混凝土结构设计原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:东南大学出版社

作者:蓝宗建 编

出品人:

页数:443

译者:

出版时间:2008-1

价格:50.00元

装帧:

isbn号码:9787564110420

丛书系列:

图书标签:

• 建筑设计
• 混凝土结构
• 结构设计
• 土木工程
• 建筑工程
• 设计原理
• 钢筋混凝土
• 结构力学
• 建筑规范
• 高等教育
• 教材

结构设计的前沿探索：新材料、新理论与数字化转型 图书简介 本书是一部面向土木工程专业高年级学生、研究生以及工程技术人员的专业著作，旨在系统梳理和深入探讨当代结构工程领域，特别是混凝土结构设计之外的、更广阔的前沿研究方向、新兴材料应用以及数字化设计方法论。本书并非传统意义上的混凝土结构设计规范解读或基础原理复述，而是聚焦于超越传统素混凝土和钢筋混凝土设计范畴的创新实践与理论突破。 本书共分为六个核心部分，全面覆盖了从新型结构材料的力学行为到复杂结构分析的先进数值方法，再到智能建造与可持续发展的工程前沿议题。 --- 第一部分：先进结构材料的力学与应用 本部分着重探讨了在传统钢筋混凝土之外，对提升结构性能、实现轻量化和提高耐久性具有关键作用的新型结构材料。 1. 高性能纤维增强复合材料（FRP）在结构工程中的应用： 详细阐述了碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和芳纶纤维（AFRP）等FRP材料的本构关系、抗疲劳性能和长期性能衰减模型。重点分析了FRP筋材在海洋工程、抗震改造和既有结构加固中的应用机理，包括其与新型粘结剂的协同作用。探讨了FRP结构体系（如FRP管柱、FRP梁）在自重控制和抗腐蚀方面的独特优势。 2. 超高性能混凝土（UHPC）的本构模型与设计： 深入剖析了UHPC的微观结构特征，特别是其极高的抗压强度和显著的拉伸韧性。本书构建了适用于极限状态设计的UHPC本构模型，包括其在受剪、受弯和受拉区域的应力-应变关系。案例分析聚焦于UHPC在薄壳结构、预制构件以及极端荷载（如爆炸冲击）防护结构中的应用实例，强调其带来的结构形式的革新。 3. 智能与自修复材料的结构响应： 介绍了嵌入式传感器技术（如光纤光栅、压电材料）在实时结构健康监测（SHM）中的应用，及其数据如何反哺结构的设计迭代。同时，深入探讨了引入相变材料、形状记忆合金（SMA）以及微胶囊自修复技术对结构疲劳寿命和长期维护成本的影响机制。 --- 第二部分：结构分析与计算力学的新范式 本部分侧重于传统有限元分析的局限性，引入了更适合处理非线性、大变形及多尺度问题的先进计算方法。 1. 扩展有限元法（XFEM）与内聚力模型： 详细阐述了XFEM在模拟裂缝萌生、扩展及材料断裂过程中的优势，特别是在处理复杂界面和材料不连续性问题时的精确性。重点讨论了内聚力模型在模拟材料损伤和界面脱粘现象中的参数标定方法及其在复合材料层合结构分析中的应用。 2. 基于不确定性的结构可靠性分析（UQ）： 超越传统的确定性设计方法，本书全面介绍了蒙特卡洛模拟、随机有限元（SFE）以及代理模型（Surrogate Models）在量化材料参数、荷载模型和几何尺寸不确定性对结构整体可靠度影响的方法。这部分内容为实现基于性能的可靠性设计奠定了理论基础。 3. 结构动力学与非线性响应： 聚焦于高烈度地震、风振以及爆炸冲击等非平稳荷载下的结构非线性动力响应分析。引入了时间域与频域耦合分析方法，并探讨了黏滞阻尼器、调谐质量阻尼器（TMD）等先进隔减震装置在提升结构耗能能力方面的优化设计。 --- 第三部分：特殊结构体系的分析与设计 本部分涵盖了超出常规梁板体系的复杂结构形式，这些体系对整体稳定性、几何非线性有着极高的要求。 1. 空间网壳结构与张拉整体结构（Tensegrity）： 深入研究了网壳结构在曲面几何控制下的受力特点，包括其整体稳定性分析和节点详图设计。