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出版者:Wiley

作者:Dr. David J. Dowrick

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1988-01-07

价格:USD 325.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471915034

丛书系列:

图书标签:

• 土木
• 地震工程
• 抗震设计
• 结构工程
• 土木工程
• 建筑结构
• 抗震规范
• 结构动力学
• 地震风险评估
• 结构减震
• 抗震加固

现代土木工程：结构优化与材料创新 图书简介 本书深入探讨了当代土木工程领域的前沿技术与核心理念，重点聚焦于结构体系的优化设计、先进材料的性能应用以及施工过程中的智能化管理。它旨在为结构工程师、土木工程专业学生以及项目管理者提供一套全面、深入且具有高度实践指导价值的知识体系，超越传统的静力学与材料力学范畴，引领读者进入一个以性能为导向、以可持续性为目标的工程新时代。 第一部分：高性能结构体系的理论基础与应用 本部分系统阐述了现代结构设计如何从传统的“安全至上”向“性能化设计”转型。我们首先回顾了线弹性分析的局限性，随后详细介绍了非线性分析方法，包括Pushover分析、基于性能点的评估（Performance-Based Seismic Design, PBSD）框架下的结构响应预测。重点讨论了高性能混凝土（HPC）和超高性能混凝土（UHPC）在复杂结构构件中的应用，分析了其优异的抗压强度、韧性和耐久性如何拓宽了结构设计的可能性。 第三章：先进连接技术与节点设计 现代结构工程的可靠性高度依赖于连接节点的性能。本章深入剖析了各种新型连接技术，包括： 1. 高强度螺栓与焊接技术： 不仅关注静载下的承载力，更侧重于疲劳寿命和抗震峰值荷载下的延展性表现。讨论了现场焊接质量控制的无损检测（NDT）技术，特别是超声波检测和射线检测的最新标准。 2. 消能减震连接（Dissipative Connections）： 详细介绍了屈服型连接器、粘滞阻尼器以及摩擦阻尼器的力学模型、安装精度要求和寿命周期内的维护策略。 3. 预应力与后张预应力系统： 探讨了无粘结钢绞线系统在桥梁和高层建筑中的应用，包括应力损失的精确计算模型和防腐蚀措施的最新进展。 第四章：复杂荷载作用下的动力响应分析 本章将理论分析提升至实际工程挑战层面，重点研究了非平稳荷载（如强风、交通振动和非均匀地面运动）对结构长期稳定性和瞬态响应的影响。 风致振动与空气动力耦合： 针对大跨度结构（如体育场馆屋顶和超高层建筑）的风洞试验数据解释、气动弹性稳定性分析（抖振、涡振）及主动/被动调谐质量阻尼器（TMD/AMD）的优化设计参数。 交通荷载下的疲劳评估： 采用荷载谱和损伤容限法，评估钢结构和混凝土桥梁在长期交通往复作用下的裂纹扩展速率和剩余寿命预测。引入了随机振动理论在评估结构疲劳损伤积累中的应用。 第二部分：材料科学在土木工程中的创新应用 本部分旨在展示材料科学的突破如何重新定义结构的安全性和可持续性边界。 第六章：功能性与智能材料 本书详尽介绍了下一代土木工程材料的性能和现场响应机制： 1. 自修复混凝土（Self-Healing Concrete）： 深入分析了基于细菌诱导的碳酸钙沉淀机制和封装聚合物的微胶囊破裂释放修复剂的机理。讨论了自修复能力对结构耐久性（特别是抗氯离子渗透）的实际提升效果。 2. 形状记忆合金（SMA）在结构中的应用： 探讨了镍钛合金在实现结构“自复位”能力方面的潜力。重点分析了SMA绞索和连接件的超弹性行为、应变硬化特性，以及如何设计使其在极限荷载下不发生不可恢复的塑性变形。 3. 纳米技术增强材料： 介绍了碳纳米管（CNT）和石墨烯在提高混凝土和钢材界面性能中的作用，以及它们对电磁屏蔽和导电性能的潜在影响。 第七章：可持续性与循环经济视角下的材料选择 现代工程必须兼顾性能与环境责任。本章侧重于低碳足迹和材料的生命周期评估（LCA）。 低碳胶凝材料： 全面评估了地聚合物（Geopolymers）作为传统硅酸盐水泥替代品的性能优势，包括其在高温和酸性环境下的耐腐蚀性，以及工业废渣（如粉煤灰、矿渣）的有效活化技术。 可回收与再利用结构体系： 讨论了模块化设计如何促进材料的现场拆卸和再利用。分析了再生骨料混凝土（RAC）在非结构构件和次要结构中的应用限制与优化配比方案。 第三部分：数字化施工与结构健康监测（SHM） 本部分关注如何利用信息技术提升工程质量、效率和可追溯性。 第十章：基于BIM的施工模拟与冲突检测 详细介绍了建筑信息模型（BIM）在结构工程中的深度应用，不仅仅是三维几何建模，而是集成了时间（4D）、成本（5D）和可持续性（6D）信息的综合平台。重点阐述了如何利用BIM模型进行： 施工顺序优化与资源调度： 模拟复杂节点的安装顺序，避免关键路径延误。 跨专业冲突检测： 自动识别结构构件与机电管道、通风系统之间的净空冲突，并提供预警和修改建议。 第十二章：分布式传感与结构健康监测（SHM）系统 本书对SHM技术的最新进展进行了详尽介绍，从传统的应变片升级到分布式光纤传感技术。 分布式光纤传感（DOS）： 阐述了基于光纤布拉格光栅（FBG）和分布式声学传感（DAS）技术，如何实现对超长结构（如大坝、隧道或超高层建筑）沿线应变、温度和微裂缝的连续、实时监测。 数据融合与状态评估： 讨论了如何将传感器收集的大量时序数据与有限元模型进行数据同化（Data Assimilation），从而实现对结构承载力退化的精确预测，并为维护决策提供量化依据。 本书结构清晰，逻辑严谨，理论深度与工程实践紧密结合，为读者提供了理解和驾驭未来土木工程挑战所需的全面工具箱。

