用下的性能； （4）討論構(gòu)件設(shè)計的方法（不單純是分析）。第3篇為結(jié)構(gòu)設(shè)計所獨有的邏輯討論，它是更廣泛的建筑物設(shè)計過程中的一個組成部分。本書附錄所討論的是一般結(jié)構(gòu)設(shè)計中更為深入的原理。

本書還希望成為學(xué)生和教師想要策劃他們自己所學(xué)、所教課程的主要資源。例如對于那些只需要應(yīng)用所述主題中嚴(yán)格定性方法的人，他們可能只需閱讀第1篇中的第1章，第2篇中每一章的名為“引言”和“一般原理”的節(jié)別，以及第3篇的全部內(nèi)容； 因而在這些章節(jié)里就要簡要提供該領(lǐng)域在設(shè)計方面（而不是在分析方面）定性的總的看法。第3篇是為已經(jīng)具有結(jié)構(gòu)分析方面背景的學(xué)生寫的，它概括了設(shè)計中有用的信息，對這些內(nèi)容學(xué)生都可以獨立地進(jìn)行閱讀。

在第1、2和3篇中，都對所分析主題的敘述有一定程度的重復(fù)，它使得學(xué)生或教師能夠按照他們閱讀或使用本書內(nèi)容的順序適時地將它們前后結(jié)合起來。例如，在第2章中第一次引入的剪力圖和彎矩圖，在敘述另一結(jié)構(gòu)構(gòu)件——桁架時再次引入，并把它們和對桁架的分析結(jié)合起來。在這里介紹了剪力圖和彎矩圖的不同表述法；如果需要，教師還可以對它們作多種變化。又如本書著者從一開始就一般性地敘述了剪力圖和彎矩圖，并將它們作為桁架分析的一部分，然后在討論對梁的分析和設(shè)計以前，在第2章中又對剪力圖和彎矩圖作更為抽象的展開； 其他教師也可以選用各種手段處理所傳授的主題材料。本書的撰寫具有足夠的靈活性，可用于不同的閱讀和傳授方法。在任何情況下，書中所列內(nèi)容從頭到尾均可作為直接閱讀的材料。

當(dāng)然，本書著者要感謝直接或間接地為本書提供觀點和方法的人士。S

本書主要包括3篇：第1篇引導(dǎo)性概念，介紹了必須掌握的建筑結(jié)構(gòu)概念和力學(xué)概念；第2篇結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分析和設(shè)計，介紹了12種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本性能和設(shè)計要點；第3篇結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，介紹了從結(jié)構(gòu)體系考慮問題的基本原則和思路。

本書作者注重對基本概念的深刻剖析，以豐富而高超的教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，將廣博的結(jié)構(gòu)知識納入清晰的體系，并用簡潔、易于理解的方式加以表達(dá)；更重要的是，本書不僅傳授了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的方法，而且提供了提高綜合考慮結(jié)構(gòu)問題的能力知識。

本書可作為建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)的簡明教學(xué)參考書或非結(jié)構(gòu)專業(yè)的教學(xué)參考書，也可作為有一定結(jié)構(gòu)背景的教師和工程技術(shù)人員的參考書。

本書主要包括3篇：第1篇引導(dǎo)性概念，介紹了必須掌握的建筑結(jié)構(gòu)概念和力學(xué)概念；第2篇結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分析和設(shè)計，介紹了12種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本性能和設(shè)計要點；第3篇結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，介紹了從結(jié)構(gòu)體系考慮問題的基本原則和思路。 　本書作者注重對基本概念的深刻剖析，以豐富而高超的教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，將廣博的結(jié)構(gòu)知識納入清晰的體系，并用簡潔、易于理解的方式加以表達(dá)；更重要的是，本書不僅傳授了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的方法，而且提供了提高綜合考慮結(jié)構(gòu)問題的能力知識。

本書可作為建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)的簡明教學(xué)參考書或非結(jié)構(gòu)專業(yè)的教學(xué)參考書，也可作為有一定結(jié)構(gòu)背景的教師和工程技術(shù)人員的參考書。

