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出版者:第1版 (2003年1月1日)

作者:刘道南编

出品人:

页数:163

译者:

出版时间:2003-1

价格:8.00元

装帧:平装

isbn号码:9787508413266

丛书系列:

图书标签:

• 建筑材料
• 材料实验
• 工程教育
• 实训
• 高等教育
• 建筑工程
• 试验技术
• 质量检测
• 材料科学
• 工程实践

《现代结构设计原理与应用》图书简介 本书旨在为土木工程、结构工程及相关领域的学生、工程师和研究人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的结构设计理论与实践指导。 聚焦于当代土木工程领域对结构安全、经济性、耐久性及可持续性提出的更高要求，本书系统阐述了结构设计的基础理论、先进分析方法，并结合工程实例讲解了不同结构体系的优化设计与施工控制要点。 --- 第一部分：结构分析的理论基石与前沿拓展 本部分内容侧重于夯实读者对结构力学、材料本构关系以及数值分析方法的理解，为后续的结构设计打下坚实的理论基础。 第一章：材料本构关系与先进材料的力学行为 本章深入探讨了传统工程材料（如钢材、混凝土）在不同应力状态下的非线性本构关系，尤其关注了高强度材料和新型复合材料（如纤维增强聚合物FRP）的力学特性。详细分析了材料的蠕变、徐变、疲劳损伤机制及其在长期服役结构中的影响评估方法。引入了弹塑性分析的关键概念，包括屈服准则、流动法则和应变硬化理论，为非线性结构分析做铺垫。 第二章：结构动力学基础与地震工程导论 结构抗震设计是现代结构工程的核心内容之一。本章系统回顾了单自由度和多自由度系统的自由振动与迫使振动分析，重点讲解了模态分析在结构响应预测中的应用。深入剖析了地震波的特性、反应谱理论及其在反应谱法设计中的应用。同时，引入了基于性能的抗震设计（PBEE）的基本思想和目标设定，阐述了非线性动力分析（如时程分析）在复杂结构抗震评估中的作用。 第三章：结构稳定性理论与薄壁构件的失稳控制 结构稳定性是保证结构承载力的关键因素。本章从欧拉公式出发，系统推导了压杆的临界屈曲载荷，并扩展到考虑初始缺陷和荷载偏心情况下的非线性稳定性分析。对于薄壁构件（如工字梁、箱形截面），详细阐述了局部屈曲、整体屈曲及扭转屈曲的相互影响机制，并介绍了如何通过截面设计和加劲来有效控制薄壁结构的失稳风险。 第四章：结构有限元分析（FEA）的高级应用 本章将有限元理论从基础单元介绍提升至工程实践应用层面。重点讨论了单元选择的合理性、网格划分的敏感性分析，以及接触问题、本构模型选择对计算结果准确性的影响。此外，还涵盖了疲劳寿命的有限元预测、损伤容限分析（Damage Tolerance）以及在结构健康监测（SHM）数据反演中的有限元模型修正技术。 --- 第二部分：当代结构设计方法与优化策略 本部分内容紧密围绕现行设计规范的核心精神，结合性能化设计理念，讲解了钢结构、钢筋混凝土结构以及新型结构体系的具体设计流程与优化手段。 第五章：高性能钢结构设计与连接技术 本章专注于现代钢结构的设计理念。详细阐述了基于极限状态设计的承载力设计、稳定设计和疲劳设计。在连接设计方面，超越了传统的螺栓和焊缝设计，着重介绍了高延性连接（如 MECP 连接）、新型栓接节点（如高剪力连接、抗剪键连接）的设计规范与试验验证。