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好的，以下是针对一本未包含《Structural Systems Question & Answer 2009》内容的图书简介，侧重于详尽的描述和专业性，避免任何AI痕迹的痕迹，并力求达到约1500字的篇幅。 现代建筑结构设计与分析的基石：从理论到实践的深度解析 图书名称：《先进结构工程原理与新型材料应用》 作者： 国际结构工程学会专家委员会 版本： 2024年修订增补版 ISBN： 978-7-111-55889-0 导言：迎接二十一世纪结构工程的挑战 在当代建筑实践中，结构工程已不再仅仅是承载荷载和保证安全的机械过程，而是成为建筑美学、可持续发展和技术创新的核心驱动力。随着全球城市化进程的加速、气候变化带来的极端荷载增加，以及对空间效率和建筑形态自由度日益增长的需求，传统的结构设计范式正面临前所未有的挑战。《先进结构工程原理与新型材料应用》正是为应对这些挑战而精心编撰的权威参考书。 本书旨在为结构工程师、结构设计师、土木工程专业研究生及资深从业者提供一套全面、深入且与时俱进的技术框架。我们摒弃了基础概念的冗余论述，直接聚焦于现代结构体系的复杂性、高性能化需求以及前沿计算工具的应用，力求构建起一座连接纯理论研究与高难度工程实践之间的坚实桥梁。本书的内容体系经过精心设计，确保读者能够掌握从理论推导的深层逻辑到复杂工程案例应对的实际能力。 第一部分：高级结构分析的理论基石与计算方法革新 本部分深入探讨了结构动力学、非线性分析以及复杂几何结构的处理，为理解现代大型和超高层结构奠定了坚实的理论基础。 第一章：高级动力学与地震工程的再审视 本章首先对结构动力学进行了回顾，但重点快速转向高维系统与随机振动理论的应用。我们详细剖析了非平稳随机输入的处理方法，特别是对于近断层地震动、脉冲型地震波的建模与响应分析。特别引入了概率性风险评估（PRA）在结构抗震设计中的集成方法，超越了传统的基于确定性谱的设计思路。 核心内容包括： 1. 模态分析的局限性与扩展： 阻尼矩阵的非比例阻尼理论，基于能量耗散的模态识别技术。 2. 非线性动力响应： 滞回模型的选择与校准（如纤维梁单元模型），以及在时域分析中实现高效计算的算法优化。 3. 先进隔震与消能技术： 基础隔震系统的非线性特性建模，粘滞阻尼器和屈服型耗能支撑的优化布局策略，强调其在超高层结构中的集成效果。 第二章：几何与材料非线性分析的精细化控制 本部分是理解现代结构行为复杂性的关键。我们深入研究了P-Delta效应的更高阶考量，以及材料本构模型的适用性边界。 重点章节解析： 几何非线性（大变形理论）： 探讨了在有限元框架下，如何精确捕捉结构在屈曲荷载附近的行为。引入弧长法（Arc-Length Methods）的变体，如修正的Riks方法，并结合实际案例演示其在临界失稳点附近的收敛性。 混凝土与钢材的先进本构关系： 重点讨论了UHPC（超高性能混凝土）和高强度钢材（如Quenched and Tempered Steel）在多轴应力状态下的本构描述。针对钢材的疲劳损伤累积模型，采用了Miner法则的修正版本，特别是考虑了焊接部位的初始缺陷对寿命的影响。 施工阶段模拟： 结构分析不再是终态分析。本章详细阐述了如何通过时间步进法模拟混凝土的收缩、徐变、温度影响以及钢材的预应力损失，精确预测结构的长期变形与内力重分布。 第二部分：新型结构体系与高性能材料的集成应用 本部分将理论应用于创新实践，重点关注那些能够提供更大跨度、更优抗风性能或更强可持续性的结构解决方案。 第三章：空间桁架、网壳结构与张拉整体系统的优化设计 针对大跨度、轻量化结构，本章提供了从概念设计到详图优化的全流程指导。 专题聚焦： 1. 网壳结构的稳定性设计： 探讨了双曲率曲面网壳的自平衡特性，以及如何利用初始力的布置来抵抗不利荷载。详细介绍了初始力分析在预应力张拉整体（Tensegrity）系统中的关键作用。 2. 风荷载的精细化处理： 结合计算流体力学（CFD）的输出数据，本章教授如何将非均匀、非定常的风压分布精确映射到结构有限元模型中，特别关注涡激振动（VIV）的抑制设计。 3. 节点区域的连接设计： 对于复杂空间节点（如多杆汇交节点），分析了应力集中效应，并提供了基于块体单元法（Block Element Method）的节点详图设计优化建议，确保节点的延性与承载力。 第四章：高性能复合材料结构与可持续性设计 未来的结构将越来越多地依赖于高性能材料。《先进结构工程原理与新型材料应用》对木材、纤维增强聚合物（FRP）以及叠层木结构（Mass Timber）进行了深度剖析。 关键技术点： 交叉层压木材（CLT）的抗剪与抗拉性能： 阐述了CLT板的横向承载机理，并提供了基于性能的设计方法，而非传统的规范迭代法。讨论了CLT在防火条件下的长期性能评估。 FRP增强结构： 重点分析了FRP在既有结构加固中的应用机理，特别是其在腐蚀性环境下的耐久性优势。对于全新FRP结构，讨论了其在疲劳载荷下的寿命预测模型。 生命周期评估（LCA）与结构设计： 本章将环境成本纳入结构决策过程。通过量化不同材料（如低碳混凝土、再生钢材）在结构全寿命周期内的隐含能量和碳排放，指导工程师做出更具环境责任感的设计选择。 第三部分：高级施工控制与结构健康监测的集成 结构设计并非终点，施工过程中的精度控制与建成后的长期监控同等重要。 第五章：高精度施工控制与误差补偿技术 本部分强调了“设计意图”到“实际结构”之间的误差管理。 大型结构下沉与位移控制： 针对超高层建筑，系统介绍了地形适应性施工模拟。内容涵盖了地基沉降预测的迭代更新，以及补偿性顶升技术（如液压千斤顶控制）的设计与操作规程。 预应力构件的张拉过程控制： 不仅是张拉力的施加，更重要的是锚具的应力松弛、钢绞线的蠕变效应的实时监测与二次张拉的精确计算。 第六章：智能结构健康监测（SHM）与性能化维护 结构健康监测系统（SHM）正在从数据采集工具转变为主动的风险管理平台。 多源数据融合与状态评估： 结合应变片、加速度计、光纤光栅（FBG）等多传感器数据，利用卡尔曼滤波等先进算法进行数据清洗与状态估计。 损伤识别的机器学习应用： 介绍了如何利用深度学习模型对振动信号进行模式识别，从而实现对早期损伤（如微裂缝、连接松动）的自动化预警，超越了传统的阈值报警系统。 结论：迈向自主设计与智能化建造 《先进结构工程原理与新型材料应用》代表了当前结构工程领域的研究前沿和实践要求。本书的结构严谨、论述深入，不仅为读者提供了解决复杂工程问题的“工具箱”，更重要的是培养了他们批判性地评估现有规范、创新性地解决未知问题的能力。本书的读者将能够自信地驾驭未来十年内结构工程领域最苛刻的设计任务。 目标读者： 结构工程师、结构顾问、研究生及博士生、高性能建筑设计院核心技术人员。 页数： 约1650页 (含大量图表与案例分析) 定价： 380.00 人民币
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