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这本书的深度和广度实在令人惊叹。作者显然对结构动力学和抗震设计领域有着极其透彻的理解，这不仅仅是一本教科书，更像是一本行业资深工程师的经验宝典。我特别欣赏其中对非线性动力分析方法的详尽阐述，特别是如何将复杂的有限元模型与实际场地效应相结合的案例分析，简直是教科书级别的示范。书中对不同结构体系，例如钢筋混凝土框架、钢结构以及新型阻尼器和隔震系统的对比分析，做得非常到位，不仅仅停留在理论公式的堆砌，更深入探讨了不同选择背后的经济性和可实施性权衡。阅读过程中，我发现许多在实际工程中难以解决的疑难点，都能在这里找到清晰的、基于科学原理的解答路径。例如，关于局部屈曲和整体稳定性之间的微妙平衡，作者通过一系列精巧的数值模拟结果，将抽象的力学概念具象化了，这对于需要进行高难度结构设计的工程师来说，无疑是一份无价的参考资料。整本书的逻辑链条非常严谨，从基础的地震动输入到最终的性能化设计目标，每一步的过渡都自然流畅，让人在学习过程中始终保持高度的专注度。

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这份关于结构抗震的论述，着实让我耳目一新，它的叙事风格比起我读过的其他同类专业书籍要活泼得多，也更贴近工程实践中的真实挑战。作者似乎很擅长用讲故事的方式来解析那些原本枯燥乏味的规范条文和设计参数。比如，在讨论‘大震不倒’的设计理念时，书中穿插了几例历史性建筑在强震中表现的细致剖析，这些‘现场报告’让理论的温度一下子就上来了，不再是冰冷的数字游戏。我尤其欣赏它对“韧性城市”这个宏大概念的探讨，它超越了单纯的结构安全范畴，触及到了社区恢复力和基础设施弹性等社会层面的问题，这使得这本书的视野非常开阔。此外，书中对材料非线性行为的描述也相当细腻，特别是对于混凝土开裂和钢筋滑移的微观理解，被转化为了宏观构件行为的预测模型，这种跨尺度的分析能力是其一大亮点。阅读起来，感觉就像是跟随一位经验丰富的导师，在实验室、工地和设计院之间穿梭，不断地启发新的思考角度。

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这本书的价值，体现在它对“风险管理”这一核心理念的贯彻始终。它不仅仅教你如何“设计”一个结构，更重要的是教会你如何“量化”和“控制”工程风险。特别是关于结构健康监测（SHM）系统与抗震设计反馈循环的章节，为我打开了一扇新的大门。作者详细阐述了如何利用实时传感器数据来校准和更新结构性能模型，这为未来智能化的结构维护提供了坚实的理论基础。书中的案例研究非常注重实际操作性，比如在进行隔震设计时，如何根据实际的位移限制来选择最优的隔震支座类型，并进行经济效益分析，这种‘设计-监测-反馈’的闭环思维贯穿全书。它的语言风格非常务实，充满了工程师特有的严谨和对细节的苛求，没有任何多余的修饰，每一个句子都像是经过精确计算的结构单元。对于有志于在抗震工程领域深耕的人来说，这本书提供了从‘遵守规范’到‘超越规范’所必需的知识体系支撑。

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我花了相当长的时间来消化这本书中的所有内容，可以毫不夸张地说，它为我理解现代结构抗震设计提供了一个全新的认知框架。它最引人注目的特点之一，在于对规范迭代历史的梳理和批判性思考。作者并未盲从任何现行标准，而是追溯了这些规范背后的力学假设和经验积累的演变过程，这种‘知其然更知其所以然’的深度分析，让我对‘为什么’要这么设计有了更深刻的洞察。书中对于薄弱层识别和加强措施的论述尤为独到，它不仅给出了传统加固方法的选择指南，还引入了一些创新的外加原理解释，比如针对既有结构的性能提升策略。行文的气势磅礴，知识点密集而不杂乱，仿佛在攀登一座知识的高峰，每一步都稳健有力。虽然阅读过程需要高度的专注力，但这绝对是一次知识结构被系统性重塑的宝贵体验，它将原本零散的抗震知识点，编织成了一张密不透风的知识网络。

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坦白说，我最初拿到这本书时，对其篇幅有些望而却步，但一旦深入阅读，便发现其编排的精妙之处在于“分层递进”的结构设计。初学者或许会被前几章的地震波理论和基本动力学概念稍微‘考验’一下，但一旦跨过这个门槛，后续的内容简直是渐入佳境。最让我感到受益匪浅的是关于场地效应和土层结构相互作用（SSI）的部分。作者没有采用那种‘一笔带过’的处理方式，而是深入探讨了不同土层埋深、场地类别对结构地震响应的复杂影响，甚至还涉及了地基非均匀激励的分析方法。这对于那些从事复杂地质条件项目的设计师来说，简直是福音。这本书的图表和示意图质量极高，很多复杂的概念通过一个精美的剖面图就能瞬间理解，极大地减少了阅读的认知负荷。唯一让我略感遗憾的是，对于某些前沿的机器学习在抗震预测中的应用，似乎提及得还不够深入，但考虑到该领域更新速度极快，这也是可以理解的取舍。总体而言，这是一本值得反复研读的经典之作。

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