建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版深度解析,從理論到實(shí)踐的全面指南,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版,理論與實(shí)踐
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版深度解析》是一本從理論到實(shí)踐的全面指南,該書(shū)以最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)規(guī)范為依據(jù),涵蓋建筑力學(xué)、結(jié)構(gòu)分析方法等基本理論,以及新材料、新技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,書(shū)中將砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等內(nèi)容有機(jī)結(jié)合,統(tǒng)一概念,避免各自成書(shū)時(shí)的內(nèi)容重復(fù)或遺漏,本書(shū)還采用了數(shù)字課程與紙質(zhì)教材一體化設(shè)計(jì),通過(guò)電子教案、案例分析等多種形式的媒體資源,豐富了知識(shí)的呈現(xiàn)方式,有助于讀者更好地理解和掌握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的演變與第四版的核心價(jià)值
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為土木工程領(lǐng)域的核心學(xué)科,經(jīng)歷了從經(jīng)驗(yàn)法則到精確計(jì)算的漫長(zhǎng)發(fā)展歷程?!督ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版》的問(wèn)世,標(biāo)志著這一學(xué)科在理論與實(shí)踐結(jié)合方面達(dá)到了新的高度,本書(shū)不僅繼承了前三版的精華內(nèi)容,更針對(duì)當(dāng)代建筑行業(yè)的新挑戰(zhàn)和新需求進(jìn)行了全面更新與拓展。
回顧建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史,我們可以清晰地看到幾個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn),20世紀(jì)初,隨著鋼筋混凝土技術(shù)的成熟和鋼結(jié)構(gòu)的大規(guī)模應(yīng)用,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)始從工匠經(jīng)驗(yàn)向科學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)變,到了20世紀(jì)中葉,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的出現(xiàn)徹底改變了結(jié)構(gòu)工程師的工作方式,使復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精確分析成為可能,進(jìn)入21世紀(jì)后,可持續(xù)發(fā)展和抗震性能成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要考量因素,這些變化都在《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版》中得到了充分體現(xiàn)。
第四版相較于前幾版最顯著的特點(diǎn)是其對(duì)現(xiàn)代建筑技術(shù)革新的全面響應(yīng),書(shū)中新增了關(guān)于BIM(建筑信息模型)技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、高性能材料(如UHPC超高性能混凝土)的結(jié)構(gòu)特性分析,以及基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容,這些新增章節(jié)不僅反映了行業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài),更為讀者提供了前沿技術(shù)的實(shí)用指南。
本書(shū)的編排結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了從基礎(chǔ)到高級(jí)、從理論到實(shí)踐的漸進(jìn)式學(xué)習(xí)路徑,全書(shū)分為六大部分:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析,這種系統(tǒng)化的知識(shí)架構(gòu)既適合作為高校教材使用,也能滿(mǎn)足在職工程師的知識(shí)更新需求。
特別值得一提的是,第四版在保持學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)性的同時(shí),更加注重實(shí)用性和可操作性,書(shū)中增加了大量工程實(shí)例和設(shè)計(jì)范例,通過(guò)真實(shí)案例展示理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用,每個(gè)章節(jié)后的習(xí)題也經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì),既包括基礎(chǔ)概念題以鞏固理論知識(shí),也包含綜合應(yīng)用題培養(yǎng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):從材料特性到構(gòu)件計(jì)算
混凝土結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代建筑中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式,其設(shè)計(jì)原理與方法構(gòu)成了《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版》的核心內(nèi)容之一,本書(shū)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的講解既深入又全面,從材料基本性能出發(fā),逐步深入到各類(lèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算,最終形成完整的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)能力。
在混凝土材料性能方面,第四版對(duì)混凝土的強(qiáng)度理論、本構(gòu)關(guān)系以及耐久性設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)闡述,與前一版相比,新增了關(guān)于高性能混凝土和纖維混凝土的內(nèi)容,反映了材料科學(xué)的最新進(jìn)展,書(shū)中特別強(qiáng)調(diào)了混凝土材料的時(shí)間效應(yīng),包括徐變、收縮等長(zhǎng)期性能對(duì)結(jié)構(gòu)行為的影響,這是許多初級(jí)設(shè)計(jì)者容易忽視的重要方面。
