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出版者:中国建筑工业出版社

作者:赵国藩等

出品人:

页数:20

译者:

出版时间:1999-11

价格:51.00元

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isbn号码:9787112039807

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• 钢纤维混凝土结构
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• 混凝土结构
• 纤维增强复合材料
• 结构工程
• 土木工程
• 材料力学
• 耐久性
• 抗裂性
• 高性能混凝土
• 工程应用

钢纤维混凝土结构 引言 钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC）作为一种新型的复合材料，以其优异的力学性能和耐久性，在现代土木工程领域得到了越来越广泛的应用。与传统的钢筋混凝土结构相比，钢纤维混凝土在抗裂性、延性、抗冲击性和抗疲劳性等方面表现出显著的优势。本书深入探讨了钢纤维混凝土结构的理论基础、设计方法、施工技术以及工程应用，旨在为从事结构设计、施工、研究和教育的专业人士提供一本全面、实用的参考书籍。 第一章 钢纤维混凝土的基本概念与性能 本章首先阐述了钢纤维混凝土的定义、组成材料及其特点。详细介绍了各种类型钢纤维（如剪切钩形纤维、波纹形纤维、锯齿形纤维等）的几何形状、尺寸、表面处理方式以及对混凝土性能的影响。深入分析了钢纤维在混凝土基体中形成三维加强网络的作用机理，重点阐述了纤维增强体如何有效抑制裂缝的产生与扩展，提高混凝土的拉伸强度、弯曲强度、剪切强度以及韧性。 随后，本章系统总结了钢纤维混凝土的各项力学性能测试方法和标准，包括抗压强度、抗拉强度（直接拉伸和劈裂拉伸）、弯曲强度、剪切强度、韧性（断裂能）、抗冲击性能、抗疲劳性能以及耐久性（抗冻融、抗渗、抗腐蚀等）。通过大量的试验数据和图表，直观地展示了不同纤维掺量、纤维类型、纤维长径比以及纤维与混凝土界面粘结性能对钢纤维混凝土性能的影响规律。特别强调了钢纤维混凝土在应变硬化和应变软化阶段的力学行为，以及其与传统混凝土的显著差异。 第二章 钢纤维混凝土结构的受力分析与设计理论 本章聚焦于钢纤维混凝土结构在各种荷载作用下的受力分析理论。详细介绍了钢纤维混凝土构件（如梁、板、柱、墙等）在受弯、受剪、受压、受扭等不同受力状态下的力学模型。基于微观纤维增强机理和宏观连续介质理论，推导了钢纤维混凝土材料的本构关系，包括单轴受压、单轴受拉、双轴受力以及应力-应变关系。深入探讨了纤维协同效应、纤维桥接效应以及纤维拔出机理在结构承载能力中的作用。 本章重点阐述了钢纤维混凝土结构的承载能力极限状态设计方法。详细介绍了基于概率理论和可靠指标的极限状态方程，以及如何考虑材料非线性和几何非线性效应。针对梁、板、柱等典型构件，给出了详细的配纤维设计原则和计算方法，包括纤维配比的确定、纤维在构件中的分布以及纤维对构件整体承载能力、延性和裂缝控制的贡献。讨论了如何将钢纤维混凝土的独特性能纳入现有的设计规范和标准体系中。 第三章 钢纤维混凝土结构的构造措施与细部设计 本章着重于钢纤维混凝土结构的实际构造设计与细部处理。详细介绍了钢纤维混凝土构件在施工过程中可能遇到的问题，以及相应的解决方案。例如，在梁、板构件的配筋设计中，如何合理布置纵向钢筋和箍筋，以及如何通过增加钢纤维来提高构件的抗裂性能，减少钢筋的配置量，从而实现经济效益。 本章还详细讨论了钢纤维混凝土结构中的节点设计，包括柱与梁的连接、墙与板的连接等。阐述了在节点区域如何通过合理配置钢纤维和传统钢筋，有效地提高节点的承载能力、延性和抗震性能。对于预制构件的连接，也提出了相应的钢纤维混凝土连接技术，如纤维连接板、纤维灌注等。 