对于张拉整体结构，本书着重于其独特的力流传递机制，基于力学平衡的拓扑优化方法，以及在轻型遮阳和临时展馆中的实践。 2. 膜结构与充气结构的气动弹性分析： 详细分析了预应力膜结构在风荷载下的稳定性，包括其初始平衡态的确定（荷载平衡法与形状找形法）。重点讨论了气动弹性失稳的判别标准，以及如何通过调整预应力分布和增加支撑来避免颤振现象。 3. 预应力钢结构体系的优化设计： 探讨了预应力在钢结构体系中的应用，如预应力支撑梁、自平衡拱桥等。分析了预应力对节点域应力集中和疲劳性能的改善作用，并给出了相应的抗屈曲和极限承载力校核流程。 --- 第四部分：数字化设计与施工一体化 本部分面向工业4.0和智能建造的趋势，重点介绍信息技术在结构工程全生命周期中的集成应用。 1. 建筑信息模型（BIM）在结构深化设计中的应用： 超越BIM的基础可视化功能，本书侧重于如何利用结构模型进行自动化碰撞检测、材料用量优化（基于参数化建模）以及施工进度的模拟（4D BIM）。特别强调了从设计模型到结构分析模型（FEM/FEA）的无缝数据转换接口标准。 2. 拓扑优化与生成式设计（Generative Design）： 介绍基于拓扑优化算法的结构轻量化设计流程，指导工程师如何设定材料属性、约束条件和荷载工况，以生成满足最优性能指标的结构净型。探讨了如何将生成式设计的结果应用于增材制造（3D打印）的复杂节点设计中。 3. 机器人化建造与自动化装配： 讨论了结构构件的模块化设计策略，以适应工厂预制和现场机器人的快速装配。内容包括机器视觉辅助的定位校准技术、现场连接节点的自动化焊接/螺栓连接标准。 --- 第五部分：可持续性与生命周期评估（LCA） 在日益严格的环保要求下，结构工程必须考虑材料生产、建造、使用和拆除全过程的环境影响。 1. 结构设计中的碳足迹量化： 详细介绍了计算结构全生命周期碳排放（Embodied Carbon）的方法论，包括对水泥、钢材及运输过程的排放因子进行精确核算。指导工程师如何通过选择低碳材料和优化结构跨度来实现碳减排目标。 2. 结构材料的循环利用与再设计： 分析了现有混凝土、钢材等结构资源的回收技术。重点讨论了如何设计易于拆解（Design for Disassembly, DfD）的连接节点，以便于未来材料的回收和再利用，实现结构系统的闭环管理。 3. 结构耐久性的长期性能预测： 超越传统的经验寿命估算，本书引入了基于物理机制的退化模型，用于预测海洋暴露、冻融循环、化学侵蚀等环境下结构材料的服役寿命，为制定主动维护策略提供科学依据。 --- 第六部分：极端环境下的结构响应与韧性设计 本部分关注于结构如何抵御小概率、高影响的极端事件，并强调结构系统的整体韧性（Resilience）。 1. 结构抗爆与冲击响应： 从材料的动态本构关系出发，分析冲击波在结构内部的传播规律。重点介绍冲击波的反射、折射以及结构构件的塑性吸能机制，为关键基础设施的抗爆加固提供理论指导。 2. 结构应对气候变化（如海平面上升与极端风暴）： 分析了气候变化对沿海和高纬度地区结构荷载的影响模型更新。内容包括对海洋工程结构在深水和强水流作用下的水动力耦合分析，以及对极端低温下材料脆性的预防措施。 3. 结构韧性（Resilience）的量化指标： 定义并量化结构在遭受灾害后恢复到既定功能水平所需的时间和资源，提出将“恢复时间”作为设计约束条件的韧性设计新理念。 --- 本书的特色与目标读者： 本书的叙述风格严谨而富有洞察力，避免了对基础概念的冗余描述，而是致力于为读者构建一个现代结构工程的知识地图。它要求读者具备扎实的结构力学和材料力学基础。本书的目标读者是那些渴望突破传统设计框架，掌握未来工程工具和前沿材料技术的结构工程师、结构研究人员以及高层次工程教育的探索者。它为读者提供了通向下一代结构工程实践的专业视角和工具箱。

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