現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念與方法

前言

　　傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)的課程教學(xué)中，存在“分門(mén)授課多，綜合歸納少”的情況。尤其對(duì)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)而言，除需學(xué)習(xí)4-5門(mén)力學(xué)課程外，尚需學(xué)習(xí)8-10門(mén)專業(yè)課程。眾多的課程往往對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)形成相互獨(dú)立的“知識(shí)孤島”，相互缺少有機(jī)的聯(lián)系。這種情況就使他們?nèi)狈?duì)結(jié)構(gòu)總體形態(tài)的了解，缺乏深入理解結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵，獲取對(duì)結(jié)構(gòu)的感性和悟性。為土木工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)一門(mén)綜合性的提高其對(duì)結(jié)構(gòu)感悟性的課程，使他們?cè)诒姸嗾n程知識(shí)的基礎(chǔ)上，歸納提煉并升華他們對(duì)結(jié)構(gòu)的理解，是很有必要的。作為這樣一門(mén)課程的教科書(shū)，必須反映現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程的時(shí)代特征。它不僅要反映所謂“現(xiàn)代”的傳統(tǒng)理解，即高層、大跨、空間作用和美學(xué)等要求，更必須強(qiáng)調(diào)21世紀(jì)對(duì)各項(xiàng)建設(shè)的“綠色”設(shè)計(jì)理念，即節(jié)能減排、環(huán)境友好和滿足可持續(xù)發(fā)展的要求?！　∩虾＝煌ù髮W(xué)是國(guó)內(nèi)率先在本科生中開(kāi)設(shè)《結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)》課程的高校。自1998年已經(jīng)連續(xù)多年應(yīng)用美國(guó)林同炎教授等的著作“結(jié)構(gòu)概念與體系”作為教材。相對(duì)于結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)，林同炎教授在書(shū)中更強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)總體的概念設(shè)計(jì)。做好概念設(shè)計(jì)，則得益最大。而做好概念設(shè)計(jì)，其思路則主要源于設(shè)計(jì)者對(duì)結(jié)構(gòu)性態(tài)的感悟性和對(duì)基本力學(xué)概念的應(yīng)用.林同炎教授提倡用最簡(jiǎn)單的方法來(lái)處理復(fù)雜的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的感悟性，用簡(jiǎn)單的基本力學(xué)方法正確設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的組成和傳力途徑。其方法的特點(diǎn)和貢獻(xiàn)就是將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析隱藏起來(lái)，而將其實(shí)質(zhì)表達(dá)為簡(jiǎn)單靜力學(xué)進(jìn)行處理，這就很容易被工程師們所理解并付諸應(yīng)用。

內(nèi)容概要

本書(shū)介紹現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)和分析方法，強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)需要在總體構(gòu)思上考慮美學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理念，同時(shí)應(yīng)用力學(xué)的概念和體系構(gòu)建結(jié)構(gòu)的框架，融匯結(jié)構(gòu)的分解與集成，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化分解為三維整體結(jié)構(gòu)、二維子結(jié)構(gòu)乃至一維構(gòu)件進(jìn)行分析，并將這些構(gòu)件集成為滿足高層、大跨、空間等不同功能要求的整體結(jié)構(gòu)。    本書(shū)共分八章，主要內(nèi)容有結(jié)構(gòu)體系分類，荷載估算，結(jié)構(gòu)的整體分析方法，子體系分析方法，構(gòu)件分析方法，豎向高層結(jié)構(gòu)、橫向大跨結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)的力學(xué)概念和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)外多個(gè)工程案例啟發(fā)讀者對(duì)結(jié)構(gòu)的感悟性。本書(shū)附有習(xí)題，可供讀者訓(xùn)練手算能力。    全書(shū)可作為高等院校土建類專業(yè)的本科生或研究生教材，也可供廣大從事土木工程的工程師、建筑師等專業(yè)技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