第1篇引導(dǎo)性概念

第1章結(jié)構(gòu)：總覽3

1-1概述3

1-2結(jié)構(gòu)的一般類型4

1-2-1基本分類4

1-2-2主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件9

1-2-3基本結(jié)構(gòu)單元及其集合12

1-3分析和設(shè)計結(jié)構(gòu)時的基本問題14

1-3-1基本的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象14

1-3-2結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性15

1-3-3構(gòu)件的受拉、受壓、受彎、受剪、受扭和承壓：概述18

1-4索狀結(jié)構(gòu)：拱、纜索及其相關(guān)型式19

1-4-1基本特征19

1-4-2結(jié)構(gòu)性能22

1-5其他分類25

習(xí)題27

第2章力學(xué)原理28

2-1引言28

2-2力和力矩28

2-2-1分析的目標(biāo)和過程28

2-2-2力30

2-2-3純量和矢量30

2-2-4力的平行四邊形31

2-2-5力的分解和合成33

2-2-6靜力等效系統(tǒng)35

2-2-7力矩36

2-3平衡39

2-3-1質(zhì)點的平衡39

2-3-2剛體的平衡40

2-3-3作用力和反作用力42

2-3-4完整的靜力分析58

2-4內(nèi)力和內(nèi)力矩60

2-4-1軸力（拉伸和壓縮）60

2-4-2剪力和彎矩61

2-4-3剪力和彎矩的分布62

2-4-4結(jié)構(gòu)中荷載、剪力和彎矩之間的關(guān)系79

2-5關(guān)于應(yīng)力的概述81

2-5-1拉應(yīng)力和壓應(yīng)力81

2-5-2受拉構(gòu)件的強度82

2-5-3容許應(yīng)力83

2-6材料的力學(xué)性能84

2-6-1引言84

2-6-2材料的一般應(yīng)力-應(yīng)變特性84

2-6-3彈性85

2-6-4強度88

2-6-5材料的其他性能89

2-7受拉和受壓構(gòu)件的變形90

習(xí)題92

第3章結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計概述96

3-1分析和設(shè)計準(zhǔn)則96

3-2結(jié)構(gòu)上的荷載97

3-2-1引言97

3-2-2靜力荷載98

3-2-3風(fēng)荷載102

3-2-4地震力105

3-2-5荷載組合110

3-3一般結(jié)構(gòu)分析過程111

3-3-1基本步驟111

3-3-2模擬結(jié)構(gòu)112

3-3-3模擬外荷載116

習(xí)題131

第2篇結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分析和設(shè)計

第4章桁架135

4-1引言135

4-2一般原理136

4-2-1三角形136

4-2-2桿件中的力：定性分析137

4-3桁架分析140

4-3-1穩(wěn)定性140

4-3-2構(gòu)件受力：概述142

4-3-3節(jié)點平衡144

4-3-4截面平衡153

4-3-5桁架中的剪力和彎矩158

4-3-6超靜定桁架160

4-3-7特殊受拉構(gòu)件的使用：纜索161

4-3-8空間桁架162

4-3-9節(jié)點剛度164

4-3-10計算機輔助分析方法164

4-4桁架設(shè)計166

4-4-1目標(biāo)166

4-4-2結(jié)構(gòu)外形166

4-4-3桁架高度175

4-4-4桿件的設(shè)計問題176

4-4-5平面桁架與三維桁架的比較181

習(xí)題181

第5章索結(jié)構(gòu)：纜索和拱183

5-1引言183

5-2索形的一般原理183

5-3纜索結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計186

5-3-1引言186

5-3-2懸索結(jié)構(gòu)：集中荷載188

5-3-3懸索結(jié)構(gòu)：均布荷載193

5-3-4一般的索方程式197

5-3-5纜索的長度198

5-3-6風(fēng)效應(yīng)198

5-4纜索結(jié)構(gòu)的設(shè)計200

5-4-1簡單懸索200

5-4-2雙層纜索系統(tǒng)204

5-4-3斜拉結(jié)構(gòu)205

5-5拱的分析和設(shè)計208

5-5-1砌體拱208

5-5-2拋物線形的剛性拱：均布荷載210

5-5-3索形拱：集中荷載211

5-5-4拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計212

5-5-5三鉸拱215

5-5-6兩鉸拱、固定端拱和三鉸拱的比較226

習(xí)題228

第6章受彎構(gòu)件：簡支梁229

6-1引言229

6-2一般原理230

6-2-1建筑物中的梁230

6-2-2基本的應(yīng)力分布232

