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页数:252

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出版时间:2008-12

价格:29.80元

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isbn号码:9787508460871

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现代土木工程与可持续发展：结构力学、材料科学及施工技术深度探析 书籍简介： 本书旨在为土木工程领域的专业人士、研究人员以及高年级本科生提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考资料。它横跨现代土木工程学的核心支柱——结构力学、先进土木工程材料、创新的施工技术与质量控制，并融入了当前全球关注的可持续性与韧性设计理念。本书的结构设计旨在将理论基础的严谨性与实际工程应用的复杂性有机结合，确保读者不仅理解“为何如此”，更能掌握“如何操作”。 全书共分为六大部分，共二十章，内容翔实，图表丰富，力求在现有工程知识体系的基础上，拓展读者对未来工程挑战的认知。 --- 第一部分：先进结构理论与稳定性分析 第一章：连续体变形与应力分析的非线性发展 本章深入探讨了在极端荷载和复杂几何条件下，材料内部应力状态的演变规律。不同于传统的线弹性假设，本章重点分析了材料在屈服、塑性变形以及蠕变过程中的本构关系，特别是如何利用有限元方法（FEM）求解高阶非线性微分方程组。内容涵盖了材料的各向异性和速率相关性效应，为超高层建筑和大型桥梁的极限状态设计提供了理论支撑。 第二章：薄壳与膜结构的屈曲稳定性研究 针对空间结构如体育场馆、穹顶建筑中常见的薄壳结构，本章详尽阐述了屈曲的临界载荷确定方法。重点分析了由制造缺陷、温度梯度和局部荷载引发的几何非线性屈曲。引入了基于能量泛函最小化原理的优化算法，用以指导设计人员如何通过增加支撑或改变曲率半径来提高结构的整体稳定性裕度。 第三章：动力响应与抗震设计的新范式 本章侧重于结构对地震、风荷载等动态荷载的响应分析。传统方法往往基于简化的振型分解反应谱，而本章则聚焦于非线性时程分析（Nonlinear Time History Analysis）。详细介绍了黏滞阻尼器、摩擦摆支座等隔震与消能减震技术的工作机理、参数选取标准及其在复杂场地条件下的适用性评估。特别讨论了基于性能化设计（Performance-Based Design, PBD）的现代抗震理念。 --- 第二部分：工程材料的微观结构与性能提升 第四章：高性能混凝土（HPC）的微观骨料界面研究 本部分突破了普通混凝土的性能瓶颈。本章深入研究了高活性火山灰、硅灰等超细粉末在水泥水化反应中的作用机制，重点剖析了“界面过渡区”（ITZ）的孔隙结构与粘结强度之间的定量关系。探讨了通过优化级配曲线，实现混凝土抗压强度达到150 MPa以上的关键技术路径。 第五章：先进钢材的疲劳断裂力学 聚焦于高强度钢材和耐候钢在长期服役中的可靠性。本章详细介绍了Paris定律在低周疲劳和高周疲劳中的修正模型。通过引入断裂韧性测试（如CTOD和KIC），量化了焊接缺陷或初始裂纹扩展的速率。内容还包括热机械控制过程（TMP）对钢材晶粒细化及强韧化效果的影响机制。 第六章：新型复合材料在结构工程中的应用潜力 本章探讨了碳纤维增强聚合物（CFRP）和玄武岩纤维在结构加固、预应力应用中的优势。重点分析了CFRP与基材之间的界面剪切传递机制，以及在长期湿热环境下的耐久性评估方法。