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图解建筑结构入门

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编辑推荐:

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固定支承、铰支承、滚动支承如何区分?

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如何得知结构是安定还是不安定?是静定还是静不定?不是一回事吗?

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刮阵大风,下场雪,如何计算建筑的风荷载、雪荷载?

一栋建筑到底可以承受多少荷载?多大的地震力足以摧毁它?

……

作者简介:

原口秀昭(Hideaki Haraguchi

    1959年生于日本东京,1982年毕业于东京大学建筑学科,1986年东京大学硕士研究生课程结业,现任东京家政学院大学生活设计学科教授。

著有《20世纪住宅:空间构成的比较分析》《路易斯·康的空间构成:图说20世纪的建筑大师》《一级建筑师考试超级记忆技巧》《二级建筑师考试超级记忆技巧》《结构力学超级解法技巧》《建筑师考试建筑法规超级解读技巧》《漫画结构力学》《漫画建筑物理环境》《建筑的数学与物理教室》《图解钢筋混凝土结构建筑入门》《图解木结构建筑入门》《建筑的设备教室》《图解钢结构建筑入门》《图解建筑法规入门》《图解建筑室内装修设计入门》《图解建筑施工入门》《图解建筑结构入门》《图解结构力学入门》《图解钢筋混凝土结构和钢结构入门》《图解建筑物理环境入门》等。

目录:

1 结构概要

木结构 1 砌体结构   13 钢结构   24

钢筋混凝土结构 42 54 网格结构   57

2 力和重量

牛顿 58 质量与加速度   69

3 力的基本说明

力的三要素 81 力矩   82 力偶   84 支点与反力   85

集中荷载与均布荷载 91 均变荷载   93

4 内力

内力与应力 94 弯矩   100 剪力   106 M Q 110

M 的最大值 114 M 图的形状   117

5 力与变形

应变 122 胡克定律   124 弹性模量   125 弹性   126

屈服点 129 塑性   130 韧性、脆性   131 截面   132

H 型刚 134 截面二次矩 138 截面一次矩 143

E I 的单位 145

6 应力

弯曲应力 146 柱的应力   151 剪应力   155

σ σbτ 总整理 160 莫尔圆   164

剪应力开裂方向 172 弯曲开裂方向   173 主应力   174

材料的强度 176 钢材的规格   184 木材的强度   190

塑性铰 191 破坏荷载   199

7 挠度

共轭梁法 203 挠度δ与挠角θ 206 屈曲   210

8 静不定结构(框架结构)

判别式 215 共轭梁法的应用   217 水平荷载的框架   221

9 倾角变位法

倾角变位法的基本公式 239 杆端弯矩   242

载重项目 245 倾角变位法   245 刚度与刚度比   247

节点方程 251 有效刚度比   255 传递弯矩   259

剪力方程 260 杆端M 求得弯矩M 265 弯矩分配法 266

10 建筑中的其他外力

承重荷载 268 雪荷载   276 风压力   278 地震力   284

11 结构计算

荷载的计算法 302 一次设计   305 二次设计   306

层间位移角 307 刚性模数   308 偏心率   309

高宽比 310 极限水平承载力   311

临界承载力计算 313 历时反应分析   314

内容简介

本书包括结构概要、力和重量、力的基本说明、内力、力与变形、应力、挠度、静不定结构(框架结构)、倾角变位法、建筑中的其他外力、结构计算共11314个建筑结构的知识点。每个知识点都以问答和图解的形式作出详细解释。活泼的语言、简练的公式、生动的插图,让复杂的理论变得简单易懂,传达建筑结构的有趣性。

前言:

“结构的课程,好无聊啊……”