6-3梁的分析237

6-3-1彎曲應(yīng)力237

6-3-2梁的側(cè)向壓屈250

6-3-3剪應(yīng)力252

6-3-4支承應(yīng)力257

6-3-5扭轉(zhuǎn)258

6-3-6剪力中心260

6-3-7撓度261

6-3-8主應(yīng)力264

6-3-9有限元分析266

6-4梁的設(shè)計267

6-4-1一般設(shè)計原理267

6-4-2木梁的設(shè)計274

6-4-3鋼梁的設(shè)計278

6-4-4鋼筋混凝土梁：一般性原理283

6-4-5鋼筋混凝土梁：設(shè)計和分析原理285

6-4-6鋼筋混凝土梁：U.S.詳細(xì)設(shè)計過程287

6-4-7先張和后張預(yù)應(yīng)力294

習(xí)題298

第7章受壓構(gòu)件：柱300

7-1引言300

7-2一般原理300

7-3受壓構(gòu)件分析303

7-3-1短柱303

7-3-2長柱305

7-4受壓構(gòu)件的設(shè)計315

7-4-1一般設(shè)計原理315

7-4-2柱的尺寸321

7-4-3木柱設(shè)計321

7-4-4鋼柱設(shè)計322

7-4-5鋼筋混凝土柱設(shè)計324

習(xí)題325

第8章連續(xù)結(jié)構(gòu)：梁326

8-1引言326

8-2一般原理327

8-2-1剛度328

8-2-2力的分布328

8-3超靜定梁的分析329

8-3-1近似和精確分析方法之間的比較329

8-3-2近似分析方法329

8-3-3構(gòu)件剛度變化的影響330

8-3-4支座沉降的影響335

8-3-5部分加載條件的影響336

8-4超靜定梁的設(shè)計338

8-4-1引言338

8-4-2設(shè)計彎矩339

8-4-3設(shè)計連續(xù)梁的形狀340

8-4-4鉸結(jié)點的應(yīng)用342

8-4-5控制彎矩的分布344

8-4-6鋼筋混凝土連續(xù)梁346

習(xí)題347

第9章連續(xù)結(jié)構(gòu)：剛架348

9-1引言348

9-2一般原理348

9-3剛架的計算351

9-3-1計算方法351

9-3-2梁和柱相對剛度的重要性358

9-3-3側(cè)傾361

9-3-4支座沉降362

9-3-5部分加載條件的影響363

9-3-6多層剛架363

9-3-7空腹桁架365

9-4剛架的設(shè)計367

9-4-1引言367

9-4-2剛架類型的選擇368

9-4-3設(shè)計彎矩370

9-4-4剛架的形狀372

9-4-5構(gòu)件和連接件的設(shè)計374

9-4-6一般性考慮374

習(xí)題375

第10章網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和平板結(jié)構(gòu)376

10-1引言376

10-2網(wǎng)格結(jié)構(gòu)377

10-3平板結(jié)構(gòu)379

10-3-1單向平板結(jié)構(gòu)379

10-3-2雙向平板結(jié)構(gòu)382

10-4雙向體系設(shè)計：平板、網(wǎng)格和空間構(gòu)架的一般目標(biāo)389

10-5鋼筋混凝土板的設(shè)計391

10-6空間構(gòu)架結(jié)構(gòu)399

10-7折板結(jié)構(gòu)402

習(xí)題406

第11章膜結(jié)構(gòu)和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)407

11-1引言407

11-2充氣結(jié)構(gòu)408

11-2-1背景408

11-2-2氣承式結(jié)構(gòu)411

11-2-3充氣結(jié)構(gòu)415

11-2-4其他考慮416

11-3索膜結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計417

11-3-1曲率417

11-3-2支承條件418

11-3-3找形419

11-3-4材料420

習(xí)題421

第12章殼體結(jié)構(gòu)422

12-1引言422

12-2球殼結(jié)構(gòu)424

12-2-1引言424

12-2-2殼面的薄膜作用426

12-2-3球殼中的內(nèi)力類型426

12-2-4球殼內(nèi)的經(jīng)向力428

12-2-5球殼內(nèi)的環(huán)向力429

12-2-6內(nèi)力的分布431

12-2-7集中力432

12-2-8支承條件：受拉環(huán)梁和受壓環(huán)梁432

12-2-9其他考慮435

12-3圓柱形殼體436

12-4雙曲拋物面殼體438

習(xí)題440

第3篇結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

第13章結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和模式：一般性規(guī)劃和設(shè)計443