鋼筋與混凝土的協(xié)同工作是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),本書(shū)通過(guò)清晰的圖示和數(shù)學(xué)推導(dǎo),詳細(xì)解釋了粘結(jié)滑移機(jī)理、內(nèi)力重分布原理以及截面假定等關(guān)鍵概念,第四版在這一部分增加了基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較,使讀者能夠更直觀(guān)地理解理論模型與實(shí)際行為之間的差異與聯(lián)系。
受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)是混凝土結(jié)構(gòu)中最基礎(chǔ)也是最重要的內(nèi)容,書(shū)中對(duì)單筋矩形截面、雙筋矩形截面以及T形截面的抗彎設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)講解,并通過(guò)大量例題展示不同設(shè)計(jì)情境下的計(jì)算流程,特別有價(jià)值的是,第四版增加了關(guān)于"承載力極限狀態(tài)"與"正常使用極限狀態(tài)"雙控設(shè)計(jì)的詳細(xì)討論,幫助設(shè)計(jì)者建立全面的設(shè)計(jì)理念。
對(duì)于受壓構(gòu)件,本書(shū)不僅涵蓋了普通柱的設(shè)計(jì)方法,還專(zhuān)門(mén)設(shè)置了章節(jié)討論長(zhǎng)柱的穩(wěn)定問(wèn)題以及偏心受壓構(gòu)件的雙向受力分析,第四版在這一部分引入了基于計(jì)算機(jī)迭代算法的設(shè)計(jì)方法,反映了工程實(shí)踐中從傳統(tǒng)手算向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。
抗剪設(shè)計(jì)往往是混凝土結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié),書(shū)中對(duì)抗剪機(jī)理的闡述深入淺出,詳細(xì)介紹了斜截面抗剪承載力計(jì)算的各種模型及其適用范圍,第四版特別強(qiáng)調(diào)了抗震結(jié)構(gòu)中抗剪設(shè)計(jì)的重要性,新增了關(guān)于剪力墻和連梁抗剪設(shè)計(jì)的專(zhuān)門(mén)內(nèi)容。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)作為混凝土技術(shù)的高級(jí)應(yīng)用,在第四版中得到了更加全面的介紹,從預(yù)應(yīng)力基本原理、損失計(jì)算到各類(lèi)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法,本書(shū)構(gòu)建了完整的知識(shí)體系,新增的工程案例展示了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在高層建筑和大跨度結(jié)構(gòu)中的創(chuàng)新應(yīng)用,具有很強(qiáng)的啟發(fā)性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):輕量化與高性能的現(xiàn)代解決方案
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版》的另一重要組成部分,反映了現(xiàn)代建筑向輕量化、工業(yè)化發(fā)展的趨勢(shì),本書(shū)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的講解既注重基本原理的嚴(yán)謹(jǐn)性,又緊密結(jié)合工程實(shí)踐中的常見(jiàn)問(wèn)題,為讀者提供了全面的設(shè)計(jì)指南。
鋼材的材料特性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的起點(diǎn),第四版詳細(xì)討論了各種結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能、可焊性以及抗脆斷能力,特別強(qiáng)調(diào)了不同鋼材等級(jí)在各類(lèi)工程條件下的適用性選擇,與混凝土部分類(lèi)似,書(shū)中也新增了關(guān)于高性能鋼材的內(nèi)容,包括耐火鋼、耐候鋼等特種鋼材的設(shè)計(jì)應(yīng)用。
連接設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)區(qū)別于混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特點(diǎn),本書(shū)系統(tǒng)介紹了焊接連接、螺栓連接(包括普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓)以及銷(xiāo)軸連接的設(shè)計(jì)方法,第四版在這一部分進(jìn)行了大幅擴(kuò)充,增加了關(guān)于節(jié)點(diǎn)剛性分類(lèi)、半剛性連接設(shè)計(jì)以及抗震節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求的詳細(xì)內(nèi)容,反映了近年來(lái)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)理念的重要發(fā)展。
軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單,實(shí)則包含許多需要仔細(xì)考慮的細(xì)節(jié)問(wèn)題,書(shū)中對(duì)軸心受拉構(gòu)件的凈截面計(jì)算、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行了深入分析,第四版特別強(qiáng)調(diào)了截面分類(lèi)(纖細(xì)截面、中長(zhǎng)截面和粗短截面)對(duì)設(shè)計(jì)方法選擇的影響,幫助讀者建立正確的設(shè)計(jì)思維。
受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)部分,本書(shū)全面介紹了梁的強(qiáng)度計(jì)算、整體穩(wěn)定驗(yàn)算以及局部穩(wěn)定保證措施,針對(duì)工程實(shí)踐中常見(jiàn)的組合梁設(shè)計(jì)問(wèn)題,第四版增加了關(guān)于剪力連接件設(shè)計(jì)和考慮滑移效應(yīng)的計(jì)算方法,具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值,書(shū)中還專(zhuān)門(mén)討論了吊車(chē)梁等特殊受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
壓彎構(gòu)件作為實(shí)際工程中最常見(jiàn)的受力形式,其設(shè)計(jì)方法相對(duì)復(fù)雜,本書(shū)系統(tǒng)闡述了平面內(nèi)穩(wěn)定、平面外穩(wěn)定以及相關(guān)穩(wěn)定問(wèn)題的計(jì)算方法,第四版引入了直接分析法的概念,反映了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法從傳統(tǒng)長(zhǎng)度系數(shù)法向更精確分析方法的發(fā)展趨勢(shì)。
鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是第四版新增的重點(diǎn)內(nèi)容,書(shū)中詳細(xì)闡述了鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能特點(diǎn)、延性設(shè)計(jì)原則以及各類(lèi)抗震構(gòu)造措施,特別有價(jià)值的是關(guān)于"強(qiáng)柱弱梁"設(shè)計(jì)理念的深入討論和實(shí)現(xiàn)方法,這對(duì)于提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震安全性至關(guān)重要。