同时，讨论了预应力钢结构（PT 结构）在控制变形和提高疲劳寿命方面的优势与设计要点。 第六章：高性能混凝土结构与预应力技术 本章深入探讨了高性能混凝土（HPC）和超高性能混凝土（UHPC）的材料特性、配合比设计及其在结构构件中的应用。重点讲解了钢筋混凝土构件（梁、柱、剪力墙）的抗剪、抗弯、抗扭承载力精确计算。在预应力混凝土设计中，详细分析了预应力损失的精确计算、后张预应力系统的施工控制与张拉监测技术，以及预应力结构在长期荷载作用下的性能退化规律。 第七章：结构优化设计与可靠度分析 结构优化不再局限于尺寸的最小化，而是寻求在满足所有性能目标下的最优资源配置。本章引入了拓扑优化、形状优化和尺寸优化的基本算法及其在结构初步设计中的应用。同时，系统介绍了可靠度分析方法（如一阶矩法 FORM、蒙特卡洛模拟），用概率语言量化结构失效风险，指导结构设计安全系数的合理取值，实现“校准的可靠性设计”。 第八章：组合结构与新型结构体系的设计考量 随着工程复杂度的增加，组合结构（钢-混凝土组合梁、组合墙）和新型结构体系（如张拉整体结构、空间网格结构）日益普及。本章详细介绍了组合结构的关键界面设计、荷载传递机制，以及如何精确模拟其整体工作性能。针对新型结构，讨论了其在施工阶段的平衡性控制、工作状态下的应力重分布规律以及特殊构件的设计与验算。 --- 第三部分：施工、耐久性与未来趋势 本部分关注结构从设计到服役全生命周期的管理，特别是结构耐久性、施工质量控制和可持续发展理念的融入。 第九章：结构施工质量控制与监测技术 结构设计意图的实现高度依赖于施工质量。本章详细阐述了高精度结构安装的控制要点，包括基础沉降监测、钢结构安装中的轴线控制、混凝土浇筑的温度控制与养护标准。引入了结构健康监测（SHM）技术在施工阶段的应用，如应变片、振动传感器的数据采集与实时评估，确保结构在施工过程中不发生失稳或累积永久性损伤。 第十章：结构耐久性设计与维护策略 现代结构设计必须将服役环境因素纳入考量。本章系统讲解了腐蚀、冻融、化学侵蚀等环境作用对结构材料性能的退化机制。重点介绍了抗侵蚀性混凝土配合比设计、钢材表面防护技术（如涂层、镀锌）。并提出了基于风险评估的结构维护策略，包括损伤的早期识别、修复材料的选择与修复技术的应用（如碳化硅修补砂浆、环氧树脂灌注）。 第十一章：可持续性结构设计与低碳实践 面向未来，结构工程需承担减排责任。本章讨论了如何通过材料替代（使用再生骨料、地聚合物混凝土）、结构形式创新（轻量化结构、模块化设计）以及延长结构使用寿命来降低土木工程的碳足迹。分析了生命周期评估（LCA）在评估结构环境性能中的作用，指导工程师做出更环保的设计决策。 --- 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一章节的理论推导后均附有典型的工程案例分析，使读者能够将抽象的理论知识转化为实际的设计能力。 覆盖面广、深度适中： 兼顾了传统结构的经典理论和现代结构工程的前沿进展，适合作为结构设计工程师的进阶参考书。 强调性能化设计理念： 引导读者从传统的“强度控制”思维转向基于性能目标的综合性设计与风险管理。 关注新材料与新技术： 包含了对UHPC、FRP加固技术、智能化监测系统的最新研究成果介绍，确保知识的前沿性。

