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出版者:中国建筑工业出版社

作者:[日]和田章

出品人:

页数:218

译者:曲哲

出版时间:2014-11-1

价格:29.00元

装帧:平装

isbn号码:9787112163786

丛书系列:

图书标签:

• 结构设计
• 结构
• 建筑
• 土木工程
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• 抗震设计
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• 工程结构
• 建筑工程
• 结构健康监测
• 耐久性设计
• 结构优化

钢筋混凝土结构裂缝控制设计：理论、实践与案例解析 前言 裂缝，是钢筋混凝土结构中普遍存在的现象，其产生的原因复杂多样，影响因素众多。虽然一定程度的裂缝在许多情况下被认为是结构正常服役的特征，但过度的、不当的裂缝发展不仅会削弱结构的承载能力、耐久性，影响美观，甚至可能引发安全隐患。因此，在结构设计阶段对裂缝进行有效控制，是保证结构长期安全、经济、可靠服役的关键环节。 本书旨在深入探讨钢筋混凝土结构裂缝控制的设计理论、分析方法、规范要求与工程实践。我们不关注损伤的最终控制，而是聚焦于裂缝产生之初的预防与限制，力求在结构设计层面，通过合理的构造措施和计算分析，将裂缝的宽度、密度控制在规范允许的范围内，从而提升结构的整体性能和使用寿命。 第一章 钢筋混凝土结构裂缝的成因分析 本章将系统梳理钢筋混凝土结构中裂缝产生的各种内在与外在因素。我们将从材料特性、温度变化、收缩变形、荷载作用、施工因素等多个角度，深入剖析裂缝发生的根本原因。 材料特性引发的裂缝： 混凝土的水化热： 混凝土在硬化过程中会释放大量热量，内外温差可能导致混凝土开裂。 混凝土的干缩： 混凝土在失水过程中体积减小，产生收缩应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即会开裂。 混凝土的徐变： 在长期荷载作用下，混凝土会产生徐变，引起应力重分布，可能加剧裂缝发展。 温度变化引发的裂缝： 环境温度的周期性变化： 季节性、昼夜温差会导致混凝土体积膨胀和收缩，产生温度应力。 内部温度梯度： 大体积混凝土或承受特定热源的构件，内部温度分布不均，易产生温度裂缝。 荷载作用引发的裂缝： 弯曲裂缝： 在受弯构件中，受拉区混凝土开裂是最常见的裂缝类型。 剪切裂缝： 在受剪区，混凝土受到剪应力作用，可能产生斜裂缝。 其他应力引发的裂缝： 如扭转、拉伸等。 施工因素引发的裂缝： 混凝土浇筑与养护不当： 振捣不密实、养护不足、养护方法不当等都可能导致裂缝。 模板拆除过早： 混凝土强度不足时拆除模板，会受到模板的约束和荷载作用而开裂。 钢筋布置不当： 钢筋间距过大、保护层不足等。 其他因素： 如地基不均匀沉降、冻融破坏、化学侵蚀等，虽然不直接是设计控制的范畴，但了解其对裂缝的影响有助于设计人员全面考量。 第二章 裂缝控制的设计理论与力学分析 本章将深入探讨裂缝控制的力学机理，以及基于这些机理的设计方法。我们将重点介绍与裂缝宽度和密度相关的关键理论。 混凝土的抗拉强度与开裂： 分析混凝土在受拉状态下的应力-应变关系，以及其抗拉强度对裂缝产生的影响。 裂缝萌生与扩展的力学模型： 介绍裂缝萌生判据，以及在荷载、温度、收缩等作用下裂缝扩展的机理。 钢筋对裂缝控制的作用机理： 提高结构的抗拉能力： 钢筋承担了裂缝处的大部分拉应力，从而限制了裂缝的张开。 限制裂缝宽度： 通过合理的配筋率、钢筋间距、钢筋种类（如带肋钢筋）等，分散拉应力，控制裂缝宽度。 控制裂缝密度： 增加钢筋数量，减小钢筋间距，有利于分散应力，产生更多但更细的裂缝。 裂缝宽度计算理论： 介绍现行规范中裂缝宽度计算的基本原理和公式，包括不同荷载组合、不同环境类别下的计算方法。