具体描述
《现代远程教育系列教材•土力学与地基基础工程》共分土力学和地基基础工程两部分内容。“土力学”内容体现了面向土木工程、水利水电工程各专业的通用教材的特色，侧重于土力学的基本内容、基本概念、基本原理、基本方法的讲授。“地基基础工程”选择最基本、最必需的内容，尽量考虑并兼顾土木工程各个行业的共同需要，有利于学生掌握必要的相关专业知识。特别是为便于学生自学，《现代远程教育系列教材•土力学与地基基础工程》增加了“本章提要”“本章重点”以及“问题讨论”“例题讨论”等环节，每章结束都附有思考题、习题以及习题参考答案。
现代结构设计中的材料科学与先进建造技术 本书简介 本书深入探讨了现代土木工程领域中，支撑与塑造我们居住环境的结构设计所依赖的材料科学前沿进展以及革命性的建造技术。全书旨在为土木工程师、结构设计师以及材料科学家提供一个全面且深入的视角，理解如何利用新型材料、优化设计理念，并借助数字化工具，构建更安全、更具可持续性、更能抵御未来挑战的工程结构。 第一部分：先进结构材料的分子级理解与应用 本部分聚焦于超越传统钢筋混凝土范畴的尖端材料。我们首先从材料的微观结构和分子行为入手，阐释材料性能是如何在其最低尺度上被确定的。 第一章：高性能混凝土的演进与挑战 本章详细分析了超高性能混凝土（UHPC）的组分设计原理。内容涵盖了纳米二氧化硅、活性矿物掺合料（如高炉矿渣、偏硅酸盐）对水化反应动力学的影响，以及纤维（如钢纤维、聚丙烯纤维）在提高混凝土韧性和抗裂性方面的作用机制。我们将探讨如何通过精确控制混合物的级配和水胶比，实现超过150兆帕的抗压强度，并讨论UHPC在预制构件、复杂外形结构及抗冲击结构中的应用案例。此外，还将评估UHPC在长期耐久性，特别是对氯离子侵蚀和碳化反应的抵抗能力方面的最新研究成果。 第二章：智能与自修复材料系统 本章深入研究具有感知、响应和自我修复能力的先进材料。我们首先介绍形状记忆合金（SMA）在结构抗震中的应用，重点分析其应力应变曲线、热力学驱动的相变过程，以及如何通过其超弹性特性来耗散地震能量，避免结构永久变形。随后，本书详细阐述了微胶囊自修复混凝土的研究进展。内容包括了封装剂的选择（如环氧树脂、生物活性剂）、修复剂的释放机制（基于应力触发或渗透触发），以及修复后损伤区域的力学性能恢复评估方法。本书还探讨了导电性材料（如碳纳米管或石墨烯）在混凝土中集成传感器网络的可行性，以实现对结构健康状态的实时、非接触式监测。 第三章：复合材料在超大跨度结构中的应用 本章侧重于纤维增强复合材料（FRP）在土木工程中的应用。内容涵盖了碳纤维增强聚合物（CFRP）和玻璃纤维增强聚合物（GFRP）的各向异性力学行为、长期性能退化模型（如蠕变和疲劳）。本书详细解析了FRP筋材在钢筋替代中的优势，特别是在高腐蚀性环境（如海洋工程和化学品接触环境）中的应用案例。此外，还讨论了先进的复合材料层合结构的设计原则，以及如何利用预应力FRP来控制大型结构（如桥梁和屋顶结构）的挠度与裂缝控制。 第二部分：数字化驱动的结构设计与建造优化 本部分将视角转向工程实践层面，探讨如何利用最新的信息技术和建造方法，实现从概念设计到最终交付的高效、精确和可持续的建造过程。 第四章：参数化与生成式结构设计方法 本章旨在超越传统的CAD绘图流程，介绍如何应用参数化设计工具（如Grasshopper, Dynamo）来探索复杂结构几何的优化空间。内容包括建立复杂的几何约束模型、利用算法驱动的设计迭代过程，以最小化材料用量或最大化结构性能。本书重点阐述了拓扑优化（Topology Optimization）的原理及其在构件选型和内部结构设计中的应用，例如设计具有仿生结构特性的轻质支撑系统。本章还将介绍如何将设计模型与有限元分析（FEA）软件无缝集成，实现设计与性能评估的实时反馈循环。 第五章：先进数字化建造技术：机器人与3D打印 本章全面审视了自动化和增材制造技术对传统建造业的颠覆性影响。内容详述了大型结构3D打印（或称增材制造）的材料配方挑战（如粘结强度、层间附着力），以及打印路径规划算法对结构力学性能的影响。本书还探讨了建筑机器人技术的应用，包括自动化钢筋绑扎、焊接和表面处理机器人。重点分析了如何将这些技术与建筑信息模型（BIM）深度融合，实现“数字孪生”的实时建造跟踪与质量控制。 第六章：高性能结构分析与非线性动力学模拟 本章回归到结构分析的核心，重点关注如何准确模拟现代结构在极端荷载作用下的响应。内容包括大变形理论在柔性结构分析中的应用、材料本构模型的非线性扩展（如粘塑性、损伤力学），以及如何使用高精度数值方法（如扩展有限元法 XFEM）来模拟裂缝的萌生和扩展。此外，本书对结构抗震设计中的先进方法进行了深入分析，特别是基于性能的设计（Performance-Based Design）理念，以及如何利用非线性动力学分析来量化结构在不同地震动作用下的损伤状态和剩余使用寿命。 第七章：可持续性指标与全生命周期评估（LCA） 本部分强调工程责任，将可持续性融入设计决策的核心。本章介绍了结构工程中碳足迹测量的标准方法，包括对水泥生产、钢材冶炼过程的直接与间接排放进行量化。内容详细解析了全生命周期评估（LCA）在结构材料选择中的应用流程，比较了传统材料与新型低碳材料在“摇篮到坟墓”整个阶段的环境影响差异。最后，本书探讨了结构的可拆卸性、再利用潜力（Design for Disassembly）的设计原则，以及如何通过优化材料选择和延长结构使用寿命来实现真正的循环经济目标。 本书的写作风格严谨、论述深入，力求在理论深度与工程实践的结合点上提供独特的洞见，是结构工程领域专业人士提升知识结构、把握未来技术趋势的必备参考书。
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