　　黃真，1982年天津大學(xué)本科畢業(yè)，1988年天津大學(xué)獲博士學(xué)位。1990年赴德國(guó)工作學(xué)習(xí)，并于1995年在德國(guó)布倫瑞克大學(xué)獲德國(guó)工學(xué)博士學(xué)位。1998年回國(guó)后任天津外資鋼結(jié)構(gòu)公司總工程師，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)施工多項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)工程。2001年起在上海交通大學(xué)土木工程系從事教學(xué)與科研工作?！　×稚倥?，大連理工大學(xué)1956年本科畢業(yè)，1956～1958年鋼結(jié)構(gòu)研究生，1962～1966年大連理工大學(xué)工程力學(xué)研究生。1992年獲國(guó)務(wù)院頒發(fā)的大連理工大學(xué)政府特殊津貼。曾任中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用委員會(huì)理事，中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)計(jì)算力學(xué)委員會(huì)理事，前國(guó)家計(jì)委、中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司咨詢專家。1967～1984年在大連理工大學(xué)工程力學(xué)系和工程力學(xué)研究所從事教學(xué)與科研工作，1985年后在上海交通大學(xué)土木工程系從事教學(xué)與科研工作。

書(shū)籍目錄

作者簡(jiǎn)介序前言目錄第一章  緒論  1.1  現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的特征  1.2  結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的意義  1.3  建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程  1.4  結(jié)構(gòu)性態(tài)和設(shè)計(jì)原則  1.5  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可持續(xù)發(fā)展  1.6  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與美學(xué)應(yīng)用  1.7  第一章小結(jié)第二章  荷載估算  2.1  豎向荷載  2.2  風(fēng)荷載  2.3  地震作用  2.4  其他間接荷載  2.5  結(jié)構(gòu)荷載與變形反應(yīng)  2.6  第二章小結(jié)第三章  結(jié)構(gòu)整體分析  3.1  結(jié)構(gòu)體系分類  3.2  結(jié)構(gòu)整體分析方法  3.3  結(jié)構(gòu)立面布置的“力流”分析方法  3.4  結(jié)構(gòu)平面布置的“基印圖”分析方法  3.5  結(jié)構(gòu)高寬比與平衡設(shè)計(jì)  3.6  非對(duì)稱建筑與復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解  3.7  結(jié)構(gòu)整體性能設(shè)計(jì)概念  3.8  第三章小結(jié)第四章  結(jié)構(gòu)子體系分析  4.1  結(jié)構(gòu)體系分解  4.2  整體結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)  4.3  橫向子結(jié)構(gòu)受力特性分析  4.4  橫向子結(jié)構(gòu)分類與簡(jiǎn)化計(jì)算  4.5  豎向子結(jié)構(gòu)受力特性分析  4.6  豎向子結(jié)構(gòu)分類與簡(jiǎn)化計(jì)算  4.7  第四章小結(jié)第五章  結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析  5.1  橫向構(gòu)件分析  5.2  豎向構(gòu)件分析  5.3  預(yù)應(yīng)力構(gòu)件分析  5.4  節(jié)點(diǎn)的連接方法  5.5  第五章小結(jié)第六章  豎向高聳結(jié)構(gòu)分析  6.1  豎向高聳結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)  6.2  剪力墻結(jié)構(gòu)體系  6.3  框架結(jié)構(gòu)體系  6.4  筒結(jié)構(gòu)體系  6.5  豎向混合結(jié)構(gòu)體系  6.6  案例與討論  6.7  第六章小結(jié)第七章  橫向大跨結(jié)構(gòu)分析  7.1  橫向大跨結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)  7.2  拱結(jié)構(gòu)體系  7.3  懸索結(jié)構(gòu)體系  7.4  斜拉結(jié)構(gòu)體系  7.5  案例與討論  7.6  第七章小結(jié)第八章  