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拿到这本书后，我的第一感受是——厚重，无论是纸张的质量还是内容的密度，都透着一股“干货”的味道。我原本想找一本能激发我对建筑材料创新应用的热情，比如用3D打印技术制作的异形构件，或者利用生物材料构建的自修复墙体这类前沿探索。然而，这本书的重点似乎完全放在了基础的、经过数十年验证的传统材料上。我特地翻阅了关于“钢材性能检测”的部分，它详尽地描述了如何进行拉伸试验和冲击韧性测试，图示清晰地展示了万能试验机的操作步骤，甚至连引伸计的安装和读数误差的计算都一丝不苟。这无疑是专业人士必备的技能，但对于我这个对建筑历史和文化背景更感兴趣的读者来说，知识的密度实在太高，而且缺乏横向的比较和宏观的视角。它更像是一部工具书，告诉你“怎么做”是最标准的，而不是“为什么”以及“还可以怎么做”。读起来像是在进行一项非常精密的化学实验，每一步都必须精准无误，缺乏那种可以自由发挥的创造性空间。

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这本书的封面设计得挺朴实的，一看就知道是面向工程技术类学生的实用教材。我本来是想找一本关于现代室内设计美学和色彩搭配的书，结果翻开目录才发现，这本书完全是另一个赛道。它里面大量的篇幅都在讲解水泥的水化热、骨料的级配优化、钢筋的抗拉强度测试这些硬核的材料力学内容。我记得有一章专门讲了混凝土的耐久性试验，各种加速腐蚀和冻融循环的测试流程，详细到令人发指——什么试样尺寸、浸泡时间、加载频率，全是具体的数值和参数。这对我一个更关注设计表现和空间氛围的初学者来说，简直是天书。我甚至在想，这本书的读者群是不是更偏向于在实验室里跟各种仪器打交道的研究生或者现场的质量控制工程师？如果我期望它能给我提供一些关于新型环保材料在建筑美学上的应用案例，那我可能要大失所望了，它更像是一本标准的国家级标准操作手册的教科书版本，严谨有余，灵动不足。它涵盖的知识体系非常扎实，只是与我最初的阅读目的相去甚远，实在不适合作为设计灵感的来源。

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说实话，这本书的知识体系非常系统和全面，但它的视角似乎是从“原材料的微观结构”一直延伸到“成品构件的宏观力学性能”，这种垂直深入的结构，让我这个更关注“材料在设计语境中的应用”的读者感到有些“失重”。我本来想了解一些关于可持续性材料的供应链信息，比如回收金属的使用比例限制，或者生物基材料的认证标准这类跟环保政策和市场应用相关的内容。结果，这本书的重点完全放在了测试手段上。我看到关于“陶瓷砖”的那一章，详细描述了吸水率、耐磨性的标准试验流程，精确到小数点后几位的读数要求。它几乎没有探讨过，为什么选择某种砖的颜色和纹理能更好地服务于一个特定的公共空间设计主题，或者这种材料的生产过程对周边环境的真实影响有多大。总而言之，它更像是一本技术手册的理论延伸，对于追求跨学科融合和设计哲学的读者来说，内容过于“纯粹”和“技术导向”了。

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这本书的语言风格非常严谨和学术化，充满了专业术语，基本上没有进行任何“软化”处理。我本意是想找一本能帮我理解不同地域气候对建筑材料老化速度的影响，并据此选择最佳外墙饰面的读物，最好能结合一些地域特色的案例分析。然而，这本书中的气候影响部分，大多是围绕着标准化的实验室条件进行的加速老化测试报告，比如在特定的盐雾箱中暴露多少小时后，材料的哪个性能指标会下降多少百分比。这种对标准条件的执着，使得现实世界中那种复杂多变、充满随机性的气候影响，在书里被简化成了几个可控变量。我翻到关于“防水材料”的那一章，讲的完全是透水率、水蒸气渗透系数等指标的测试方法，非常技术性。这本书更像是培养“合格的工程师”，而不是启发“有创意的建筑师”，它指导你如何确保结构安全，而不是如何利用材料去讲述一个引人入胜的故事。

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这本书的排版风格极其工整，标准的教科书样式，没有太多花哨的彩色插图或者艺术化的版面设计。我原本期望的内容是关于如何通过材料的自然纹理和光影效果来塑造空间情感的，比如不同石材的反射率差异，或者木材在不同湿度下的气味变化对居住者情绪的影响。可是，这本书里充斥着大量的表格和公式。我记得有一页专门用大篇幅来解释应力-应变曲线在弹性阶段和塑性阶段的数学模型，甚至还涉及到材料的疲劳极限分析。这对于我来说，阅读体验更接近于解一道复杂的微积分题，而不是欣赏一门艺术。它强调的是材料的“可靠性”和“可预测性”，而不是它的“表现力”。如果一个人想通过阅读来感受建筑材料的诗意和韵律，这本书恐怕会让他感到深深的挫败，因为它把一切都量化、公式化了，把材料的“性格”隐藏在了冰冷的数字背后。

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