这是笔者学生时代的事情了。总是在上结构课的时候偷懒,或

者说是几乎不去上课,老是喜欢呆在制图室里愉快地做设计。考试

前就是靠复印同学的笔记,建筑师考试则是向学结构的学弟学妹请

教,等等。不管是在学生时代还是现在,东京大学的建筑系都是人

才济济,真的让我受益良多。

笔者因为喜欢绘图选择了建筑,但是一直到毕业之后才发现,

这不是一个只有绘图的领域。再这样下去是不行的,于是笔者买了

许多关于不同技术领域的入门书籍来研读,但是这类书籍实在很少,

特别是结构的入门书更是没有起到入门指导的作用。看完这些入门

书籍之后,开始研读大学教授的著作,书中充满了一种“这种程度

的东西你早该明白,连这都不懂的话真的是个笨蛋!”的气氛。结

果,我只能看无数遍,以自己的方式去理解内容,像乌龟一样慢慢

地读下去。

本书作为入门书和参考书,为了对初学者有所助益,并多多少

少可以留在读者的记忆中,在内容上下了许多功夫。这里说的初学

者是指笔者任教的女子大学学生,以及喜欢设计但是讨厌结构的学

生等。一开始在博客(http://plaza.rakuten.co.jp/mikao/)分享漫

画和相关解说,是为了让学生可以每天来阅读。如此从博客集结出

版的书籍,这已经是第九本了,在韩国、中国大陆及台湾地区也都

出版了翻译本。通过书中性格鲜明的人物——稍有自信的“草食系”

男子,以及脚蹬高跟鞋的“肉食系”女子,来解说有关结构的知识。

要是突如其来地就进入力学的范围,没有显示出结构的有趣性,

就会落得跟笔者学生时代一样的下场。因此本书会以结构为中心,

先提及许多相关的历史事例,再从中说明结构的重点。

若是说出“体重为500N”“1km2 有200N   的力”等的话,应

该大部分的人都会觉得很迷茫吧。笔者认为如果要以国际单位制

(SI)单位统一说明,体重也应该以国际单位制单位表示。在本书

中,为了让读者对牛顿或重量等有实感,笔者下了许多的功夫。

“内力、应力是什么?”,有时学生听了好几次还是不懂。由于这

是结构中最重要的概念,所以在本书中将不厌其烦地一再出现。另

外,还有弹性模量E、截面二次矩I 的定义和单位、σ-ε 图,以及令

学生感到棘手的莫尔圆、倾角变位法的基本公式等,都会一再重复。

与塑性铰、屈曲、挠度、水平力等有关的框架结构、地震荷载等都

有数页予以说明,另外也有针对建筑师考试的对策等。反之,有关

力学的计算及各种结构,则是碍于页数的关系予以省略,有机会再

与大家分享。

每页以问答(Q&A)的形式,配合简单的解说及图解构成。第

一次请以3 分钟的频率快速阅读。像是莫尔圆或倾角变位法公式等

较困难的章节,请粗略阅读并继续往后。只要重复阅读数次,就会

慢慢深植脑海。对结构束手无策,搞不懂什么是力矩、向量的读者,

强力推荐您连同拙作《漫画结构力学入门》一起阅读,加强理解。

本书较少涉及公式的推导或微积分的理论等,这些内容在拙作

《结构力学超级解法技巧》《建筑的数学与物理教室》中,已有详细

的说明。土壤、钢筋混凝土、钢材等的相关施工内容,请参考同系

列的《图解建筑施工入门》。关于钢筋混凝土结构、钢结构、木结构

等的构造、设计等,请参考同系列的《图解钢筋混凝土结构建筑入

门》《图解钢结构建筑入门》《图解木结构建筑入门》等。

有好几次笔者都想把图解丢到一边(这是真的!),幸好身边有

支持了近十年、超级有耐性的彰国社编辑部的中神和彦先生,以及

同在编辑部进行文章校正、指出内容不完善的地方、处理版面构成

等复杂事物的尾关惠小姐,还有其他教导我的专家学者们、专业书

的作者们、博客的读者们,以及提出许多基本问题的学生们,再次

表示衷心的感谢。如果没有大家的帮忙,就没有本书的诞生。真的

非常感谢大家。

原口秀昭


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