對(duì)于空間鋼結(jié)構(gòu)和大跨度鋼結(jié)構(gòu),本書(shū)設(shè)置了專(zhuān)門(mén)章節(jié)介紹網(wǎng)架、網(wǎng)殼、索膜結(jié)構(gòu)等特殊形式的設(shè)計(jì)原理,第四版在這一部分增加了許多國(guó)內(nèi)外著名鋼結(jié)構(gòu)工程的案例分析,通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目展示理論知識(shí)的工程應(yīng)用,大大增強(qiáng)了內(nèi)容的實(shí)踐指導(dǎo)性。
組合結(jié)構(gòu)與抗震設(shè)計(jì):現(xiàn)代建筑的安全保障
組合結(jié)構(gòu)作為充分利用不同材料性能優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)形式,在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用日益廣泛?!督ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版》對(duì)這一重要領(lǐng)域的闡述全面而深入,涵蓋了從基本原理到細(xì)部設(shè)計(jì)的完整知識(shí)體系,為讀者提供了寶貴的設(shè)計(jì)參考。
鋼-混凝土組合梁是組合結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的構(gòu)件形式,書(shū)中詳細(xì)介紹了組合梁的受力機(jī)理、有效寬度確定方法以及考慮滑移效應(yīng)的計(jì)算方法,第四版特別強(qiáng)調(diào)了施工階段驗(yàn)算的重要性,新增了關(guān)于無(wú)支撐施工與有支撐施工兩種情況的對(duì)比分析,這對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有直接指導(dǎo)意義。
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因其優(yōu)異的抗震性能而受到工程界青睞,本書(shū)系統(tǒng)闡述了圓形和方形鋼管混凝土柱的軸壓、偏壓承載力計(jì)算方法,以及梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則,第四版增加了關(guān)于中空夾層鋼管混凝土等新型組合柱的研究成果,反映了這一領(lǐng)域的快速發(fā)展。
型鋼混凝土(SRC)結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)勢(shì),書(shū)中對(duì)SRC構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法、構(gòu)造要求以及施工工藝進(jìn)行了全面介紹,新增內(nèi)容特別關(guān)注了SRC結(jié)構(gòu)與周邊構(gòu)件的連接設(shè)計(jì),這是實(shí)際工程中容易出現(xiàn)問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)。
組合結(jié)構(gòu)的抗震性能是第四版重點(diǎn)強(qiáng)化的內(nèi)容,書(shū)中通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和震害案例,分析了各類(lèi)組合結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞機(jī)理和抗震措施,特別有價(jià)值的是關(guān)于"能力設(shè)計(jì)"原則在組合結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用討論,這有助于設(shè)計(jì)者建立系統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)思維。
抗震設(shè)計(jì)理論是全書(shū)的重點(diǎn)之一,第四版從地震工程基礎(chǔ)知識(shí)入手,系統(tǒng)介紹了反應(yīng)譜理論、時(shí)程分析方法以及基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念,書(shū)中對(duì)各國(guó)抗震規(guī)范的異同進(jìn)行了比較分析,幫助讀者理解不同抗震設(shè)計(jì)方法背后的理論基礎(chǔ)。
對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的隔震與消能減震技術(shù),本書(shū)設(shè)置了專(zhuān)門(mén)章節(jié)進(jìn)行討論,第四版詳細(xì)介紹了各類(lèi)隔震支座、阻尼器的性能特點(diǎn)及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法,通過(guò)國(guó)內(nèi)外著名隔震建筑的案例分析,生動(dòng)展示了這些先進(jìn)技術(shù)的實(shí)際效果。
非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震問(wèn)題往往被設(shè)計(jì)者忽視,書(shū)中特別強(qiáng)調(diào)了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如幕墻、設(shè)備管道等)與主體結(jié)構(gòu)的相互作用及其抗震措施,第四版新增了關(guān)于建筑功能可恢復(fù)性設(shè)計(jì)的討論,反映了抗震設(shè)計(jì)理念從"保生命安全"向"減少經(jīng)濟(jì)損失"的發(fā)展趨勢(shì)。
表:組合結(jié)構(gòu)主要形式比較| 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 | 主要優(yōu)點(diǎn) | 適用場(chǎng)合 | 設(shè)計(jì)難點(diǎn) | |---------|---------|----------|---------| | 鋼-混凝土組合梁 | 充分利用材料強(qiáng)度,減少截面高度 | 大跨度樓蓋,橋梁結(jié)構(gòu) | 剪力連接設(shè)計(jì),施工階段驗(yàn)算 | | 鋼管混凝土柱 | 高承載力,優(yōu)良抗震性能 | 高層建筑下部柱,橋墩 | 局部穩(wěn)定保證,防火設(shè)計(jì) | | 型鋼混凝土結(jié)構(gòu) | 剛度大,防火性能好 | 高烈度區(qū)建筑,大跨度結(jié)構(gòu) | 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),鋼筋布置 | | 組合剪力墻 | 抗側(cè)剛度大,延性好 | 高層建筑抗側(cè)力體系 | 鋼板與混凝土協(xié)同工作 |
特殊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)案例分析:拓展工程視野
《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四版》對(duì)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)門(mén)論述,極大地拓展
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