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出版者:Routledge

作者:Williamson, Neil

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2013-12

价格:$ 158.20

装帧:HRD

isbn号码:9780419255604

丛书系列:

图书标签:

• 混凝土地板
• 地面工程
• 结构工程
• 建筑施工
• 地基处理
• 混凝土技术
• 施工规范
• 建筑材料
• 土木工程
• 地板系统

现代建筑结构设计：从基础理论到前沿应用 本书旨在为土木工程、结构工程及相关领域的专业人士和高年级学生提供一份全面、深入且具有高度实践指导意义的现代建筑结构设计手册。 本书超越了传统教科书对基本概念的简单罗列，而是聚焦于当前工程实践中最具挑战性、最前沿的设计理念、材料科学突破以及复杂荷载分析方法。我们将结构设计视为一门艺术与科学的结合，强调理论的严谨性与实际施工的可行性、经济性的完美平衡。 第一部分：结构设计基础的深化与重构 本部分致力于夯实读者对结构行为理解的根基，但其深度远超标准入门读物。我们不再满足于对基本力学定律的复述，而是探讨这些定律在非线性、时变工程环境中的实际应用。 第一章：材料本构关系的复杂性与先进建模 本章首先回顾了钢材和混凝土的经典应力-应变曲线，但重点迅速转向先进材料本构模型。详细讨论了混凝土在高应变率（如地震、爆炸荷载下）的动态响应，引入了Modified Cam-Clay模型、Lubliner-Ono模型等用于精确模拟材料的塑性损伤和退化过程。对于钢材，我们深入探讨了屈服后的几何硬化与随动硬化机制，特别是对高强度钢材（HSS）在疲劳荷载下的寿命预测模型进行了详尽的数学推导和工程实例分析。此外，纤维增强聚合物（FRP）在结构加固中的应用，其与基体材料的界面过渡区（ITZ）的微观力学分析被作为重点内容呈现。 第二章：极限状态设计方法学的演进 本书对极限状态设计（LSD）的阐述不再局限于规范条文的简单引用。我们详细剖析了可靠性理论（Reliability Theory）在结构设计中的实际操作，包括一阶可靠性方法（FORM）和二阶可靠性方法（SORM）在参数不确定性量化中的应用。重点探讨了荷载和抗力分项系数的校准过程，揭示了这些系数背后蕴含的统计学意义和风险管理哲学。针对复杂结构体系，我们引入了基于性能的设计（Performance-Based Design, PBD）的框架，阐述如何通过概率分析来保证结构在特定地震烈度下达到预期的功能状态（如即刻使用、生命安全等）。 第三章：结构分析的高级数值方法 传统结构分析多依赖于经典梁板单元。本章则聚焦于有限元方法（FEM）在复杂结构分析中的前沿应用。详细介绍了三维实体单元（Solid Element）的单元选择、网格划分策略以及奇点控制技术。在分析动态问题时，我们深入讨论了隐式积分法与显式积分法的适用场景，特别是在模拟冲击荷载和材料失效时的计算效率与精度平衡。对于壳体结构和薄壁构件，非线性几何效应（如大变形、屈曲）的引入是分析的重中之重，书中提供了详细的本征值屈曲分析和非线性后屈曲分析的步骤。 --- 第二部分：特殊结构体系与前沿工程挑战 本部分将理论应用于解决现代建筑工程中遇到的具体难题，涵盖了超高层、大跨度以及抗震与抗爆设计的核心技术。 第四章：超高层建筑的动力学响应与控制 超高层建筑的设计核心在于控制侧向刚度与位移。本书详尽分析了风荷载的脉动效应和相干性，介绍了先进的三维起伏风场模拟技术。在结构体系选择上，我们对比了巨型框架、伸臂桁架、核心筒与外框筒等体系的力流传递机制。核心内容集中于主动与被动减隔震技术的集成设计：粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器（TMD）和摩擦摆式隔震支座的非线性力学模型及其在结构动力响应控制中的优化配置策略。 第五章：大跨度空间结构与稳定性分析 大跨度结构面临的挑战是几何的复杂性与荷载的敏感性。本章详细探讨了索膜结构、网壳结构的初始几何找形过程，包括力学平衡状态的迭代求解。对于刚性大跨结构（如拱桥或穹顶），二阶P-Δ效应（由轴力引起的附加弯矩）的精确计算至关重要，书中给出了改进的有效刚度法。此外，针对长细杆系结构，整体稳定性分析必须考虑施工过程中的刚度变化和荷载叠加效应，提供了多阶段加载下的稳定性校核流程。 第六章：抗震设计中的先进策略 本书超越了传统基于剪力折减的抗震设计，全面转向基于性能的抗震设计（PBAD）。详细阐述了非线性动力反应历史分析的实施细则，包括如何精确建立构件的推覆曲线（Pushover Curve），并定义性能点。重点讨论了位移控制设计在高层建筑中的应用，并引入了性能目标函数的构建，该函数综合考虑了损伤指数和修复成本。针对易损部位，如梁柱节点，提供了钢筋优化配置的细化图解和施工控制要点。 第七章：极端荷载作用下的结构抗毁性设计 极端荷载（如爆炸、撞击）的设计要求结构具备一定的残余承载能力和冗余度。本章深入研究了材料的超高应变率效应（Strain Rate Effect），并讲解了侵彻动力学在评估外部冲击荷载作用下的结构穿透和破坏模式。我们讨论了如何通过引入塑性铰链的有序化分布和设置抗爆墙体来有效吸收冲击能量。对于火灾荷载，本书结合了传热分析（Heat Transfer Analysis），评估了高温下结构构件承载力的退化过程，并提出了基于耐火极限的加固设计原则。 --- 第三部分：施工一体化与可持续性设计集成 本部分关注结构工程从蓝图到实体的转化过程，强调设计与施工的无缝衔接以及环境责任。 第八章：预应力技术与后张预应力体系的优化 预应力技术是实现大跨度、高效率结构的关键。本书对后张预应力体系的分析给予了充分关注，包括张拉过程中的应力损失计算（包括摩擦损失、弹性回缩、徐变和收缩的叠加效应）。我们详细介绍了多孔道体系中的应力分布不均问题，并提供了优化锚具布置和灌浆质量控制的现场指导。针对预应力混凝土梁板，书中探讨了疲劳累积损伤模型，以确保其在长期服役下的可靠性。 第九章：施工阶段的结构安全控制 设计阶段的安全性只是结构安全的一部分。本章侧重于施工阶段的瞬态结构分析，这是传统设计常被忽视的环节。重点分析了分阶段加载、临时支撑体系失稳的风险。详细介绍了大型提升作业中的应力监测技术，以及如何使用结构健康监测（SHM）系统在施工过程中实时反馈实际荷载与应力状态，以便及时调整施工方案。 第十章：可持续性结构设计与全寿命周期评估 在当代工程背景下，结构设计必须考虑环境影响。本章引入了生命周期评估（LCA）方法论，用于量化结构从原材料获取到拆除的全过程碳足迹。我们探讨了低碳混凝土（如掺入矿渣或粉煤灰）的应用，以及可回收钢材在结构中的最佳利用方案。最后，本书强调了结构的可适应性与可拆卸性设计，确保未来的结构升级或转型能够以最低的环境代价完成。 本书结构严谨，理论深度与工程实践紧密结合，是结构工程师应对复杂现代工程挑战的必备参考书。

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