此外，本章还关注钢纤维混凝土结构的施工工艺，如钢纤维的均匀掺入方法、混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣以及养护等关键环节。强调了施工过程中对钢纤维分布均匀性的控制，以及对混凝土早期裂缝的防治措施。 第四章 钢纤维混凝土结构的抗震性能与减震设计 地震是影响结构安全的重要因素，本章深入研究了钢纤维混凝土结构的抗震性能。通过理论分析和数值模拟，揭示了钢纤维混凝土在地震荷载作用下的动力响应特性。阐述了钢纤维如何通过提高混凝土的延性和耗能能力，显著改善结构的抗震性能。 本章详细介绍了钢纤维混凝土结构的抗震设计方法。包括如何根据设防烈度、场地类别等因素，合理选择钢纤维的类型、掺量和配比，以满足结构的抗震性能要求。讨论了钢纤维混凝土在抗震结构中的应用，例如在框架梁、框架柱、剪力墙等构件中，以及在桥梁、隧道等特殊结构中的抗震设计。 特别地，本章还关注了钢纤维混凝土在减隔震结构中的应用。介绍了如何利用钢纤维混凝土优异的吸能和耗能特性，设计出更安全、更经济的减震结构。例如，在消能减震构件、阻尼器等方面，钢纤维混凝土的应用前景广阔。 第五章 钢纤维混凝土结构在工程中的应用实例 本章通过一系列典型的工程应用实例，展示了钢纤维混凝土结构在各个领域的应用成就。详细介绍了钢纤维混凝土在以下方面的成功案例： 工业与民用建筑： 例如，在厂房、仓库、停车场、高层建筑等结构的楼板、梁、柱、墙等构件中，钢纤维混凝土的应用不仅提高了结构的承载能力和耐久性，还减少了钢筋的用量，降低了工程造价。 桥梁工程： 桥梁是承受重载和复杂荷载的重要结构，钢纤维混凝土在桥梁的桥面板、桥墩、桥台等部位的应用，显著提高了桥梁的抗裂性、耐久性和抗疲劳性能，延长了桥梁的使用寿命。 隧道工程： 隧道作为地下工程，承受着复杂的围岩压力和外部荷载，钢纤维混凝土衬砌具有优异的抗变形能力、抗渗性和耐久性，能够有效地提高隧道的安全性和使用性能。 水工结构： 如水坝、港口码头、水渠等，这些结构承受着水压力、波浪冲击和化学侵蚀，钢纤维混凝土的抗渗性、耐久性和抗冲击性使其成为理想的材料选择。 交通工程： 除了桥梁，钢纤维混凝土还在机场跑道、地铁车站、道路路面等交通基础设施建设中得到广泛应用，以提高其承载能力、抗磨损性能和耐久性。 每个工程案例都提供了详细的设计理念、施工过程、性能测试数据以及使用效果，为读者提供了宝贵的实践经验和借鉴。 第六章 钢纤维混凝土结构的未来发展趋势与挑战 本章对钢纤维混凝土结构未来的发展趋势进行了展望。预测了随着新材料、新技术的不断涌现，钢纤维混凝土在性能、应用领域和可持续性方面将取得更大的突破。 高性能钢纤维混凝土： 随着对材料性能要求的不断提高，高性能钢纤维混凝土（如超高性能混凝土）将得到更广泛的应用，其在超高层建筑、大跨度桥梁等领域的潜力巨大。 智能化与绿色化： 未来，钢纤维混凝土结构将更加注重智能化设计与施工，例如利用传感器监测结构健康，以及开发更环保的生产工艺和回收利用技术，以实现可持续发展。 与其他先进材料的结合： 钢纤维混凝土将与其他先进材料（如聚合物、纳米材料等）相结合，开发出更多功能化、高性能的复合材料结构。 规范与标准的完善： 随着钢纤维混凝土应用范围的扩大，相关设计规范和标准的不断完善将对其推广应用起到至关重要的作用。 同时，本章也指出了当前钢纤维混凝土结构在推广应用过程中面临的挑战，如成本问题、标准不统一、施工技术培训不足等。并提出了一些应对策略和研究方向，为相关领域的研究者和工程师提供了有益的参考。 结论 本书系统地介绍了钢纤维混凝土结构从基本概念到工程应用的各个方面，内容详实，理论与实践相结合。通过对钢纤维混凝土优异性能的深入剖析，以及对其在各类工程中成功应用的案例展示，本书旨在为读者提供全面的知识体系，激发创新思维，推动钢纤维混凝土结构在土木工程领域的进一步发展和应用。本书适合于土木工程专业的学生、科研人员、设计工程师、施工技术人员以及对钢纤维混凝土结构感兴趣的各界人士阅读。