13-1引言443

13-2普通網(wǎng)格443

13-3結(jié)構(gòu)層次的一般性特征447

13-3-1單向體系447

13-3-2雙向體系449

13-3-3與屋頂形狀的關(guān)系452

13-3-4結(jié)構(gòu)類型與跨度的關(guān)系453

13-3-5荷載類型與結(jié)構(gòu)類型的關(guān)系457

13-3-6集中的結(jié)構(gòu)與分布的結(jié)構(gòu)458

13-3-7強制性約束：防火安全要求458

13-4設(shè)計問題459

13-4-1結(jié)構(gòu)與功能空間的關(guān)系459

13-4-2空間構(gòu)成的特征463

13-4-3單向體系與雙向體系：網(wǎng)格幾何形狀和尺寸的影響465

13-4-4局部幾何條件的影響467

13-4-5改變支承位置470

13-4-6不均勻的網(wǎng)格471

13-4-7大空間的處理472

13-4-8特殊情況的處理473

13-4-9結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的交匯478

第14章結(jié)構(gòu)體系：抵抗側(cè)向荷載的設(shè)計481

14-1側(cè)向力對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響481

14-1-1基本設(shè)計問題：低矮結(jié)構(gòu)和中等高度結(jié)構(gòu)481

14-1-2高層結(jié)構(gòu)489

14-2抗震設(shè)計的考慮493

14-2-1基本原理493

14-2-2總體設(shè)計和平面考慮495

14-2-3抗震結(jié)構(gòu)的主要特征499

14-2-4材料501

14-2-5剛度因素501

14-2-6非結(jié)構(gòu)單元503

14-2-7新方法：基礎(chǔ)隔離體系和其他技術(shù)504

習(xí)題504

第15章結(jié)構(gòu)體系：構(gòu)造方法506

15-1引言506

15-2木結(jié)構(gòu)507

15-3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)512

15-4鋼結(jié)構(gòu)518

15-5基礎(chǔ)和擋土墻521

習(xí)題524

第16章結(jié)構(gòu)連接525

16-1引言525

16-2連接接頭的基本幾何形狀525

16-3連接件的基本類型527

16-3-1螺栓和鉚釘529

16-3-2焊接接頭532

習(xí)題533

附錄534

A單位轉(zhuǎn)換534

B非匯交力系534

C形心535

D慣性矩536

E梁中的彎曲應(yīng)力540

F梁中的剪切應(yīng)力542

G彎矩-曲率關(guān)系543

H撓度545

I力矩-面積定理：傾角和撓度546

J超靜定結(jié)構(gòu)的其他分析方法549

K受壓構(gòu)件的臨界壓屈荷載551

L基于計算機的分析方法：力法和矩陣位移法553

M有限元法559

N特性561

O典型材料性質(zhì)563

名詞術(shù)語中英文對照565 2100433B

《現(xiàn)代大型建筑結(jié)構(gòu)簡化分析方法與應(yīng)用》論述現(xiàn)代大型建筑結(jié)構(gòu)簡化分析方法及其在不同結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用?！冬F(xiàn)代大型建筑結(jié)構(gòu)簡化分析方法與應(yīng)用》共10章，主要內(nèi)容包括：介紹連續(xù)-離散化分析方法（連續(xù)-有限元方法、連續(xù)-加權(quán)殘數(shù)方法和連續(xù)-有限差分方法）及其應(yīng)用；論述三種超級單元方法（解析超級單元、實體超級單元和等效超級單元）及解析超級單元在大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析、動力分析、共同作用分析和筒體結(jié)構(gòu)協(xié)同分析中的應(yīng)用；闡述子結(jié)構(gòu)分析大型復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的新進(jìn)展；運用解析和數(shù)值相結(jié)合的方法分析幾種不同的大型建筑結(jié)構(gòu)；論述分區(qū)耦合、聯(lián)合分析大型建筑結(jié)構(gòu)的方法；最后，為了避免結(jié)構(gòu)重分析，論述大型建筑結(jié)構(gòu)剛度局部變更后的簡化分析方法及其應(yīng)用。