如何系統的學習結構分析？

01-23

本科基礎，數學學習過高等數學、線性代數，力學學習過理論力學、材料力學、結構力學，專業課學習過混凝土結構、鋼結構、抗震設計。
想要系統的學習結構分析，把常用有限元軟體（sap2000之類）的原理搞清楚，還需要那些科目的學習，及學習的先後順序和經典書籍？

系統地學習結構分析是學好結構分析的第一步。其要學的知識有很多……

基本學習的過程和順序如下，有些是可以同步學的，時間跨度從本科到研究生。

一. 基礎理論

1.數學基本知識

數學乃理工科專業之基礎

內容涵蓋高等數學，複變函數，變分原理，線性代數，概率論，矩陣論，數值計算，數理方程。這些基本的數學知識參考書目很多，本科的課本差不多就可以了。

2.力學理論

力學博大精深，書籍浩瀚，是結構分析必學，甚至必精通的，主要包括：

a.彈性理論/塑性理論

是學習有限元理論的基礎，推薦徐芝綸《彈性力學簡明教程》，姚偉岸和鍾萬勰《辛彈性力學》，鐵木辛柯的著作，楊桂通《彈塑性力學引論》，黃克智《張量分析》，與場有關書籍。另外強力推薦馮康的《彈性力學的數學理論》這本書。這些是後面學習有限元的基礎。

b.材料力學

我只看過孫訓方《材料力學》，宋子康和蔡文安的《材料力學》這兩本書，感覺已經夠用了。

c.結構力學

其重要性不用多說，推薦龍馭球《結構力學（第二版）上、下》，同濟大學朱慈勉老師的《結構力學（上、下）》，多看幾本書，會有更深刻的理解和認識。先掌握概念，後掌握方法。定性分析和定量分析都很重要。

d.結構動力學

c中所說的兩本書下冊都有結構動力學基本介紹，更詳細的介紹可參考克拉夫（RayW. Clough）的《Dynamics of Structure》，以及Chopra的《結構動力學：理論及其在地震工程中的應用》。

二.專業知識

1.結構學

結構學，即以鋼材和混凝土為主要材料（當然還有其他勻質材料和離散材料），以基本設計準則和材料的性能為起點，以梁板柱、撐牆拱、殼索膜為基本構件，以構件的拉壓彎剪扭為主線，以框架結構、剪力牆結構、筒體結構及它們組成的混合結構為主要的結構形式，來研究結構構件、節點及整體結構的力學性能。另外，鋼筋混凝土結構還要對變形和裂縫進行控制，同時研究鋼筋的粘結和錨固；鋼結構及薄壁結構則要重視穩定性和疲勞等問題。結構學涉及的力學理論很多，力學的重要性一部分就是體現在這裡。

參考書籍：

混凝土：除了曾經用過的課本和規範外，推薦帕克的《鋼筋混凝土結構》，萊昂哈特的《鋼筋混凝土結構配筋原理》，江見鯨的《高等混凝土結構理論》，還有關於可靠度和耐久性的一些書。

鋼結構：陳紹蕃的《鋼結構設計原理》和《鋼結構穩定設計指南》，後者可結合《彈性穩定理論》這本書一起看。

2.抗震工程學

抗震理論可分為兩類：一是地震工程理論，講述地震學原理、結構地震反應；二是結構抗震設計，如混凝土/鋼結構、單層廠房及高層建築抗震設計，及抗震設計理論和原則，還有結構隨機振動分析、各類結構抗震性能評估、減震隔震等。

結構抗震設計分析，動力學與概率論是基礎，抗震計算理論是核心。

對於抗震工程學和抗震計算理論方面的書籍，個人認為寫的比較全面的有沈聚敏的《抗震工程學》，李桂青的《抗震結構計算理論與方法》，應該都是比較老的書籍了，但參考價值絕對不低。另外若是研究振動控制、故障診斷、結構動力分析與試驗的話，模態分析理論應該有很好的參考價值。

3.結構概念設計

概念設計實際上是強調從建築結構的整體上出發，而非細節，在建築空間形式方案產生的同時，宏觀上就已形成基本的結構使用特徵。這個部分闡非常全面的莫過於林同炎的《結構概念和體系》。當然還有其他比較好的關於結構概念設計和結構選型方面的書籍可以參考。

三.計算軟體

計算軟體可分為兩類：一是結構設計方面的，如PKPM、Sap2000、Etabs、3D3S等等；二是有限元分析方面的，常用的有Abaqus、ANSYS、Midas等。當然其中有的既可用於設計又可用於分析。前者的學習，對規範甚至是常用的其他國家的規範要有一定的了解；後者的學習，要對有限元基礎理論很了解，用起來才得心應手。

想要把有限元軟體的原理弄清楚的話，可分為三步：

第一，掌握有限元基礎理論。這應該從彈性/塑性理論開始，然後再學習有限元的入門知識，可參考《彈性結構的數學理論》，曾攀的《有限元分析基礎教程》，最後可以看Zienkiewicz的《The Finite Element Method》。理論很多，當使用到了可以自行補充。

第二，軟體幫助文檔。這一步通常是做實例工程的時候帶著看的。有限元軟體的使用方法基本都一樣，但是又都有各自的使用習慣和特點，那麼只有看產品的說明書才能具體了解其功能和局限性。基本上市場上的教程都或多或少地來源於軟體的幫助文檔。幫助文檔雖是英文的，但是理論知識懂了，可以說完全不影響閱讀和使用。

第三，Practice,Practice,Practice。在實踐中暴露錯誤，前面遇到的錯誤越多，後面犯的錯誤就越少，使用就越順暢。

此外，使用有限元軟體還有一個要掌握的就是建模方法，這涉及到幾何學和拓撲學的許多知識，卓越的空間立體感夠幫助你快速有效地建立空間模型。

知識是不斷積累的，如果對這些不是很感興趣，學起來會很枯燥的，從本科到研究生7年的時間掌握這些內容，個人覺得是很緊迫的，時間是不夠用的。所以必須對這個框架體系有個系統的了解，先掌握其中的一部分，當學習和工作中遇到了新的東西再繼續學習補充。這就是要求我們工程師應該具備終身學習的能力。

（PS：由於知識水平有限，以上回答難免有錯誤，敬請指正。）