内容涉及纤维与基体脱粘的临界应变标准。 --- 第三部分：现代施工技术与过程控制 第七章：信息化施工：BIM与数字孪生技术的集成 本章将施工管理提升至数字化维度。详细介绍了建筑信息模型（BIM）如何贯穿设计、施工、运营全生命周期，特别是其在碰撞检测、工程量自动提取和进度模拟中的应用。进一步引入数字孪生（Digital Twin）概念，描述如何通过实时传感器数据驱动施工过程的优化和风险预警。 第八章：复杂地基处理与深基坑支护工程 针对城市化进程中日益严峻的深基坑开挖问题，本章系统介绍了地连墙、SMW工法等支护结构的受力分析和施工控制。重点阐述了预加固技术（如冻结法、注浆法）在软弱土层中的应用策略，并结合实例分析了基坑失稳的典型模式及其预防措施。 第九章：预制装配式建筑的结构连接与精度控制 预制化是未来建筑业的发展方向。本章专注于预制构件（PC构件）之间的关键节点设计，包括湿接缝、叠合梁柱节点等。探讨了如何通过高精度激光定位和机器人安装技术，确保现场拼装的几何精度满足结构力学的要求，有效控制节点的残余应力和早期强度。 --- 第四部分：工程可靠性与风险评估 第十章：不确定性分析与可靠度理论 结构设计不再是基于单一的安全系数，而是转向概率论的可靠度方法。本章详细讲解了一阶可靠度方法（FORM）和二阶方法（SORM）在荷载模型和材料强度模型中的应用。内容包括了如何根据历史数据确定荷载效应的分布类型（如正态分布、威布尔分布）。 第十一章：结构健康监测（SHM）的数据处理与寿命预测 本章聚焦于传感器技术在评估既有结构健康状况中的作用。讨论了应变片、加速度计、光纤传感器采集的数据如何通过傅里叶变换、小波分析等方法提取结构的模态参数。核心内容在于如何建立从模态特征变化到结构损伤程度的关联模型，实现剩余寿命的科学预测。 --- 第五部分：可持续性与绿色工程实践 第十二章：低碳足迹材料的研发与应用 本章探讨了如何减少土木工程对环境的影响。重点研究了地聚合物混凝土（Geopolymer Concrete）的碱激发机制及其固化过程，分析其碳化钙排放量的显著降低。同时，也评估了再生骨料（RCA）在满足结构性能前提下的最佳掺量限制。 第十三章：建筑全生命周期评估（LCA）方法论 为实现真正的可持续性，LCA成为关键工具。本章详述了从原材料开采、运输、施工、运营到最终拆除的能耗和环境排放的量化方法。内容涵盖了ISO 14040系列标准的具体操作流程，指导工程师进行绿色材料和技术的选择性评估。 第十四章：适应性设计与气候韧性 本章关注工程结构在未来气候变化（如极端降雨、海平面上升）下的适应性。探讨了如何通过提高结构的冗余度、引入可更换元件（Replaceable Components）和设计“软层”来增强结构的整体韧性（Resilience），确保在遭受重大冲击后能快速恢复功能。 --- 第六部分：前沿交叉领域与未来展望 第十五章：地下空间开发中的环境耦合效应 随着城市地下空间的扩展，本章分析了大型地下结构对周边土体和地下水流场的长期影响。涉及饱和土体中的固结理论、多孔介质中的污染物迁移模拟，以及如何设计合理的导排系统以避免对周边环境造成不利影响。 第十六章：先进数值模拟：多尺度与多物理场耦合 本章展望了未来计算工程学的发展方向。重点介绍了将原子尺度、介观尺度与宏观工程尺度进行耦合的模拟策略，特别是在模拟纤维增强材料的断裂过程以及岩土体破碎机理中的应用。 总结与展望： 本书的编写遵循了从基础到前沿，从理论到应用的逻辑主线，力求为工程实践提供坚实的理论后盾，并引导读者积极应对当前及未来工程领域所面临的结构安全、材料创新与环境责任等重大挑战。