我们将详细解析影响裂缝宽度的关键参数，如钢筋应力、混凝土受拉区刚度、钢筋间距等。 应力扩散与钢筋应力控制： 阐述钢筋应力与裂缝宽度之间的关系，以及设计中如何通过控制钢筋应力来间接控制裂缝宽度。 温度、收缩应力的分析与控制： 介绍如何根据温度变化和材料收缩特性，估算产生的应力，并采取相应的构造措施。 第三章 现行规范对裂缝控制的要求与设计实践 本章将详细介绍国内外相关设计规范中关于钢筋混凝土结构裂缝控制的主要规定，并结合工程实践，阐述具体的设计方法和注意事项。 规范概述： 介绍不同国家和地区（如中国、欧洲、美国等）现行设计规范中关于裂缝控制的基本原则和目标。 裂缝控制的基本要求： 允许裂缝宽度限值： 各规范根据结构的用途、环境类别、钢筋种类等，规定了不同的最大允许裂缝宽度。 裂缝控制的适用范围： 明确哪些构件或结构在何种条件下必须进行裂缝控制设计。 设计计算要点： 荷载组合与设计裂缝宽度： 解析不同荷载组合下（如正常使用荷载、基本组合荷载）需要进行裂缝宽度验算的条件，以及如何确定相应的裂缝宽度计算公式。 钢筋的最小配筋率与最大间距： 讲解规范中规定的最小配筋率和最大钢筋间距是如何保证裂缝控制目标的。 受拉钢筋的配筋要求： 强调受拉钢筋在裂缝控制中的关键作用，以及如何通过合理配筋来分散应力。 混凝土强度的选择： 适当提高混凝土强度等级，可以增加其抗拉强度，对控制裂缝有一定好处。 钢筋种类的选择： 讨论不同种类钢筋（如普通钢筋、热轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋、不锈钢筋等）在裂缝控制中的性能差异。 构造措施： 温度、收缩钢筋的设置： 详细介绍在温度、收缩敏感构件（如楼板、墙体、大体积混凝土等）中设置温度、收缩钢筋的原则、配筋率和间距要求。 钢筋的锚固与搭接： 合理的钢筋锚固与搭接对保证裂缝控制效果至关重要。 混凝土配合比的设计： 强调低收缩性混凝土配合比的优化。 施工缝的处理： 介绍施工缝对裂缝产生的影响以及如何妥善处理。 工程实例分析： 通过多个典型工程项目（如大跨度梁、剪力墙、外露构件、水工结构等）的裂缝控制设计案例，直观展示理论在实践中的应用，并分析成功与失败的经验教训。 第四章 特殊构件与特殊环境下的裂缝控制 本章将针对一些特殊类型的构件和特殊的使用环境，探讨其裂缝控制设计的特殊性与侧重点。 大体积混凝土结构： 水化热控制： 降温措施、掺减水剂、掺粉煤灰等。 温度裂缝控制： 结构裂缝宽度限值、温度钢筋的设置。 悬挑结构与大跨度构件： 受拉区钢筋布置： 强调受拉钢筋的连续性和足够的配筋量。 附加箍筋与构造钢筋： 保证构件整体性和抵抗局部应力。 承受反复荷载或振动的结构： 疲劳裂缝的预防： 严格控制钢筋应力，采用更高强度的钢筋。 振动引起的附加应力分析。 外露构件与耐久性要求高的结构： 裂缝宽度限值更为严格： 需考虑环境侵蚀对结构的潜在影响。 抗腐蚀钢筋的使用。 混凝土密实度的要求。 装配式混凝土结构： 连接部位的裂缝控制。 构件本身的裂缝控制。 第五章 裂缝的检测与评估（简述） 本章将简要介绍裂缝的检测方法和评估原则，为设计人员理解实际工程中裂缝的现状提供背景知识。 裂缝的现场检测： 目视检查、裂缝宽度尺、裂缝测定仪等。 裂缝的无损检测： 超声波、回弹仪等（此处仅为提及，不深入探讨）。 裂缝评估原则： 宽度、深度、长度、发展趋势、对结构安全的影响等。 结论 裂缝控制是钢筋混凝土结构设计中不可或缺的重要环节。本书从裂缝的成因出发，深入剖析了相关的设计理论和力学机理，详细阐述了现行规范的要求与工程实践，并针对特殊情况进行了专题讨论。通过掌握本书内容，设计人员能够更科学、更有效地进行钢筋混凝土结构的裂缝控制设计，从而确保结构的长期安全、耐久和经济。 参考文献 [此处可列出相关的设计规范、学术论文、技术手册等。] 附录 [此处可包含常用的计算公式汇总、典型构件裂缝控制图表等。]