空間結(jié)構(gòu)分析  8.1  空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)  8.2  空間桁架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系  8.3  空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系  8.4  膜結(jié)構(gòu)體系  8.5  空間可展結(jié)構(gòu)體系  8.6  案例與討論  8.7  第八章小結(jié)附錄1  思考與練習(xí)附錄2  某單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房概念設(shè)計(jì)實(shí)例附錄3  某多層框架鋼結(jié)構(gòu)廠房概念設(shè)計(jì)實(shí)例附錄4  關(guān)于本書(shū)的調(diào)研報(bào)告參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　因此，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師在共同完成一項(xiàng)獨(dú)特工程中的作用是相互關(guān)聯(lián)的、互補(bǔ)的，建筑物總是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師共同創(chuàng)造的產(chǎn)物。對(duì)不同的工程對(duì)象，其作用也是各有其突出的方面。但是，由于知識(shí)背景的不同，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師的合作往往又是比較困難的，因?yàn)榻ㄖ锸怯行魏蜔o(wú)形、抽象和具體的綜合體。建筑師側(cè)重空間形式、感知氛圍等總體和宏觀方面，而結(jié)構(gòu)工程師則側(cè)重于有形、具體的結(jié)構(gòu)工程對(duì)象和微觀方面，雙方的思維方法有時(shí)使雙方的溝通渠道不太暢通?！　〗ㄖ熖幚韱?wèn)題是用自上而下、著眼總體的方法。他們由項(xiàng)目的初始條件、設(shè)計(jì)約束和現(xiàn)有資源，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，著眼于整體體系，構(gòu)思出一個(gè)空間安排，滿足建筑的功能要求和美學(xué)表達(dá)。然而，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工程師教育的模式卻是自下而上、著眼局部的方法。先學(xué)習(xí)具體的梁柱的細(xì)節(jié)處理而不充分考慮整體結(jié)構(gòu)的功能及可持續(xù)發(fā)展要求。這樣，就使建筑師和結(jié)構(gòu)工程師之間形成了一條鴻溝，限制了他們之間的交流和進(jìn)行創(chuàng)造性的合作，而這種合作與交流在建筑的方案和初步設(shè)計(jì)階段是特別重要的。　　在方案設(shè)計(jì)階段，無(wú)論建筑師或結(jié)構(gòu)工程師都要集中精力處理好整體的問(wèn)題，而不是致力于處理局部的構(gòu)件細(xì)部。只有深刻理解建筑總體空間形式的相互關(guān)系，才能更好地加強(qiáng)對(duì)局部構(gòu)造需求的理解。因此，先將建筑物看作一個(gè)整體空間形式，集中思路在結(jié)構(gòu)的整體體系分析，并分解出子結(jié)構(gòu)體系和關(guān)鍵的構(gòu)件，然后將基本力學(xué)概念和知識(shí)融合其間，才能得到滿足建筑設(shè)計(jì)三要素的完美建筑。

編輯推薦

　　本書(shū)是關(guān)于介紹“現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念與方法”的教學(xué)用書(shū)，書(shū)中第一章是概論；第二章是荷載估算；第三章介紹結(jié)構(gòu)的整體分析方法，將復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過(guò)“力流”方法優(yōu)化結(jié)構(gòu)的立面布置，通過(guò)“基印圖”方法優(yōu)化結(jié)構(gòu)的平面布置；第四章介紹結(jié)構(gòu)子體系的分析方法，將三維整體結(jié)構(gòu)分解為二維子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；第五章介紹結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分析方法，將二維平面子結(jié)構(gòu)分解為一維直線或曲線構(gòu)件進(jìn)行簡(jiǎn)化分析；第六章、第七章和第八章將這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件綜合集成為滿足不同現(xiàn)代功能要求的豎向高層結(jié)構(gòu)、橫向大跨結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合多個(gè)工程案例啟發(fā)讀者對(duì)結(jié)構(gòu)的感悟性。

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