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这本书的排版和语言风格让人感觉非常“务实”，它没有华丽的辞藻，直奔主题。我是一个工作了十多年的结构设计师，更关心的是规范和实际操作层面的问题。这本书在结构构件的承载力设计方面，提供了非常详尽的计算方法，特别是对于大跨度梁和厚板结构的抗剪和抗弯设计，它提供了一套比传统规范更精细化的计算模型，考虑到了纤维体积配比、长径比以及锚固效果对有效应力的影响。我尝试用它提供的公式去复核我们正在进行的一个复杂结构项目，发现其结果比我们目前采用的简化方法得出的安全储备要更合理一些，减少了不必要的材料浪费。书中还专门辟出一章讨论了耐久性问题，比如纤维的锈蚀对整体结构寿命的影响，这体现了作者对工程全生命周期的关注。不过，如果能增加关于施工工艺的指导，比如搅拌、浇筑和养护过程中需要注意的特殊事项，那就更贴合我们现场人员的需求了。尽管如此，这本书无疑是工程师工具箱中一个强有力的补充，它教会我们如何更科学、更经济地利用这种新型材料。

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这本书的封面设计挺有意思，那种粗犷的线条感，似乎在暗示着它所探讨的主题——强度与韧性的结合。我原本以为这是一本纯粹的工程力学教材，没想到它在绪论部分就花了大量篇幅去阐述钢纤维这种材料的独特性质，从微观的纤维分布到宏观的力学响应，讲得非常透彻。特别是关于纤维在混凝土内部的随机取向模型，作者似乎投入了极大的精力去构建和验证，引用了大量的实验数据作为支撑，这让原本枯燥的理论变得有血有肉。我印象最深的是关于后开裂阶段性能的分析，作者没有停留在传统的应力-应变曲线描述上，而是深入探讨了纤维如何有效约束微裂缝的扩展，从而显著提高结构的延性和抗冲击能力。书中配备的图表和流程图清晰明了，即便是初次接触这个领域的读者，也能很快抓住核心概念。不过，如果能增加一些实际工程案例的深度分析，比如某个具体桥梁或高耸建筑的抗震设计，那就更完美了，现在的案例略显保守，更偏向于实验室研究成果的展示。整体来说，这是一部严谨且富有启发性的著作，对于想深入理解高性能混凝土结构体系的工程师和研究人员，绝对是一本不可多得的参考书。

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这本书的叙事方式极具学术魅力，它不是简单地罗列知识点，而更像是一场关于材料科学的深度探险。作者在开篇就设定了一个宏大的目标：超越传统钢筋混凝土的脆性限制。书中大量的篇幅被用于介绍数值模拟方法，特别是有限元分析（FEA）在模拟纤维混凝土复杂裂缝模式中的应用。作者详细介绍了如何建立考虑纤维随机分布和界面损伤的本构模型，并展示了如何通过这些模型预测结构在极端荷载（如爆炸或强烈地震）下的动态响应。这部分内容对于从事前沿研究的学者来说，简直是宝藏。我尤其欣赏作者在引用文献时的严谨态度，几乎每一个关键结论都有明确的出处佐证，使得全书的论证链条密不透风。然而，对于希望快速入门的初学者来说，一开始的数学推导可能会显得有些吃力，特别是涉及到张量分析和非线性迭代的部分，需要较好的数学背景才能跟上节奏。总的来说，这是一部面向高阶读者的学术专著，它成功地将复杂的计算力学前沿成果引入到了钢纤维混凝土的研究领域。

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读完这本书，我最大的感受是它在理论深度和工程应用之间找到了一个非常微妙的平衡点。它不像某些理论书籍那样，把公式堆砌起来让人望而却步，而是非常注重“为什么”——为什么需要钢纤维，它们是如何改变传统混凝土的行为模式的。书中对断裂韧性提升机制的讨论尤为精彩，它不仅仅是简单地陈述纤维能提高韧性，而是通过能量平衡原理和界面过渡区（ITZ）的微观分析，详细剖析了裂缝扩展过程中纤维拔出和断裂所消耗的能量。这种深度分析迫使读者跳出传统的钢筋混凝土思维定式，去接受一种全新的、更具韧性的结构设计理念。我对其中关于“后张拉钢纤维混凝土”的章节特别感兴趣，作者对预应力施加对纤维有效性的影响进行了细致的讨论，这在很多主流教材中都是罕见的。唯一的遗憾是，书中对不同类型钢纤维（如弯钩型、直型、短切型）的性能差异化比较分析略显不足，可能限于篇幅，但对于实际选型来说，这部分信息至关重要。总而言之，这本书为我们提供了一个理解和设计下一代高性能结构材料的坚实理论基础。

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我是一名材料学专业的学生，对于这本书在材料本构行为描述上的细致入微感到非常震撼。它对钢纤维与混凝土基体之间的界面相互作用（Interfacial Transition Zone, ITZ）的分析，几乎达到了分子层面的洞察力。书中深入探讨了纤维表面处理（如涂层、化学改性）如何影响界面粘结强度，以及这种粘结强度如何直接决定了纤维的有效工作长度和抗裂贡献。作者构建了一个非常精妙的“微观力学模型”，用以描述纤维在受拉过程中应力是如何从基体传递到纤维上的，这极大地帮助我理解了为什么特定长径比的纤维能达到最佳的增强效果。书中对纤维在受压状态下的支撑作用也进行了单独分析，这往往是很多研究中被忽略的部分。唯一的改进建议是，如果能加入更多关于特定环境（如超低温、高盐度腐蚀环境）下钢纤维的长期性能衰减数据和应对策略，那就更具前瞻性了。这本书不仅是工程力学的书，更是一本深刻解析新材料性能的教科书，对我后续的实验设计提供了明确的方向指导。

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