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我带着一种近乎朝圣的心态翻开了这本书，因为它在圈内享有极高的声誉，尤其是在前沿的结构健康监测与主动控制技术方面。然而，真正让我眼前一亮的，是它对“韧性城市”这一宏大叙事下，具体到单体结构层面的系统性思考。作者并没有孤立地看待“损伤”，而是将其置于整个生命周期和城市系统的风险评估之中。书中的建模方法论部分，尤其是在考虑材料老化、疲劳累积效应时所采用的概率论方法，严谨得令人佩服。它迫使我重新审视过去那些过于简化的设计假设，并开始用更动态、更概率性的视角去看待结构的“安全裕度”。对于研究生或者从事结构可靠性研究的学者而言，这本书无疑是一座知识的宝库，它提供的不仅仅是现成的答案，更多的是激发你去提出更深刻问题的能力。如果你期望找到那种立竿见影的“套公式”秘籍，这本书可能略显晦涩，但如果你追求的是对结构安全本质的深刻理解，那么它绝对值得你投入时间去啃读。

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说实话，我原本以为这会是一本偏重理论推导的冷硬学术著作，但它的叙事方式却出乎意料地引人入胜。作者似乎特别擅长“讲故事”，通过对历史上的重大结构倒塌案例进行细致入微的“病理解剖”，来反向推导出我们现有设计规范中的潜在盲区。那种将理论与真实灾难事件紧密结合的写作手法，极大地增强了阅读的代入感和紧迫性。例如，书中对特定类型桥梁在极端风荷载作用下的颤振失稳过程的描述，充满了画面感，让我仿佛置身于现场进行评估。此外，它对非传统结构形式（如仿生结构或超材料结构）在复杂环境下稳定性的探讨，也展现出一种面向未来的视野。对于结构设计和施工管理的一线人员，这本书能有效弥补学校教育中对“极端事件”应对策略准备不足的短板，帮助我们构建起更具前瞻性的风险防范意识。

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这本书的价值在于它成功地搭建了一座连接“理论研究”与“工程实践”的坚实桥梁，它的视野非常开阔，远远超越了单一学科的范畴。它深入探讨了结构性能退化与维护成本之间的经济学权衡，这对于项目投资决策者和设施管理者来说至关重要。作者没有回避设计规范在面对新型材料（如超高性能混凝土或先进复合材料）时的滞后性问题，而是提供了如何利用性能化评估方法来填补规范空白的实用路径。书中对“可修复性设计”的强调，也体现了一种可持续发展的理念，即结构设计之初就应预留未来干预的空间。总体来看，这本书的阅读体验是“厚重而不失灵动”，它迫使读者不仅要思考“结构如何不倒”，更要思考“结构如何更经济、更可持续地服务于社会”。对于任何想要在结构工程领域做出实质性贡献的人来说，这都是一本不可或缺的工具书和思想指南。

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这本书绝对是为那些渴望在建筑工程领域深耕细作的专业人士量身定制的“武功秘籍”。它并没有过多地纠缠于那些基础的、教科书式的概念，而是直奔主题，深入探讨了结构在各种复杂荷载和环境作用下如何保持其功能性和完整性。特别是书中关于新型阻尼器和隔震技术在实际工程中的应用案例分析，简直是醍醐灌顶。作者似乎对工程实践中的痛点有着深刻的理解，例如，在进行复杂高层建筑的抗震设计时，如何精确模拟非线性响应并优化材料配比，书中都有详尽的论述和清晰的图解。阅读下来，感觉自己像是在一位经验丰富的大师手把手地指导下进行一次高难度的结构设计实战演练。对于那些已经掌握了基本理论，正寻求将知识转化为解决实际工程难题能力的工程师来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维框架和工具箱。它的深度和广度，确保了读者在面对未来更严苛的结构安全标准时，能够从容应对，游刃有余。

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这本书的排版和图示质量，简直是业界的一个标杆。要知道，很多技术书籍在涉及复杂的空间结构分析或数值模拟结果展示时，往往会因为图表模糊不清而大打折扣，但这本却不然。即便是那些描述张拉膜结构或复杂曲面剪力墙受力模型的示意图，也清晰到仿佛触手可及。更重要的是，书中对软件应用层面的集成度非常高，它不仅仅是罗列软件的菜单功能，而是展示了如何利用有限元分析的优势，去捕捉那些传统解析方法难以处理的细微损伤特征和应力集中点。我特别欣赏它在不同尺度下的分析方法对比——从材料微观损伤到构件层面的累积效应，再到整体结构性能的退化，层次分明，逻辑严密。对于需要频繁使用高性能计算工具进行结构优化的工程师来说，这本书提供了一种结合理论严谨性与计算效率的黄金标准范例。

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从理论到设计，系统强大的方法论，继续研究。

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