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出版者:中国电力

作者:毛剑瑛

出品人:

页数:195

译者:

出版时间:2007-11

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787508360867

丛书系列:

图书标签:

• 社区建设
• 数字化转型
• 智慧社区
• 信息技术
• 工程实践
• 城市规划
• 物联网
• 数据分析
• 社区治理
• 信息安全

建筑设计与结构工程的革新之路：从传统到智能化的跨越 本书深入探讨了当代建筑设计与结构工程领域正在经历的深刻变革。我们不再仅仅满足于满足基本的使用功能和结构安全，而是迈向一个更注重可持续性、智能化集成以及人与环境和谐共生的新时代。全书共分为五个核心部分，层层递进，构建了一个全面的知识框架，旨在为工程技术人员、建筑师、规划师以及相关专业学生提供前瞻性的指导和实用的工具。 第一部分：新材料与高性能结构体系的探索 本部分聚焦于支撑现代建筑革命的物质基础。我们详细考察了近年来在结构工程领域取得突破性进展的先进材料。 1. 超高性能混凝土（UHPC）的应用与挑战： 详细分析了UHPC的微观结构、优异的抗压强度和耐久性，并提供了在预制构件、复杂曲面结构以及抗震节点设计中的具体应用案例。着重讨论了UHPC在实现超薄、轻量化结构方面的潜力，以及其在施工阶段的配合比优化和养护技术难点。 2. 智能与自修复材料： 探讨了具有环境响应特性的“智能材料”如何融入建筑结构，例如形状记忆合金（SMA）在减隔震系统中的应用，以及利用细菌诱导矿化等技术实现的混凝土自修复机制。这些技术如何延长建筑使用寿命、降低维护成本，是本章的重点讨论方向。 3. 绿色与可再生结构材料： 深度剖析了工程木材（如胶合木CLT、Glulam）在多高层建筑中的可行性、防火性能的提升策略，以及其在碳封存方面的环境价值。同时，对回收钢材、再生骨料在结构设计中的承载力校核方法进行了详细阐述，强调了循环经济理念在结构设计中的落地实践。 4. 纤维增强聚合物（FRP）的结构加固与创新应用： 除了传统的梁柱加固，本章还探讨了FRP在预应力结构中的应用，以及其在极端环境（如海洋工程、化工设施）下的耐腐蚀优势。 第二部分：结构优化与数字仿真技术的前沿 本部分将理论分析与先进的计算方法相结合，展示如何利用数字化工具实现结构的精细化设计和性能验证。 1. 拓扑优化在结构设计中的集成： 详细介绍了如何利用拓扑优化算法，在满足荷载和约束条件的前提下，生成具有最高效材料分布的结构形式。案例分析覆盖了从单一部件到整个建筑框架的优化过程，突显了这种方法如何实现减重与增效的统一。 2. 动态响应分析与主动控制： 深入研究了高层建筑及大跨度结构在风荷载、地震作用下的非线性动态响应。重点阐述了粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器（TMD）等被动控制系统的工作原理，并介绍了基于传感器反馈的主动质量控制（AMD）系统在提高结构舒适度和安全性方面的最新进展。 3. 结构健康监测（SHM）的系统构建： 探讨了SHM系统的传感器布局策略、数据采集与传输协议，以及基于机器学习算法的结构状态评估方法。讨论了如何通过实时数据分析，预测潜在的结构损伤并制定预防性维护计划。 4. 极端荷载与韧性设计理念： 关注如何设计能够承受罕遇灾害（如超强台风、高烈度地震）而不发生整体倒塌的“韧性”结构。这包括了冗余设计、耗能连接节点的设计，以及对火灾下结构承载力的多场耦合分析。 第三部分：可持续性设计与能耗性能化 本部分将结构工程的视角扩展到建筑的全生命周期评估，强调结构设计对建筑整体可持续性的贡献。 1. 建筑围护结构与热工性能的协同优化： 探讨了结构体系的选择如何影响建筑外围护层的设计自由度。分析了双层幕墙、动态遮阳系统与结构梁柱的交叉影响，旨在最小化结构构件产生的热桥效应，提高建筑的整体热阻值。 2. 结构系统的生命周期评估（LCA）： 详细介绍了LCA的理论框架和评估工具，重点量化了不同结构方案（如钢结构与混凝土结构）在“从摇篮到大门”阶段的隐含碳排放。提供了低碳混凝土配比设计和可回收材料比例的最大化策略。 3. 适应性建筑与可重构性设计： 提出了适应未来功能变化的建筑设计思路。探讨了模块化、标准化连接节点的设计原则，使得建筑结构在未来可以通过相对简单的干预实现空间功能的转换，延长建筑的使用寿命，避免不必要的拆除重建。 4. 绿色屋顶与雨水管理对结构承载力的影响： 针对绿色屋顶的荷载叠加、蓄水能力变化对楼板和梁系的影响进行了精确的承载力校核方法研究，并提供了优化排水系统与结构布局的建议。 第四部分：数字化建造与精益化管理 本部分聚焦于如何将设计成果高效、精确地转化为实际的工程实体，强调施工现场的智能化和集成化。 1. BIM在结构设计与施工中的深度应用： 超越简单的三维建模，深入探讨了如何利用BIM进行碰撞检测、工程量深化（4D）、成本控制（5D）以及设备管线综合排布优化。重点分析了BIM模型与预制构件工厂信息系统的直接对接流程。 2. 机器人技术与自动化施工： 考察了机器人在复杂结构节点安装、高空作业和混凝土喷射中的应用现状。讨论了如何通过预先编程的机器人路径，确保施工精度达到毫米级，从而提升结构装配的效率和质量。 3. 现场监测与质量控制： 介绍了利用无人机倾斜摄影测量和激光扫描技术对施工现场几何尺寸和结构安装偏差进行快速复核的方法。强调了无损检测技术在关键连接部位质量保证中的作用。 4. 预应力技术与张拉控制的智能化： 针对后张预应力结构，探讨了传感器实时监测张拉应力和伸长量，并结合有限元模型进行反馈修正的智能控制系统，以避免传统施工中的张拉偏差。 第五部分：结构工程的伦理、法规与未来视野 本部分探讨了工程师在面对快速技术迭代和社会责任时所需具备的全局观。 1. 规范的演进与国际标准的接轨： 对比分析了主要国际规范（如Eurocodes, ACI, GB）在抗震、风荷载设计中的核心差异，指导工程师如何在不同法规体系下进行安全和经济性的权衡。 2. 风险管理与工程责任： 探讨了在采用创新材料和复杂结构形式时，如何进行更严格的风险评估，以及工程事故中的责任界定和预防机制。 3. 城市基础设施的韧性规划： 结构工程不再孤立存在，本章讨论了桥梁、隧道、地下空间等基础设施如何协同合作，共同构建城市面对突发事件的整体韧性网络。 4. 结构工程的跨界融合： 展望了结构工程与生物力学、仿生学（Biomimetics）的交叉领域，例如研究自然界中高效的受力结构形态，为未来的超高层或特殊结构设计提供灵感来源。 本书力求在理论深度和工程实用性之间找到最佳平衡点，为读者提供一个全面、细致的参考，以应对当前建筑与结构工程领域面临的复杂挑战。

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