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这本书的视野显然是全球化的，这一点从它所引用的参考文献和案例选择中就能清晰地感受到。它巧妙地将经典的、跨越半个多世纪的水文理论，与最新的遥感技术、地理信息系统（GIS）在水文分析中的应用前沿知识进行了有机结合。阅读过程中，我数次被引导去查阅一些国际顶尖期刊上的最新研究成果，作者仿佛是一位经验丰富的向导，指引着我们这些在知识海洋中摸索的人，去往那些知识的灯塔。它没有把自己局限在单一地域的水文特征讨论中，而是对比了不同气候带、不同地质条件的极端案例，这种跨文化的比较视野，极大地拓宽了我的专业认知边界。读完此书，我最大的感受是，它不仅传授了“如何解决问题”的方法论，更重要的是，它培养了一种面对复杂水文系统时，那种系统性思考、持续学习和不断迭代优化的科学精神。这本书更像是一张通往更高阶水文科学殿堂的入场券。

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从实际应用的角度来看，这本书的价值体现在其对工程实践的精准指导上。书中关于水库优化调度、水文情势分析以及流域水沙过程模拟的章节，简直就是一本操作手册。它详细描述了从数据采集、质量控制到模型参数率定的全流程，特别是对于那些需要利用专业软件进行模拟的工程师来说，书中给出的参数取值范围和敏感性分析的建议，极大地减少了试错成本。我根据书中的指导，对一个小型流域的径流模拟进行了一次调整，结果发现模型的拟合效果明显优于我之前凭经验设定的值。这说明作者不仅仅是停留在理论层面，而是真正深入到了工程实施的第一线，理解了现场操作的痛点和难点。即便是对于那些偏向管理的读者，书中对水资源承载力的评估方法和法律法规的引用，也提供了坚实的理论后盾，让决策更有依据，而非仅仅依靠直觉或传统经验。

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这本书的叙事风格是那种非常典型的、严谨的学术论述风格，它毫不留情地使用了大量专业术语和复杂的数学表达，这对于初学者来说可能是一个不小的门槛。然而，一旦你适应了这种“硬核”的交流方式，你就会发现它所蕴含的巨大信息密度。作者在处理那些充满争议性或仍在发展中的水文模型时，表现出了高度的客观性，他没有偏袒任何一种理论流派，而是清晰地列举了各种模型的假设前提、适用条件及其局限性，让读者自己去权衡选择。我特别喜欢它在论述水资源可持续利用策略时所展现出的辩证思维，它没有给出简单的“是”或“否”的答案，而是将经济效益、社会公平和生态平衡这三个维度全面展开，引导我们思考如何在复杂的水资源约束条件下做出最优决策。这种深层次的思辨，远非一般教科书能够提供的，它迫使我走出舒适区，重新审视过去习以为常的一些工程惯例。

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初次翻阅时，我便被作者那近乎百科全书式的详尽程度所震撼。这本书似乎试图囊括水文领域所有重要的知识点，从基础的气象学、水文循环的基础模型，到更深层次的地下水动力学、洪水预报与调度，几乎无所不漏。特别是关于极端水文事件的分析部分，其深度和广度都超出了我预期的标准。书中对近年来全球范围内发生的重大水灾案例进行了深入剖析，不仅仅是描述现象，更重要的是，它详尽地展示了如何运用书中提到的数学模型和工程方法去进行事后的复盘与预警机制的优化。这种紧密结合实战经验的论述方式，极大地提升了这本书的参考价值。我发现，即便是章节之间看似独立的内容，细细品味之下，也能感受到作者在背后构建起一个庞大而严密的知识网络，所有的概念都相互印证，共同支撑起整个水资源工程的理论体系。对于想要从事水利规划和防灾减灾工作的人士而言，这本书无疑是一部值得反复研读的案头宝典。

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这本书的装帧设计相当考究，硬壳封面传递出一种稳重而专业的质感，让人在拿起它的时候就能感受到内容的厚重。内页纸张的选用也十分精良，触感细腻，印刷清晰度极高，即便是那些复杂的工程图表和水文数据，也能看得一目了然，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。我特别欣赏它在章节划分上的逻辑性，从宏观的水文循环基础，到具体的工程应用案例，过渡得非常自然流畅，仿佛引导着读者进行一次系统的知识探索之旅。尤其是一些关键公式的推导过程，作者的处理方式非常细致入微，每一步的逻辑跳跃点都被清晰地标注出来，这对于我们这些需要深入理解原理的工程技术人员来说，无疑是极大的便利。不仅仅是理论的堆砌，书中穿插的那些设计规范和实际案例分析，更是让抽象的理论变得鲜活起来，让人能够立刻联想到实际项目中的情景，增强了学习的代入感和实用价值。这本书的整体排版也体现了专业水准，图文比例协调得恰到好处，使得学习过程既不失严谨，又保持了阅读的舒适度。

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