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价格:3402.00元

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isbn号码:9781845641801

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• 地震工程
• 抗震结构
• 结构工程
• 土木工程
• 结构设计
• 抗震设计
• 地震力学
• 结构动力学
• 工程结构
• 建筑工程

《构造设计：面向极端荷载的结构响应与优化》 图书简介 本书深入探讨了在各类极端荷载条件下，现代土木工程结构的设计理念、分析方法以及性能优化策略。它并非聚焦于单一的抗震设计范畴，而是将视野扩展至更广阔的工程安全领域，旨在为工程师和研究人员提供一套系统、全面的、超越传统规范限制的结构设计工具箱。 第一部分：极端荷载的辨识与特性化 本部分首先对结构工程中可能遇到的各类极端荷载进行了全面的分类和深入的特性分析。 第一章：荷载的广谱性与随机性 本章详细阐述了“极端荷载”的定义不再局限于传统的地震事件，而是涵盖了罕见但后果严重的各类动荷载与环境作用。内容包括： 1. 动力学荷载的广义分类： 从地震动（不同场地、不同机制的地震源）、风事件（极端台风、龙卷风、湍流效应）、爆炸冲击（远场、近场、地下爆炸）、高速撞击（航空器、地面交通工具）到特种设备故障导致的瞬态载荷。 2. 概率与不确定性量化： 介绍了先进的随机过程理论在描述极端荷载不确定性中的应用，包括峰值幅值、频率内容、持续时间和空间分布的概率密度函数（PDF）建模。重点讨论了基于历史数据、数值模拟和专家判断融合的混合不确定性量化方法。 3. 荷载组合与作用序列： 探讨了在考虑多重灾害链（如地震引发的山体滑坡或火灾）时，不同极端荷载同时作用或先后作用的累积效应分析，超越了标准的静力等效荷载组合规范要求。 第二章：材料在极端条件下的本构响应 结构安全性的基石在于材料在极端应力状态下的行为。本章专注于材料在非线性、高应变率条件下的力学表现。 1. 高应变率下的材料力学： 详细分析了混凝土、钢材、先进复合材料（FRP）在冲击载荷作用下，屈服强度、极限强度和韧性指标的显著变化（即应变率敏感性）。引入了Cowper-Symonds模型及其他粘塑性本构模型的精确校准方法。 2. 极端温度与环境耦合效应： 考察了火灾（高温）与结构变形、高湿度、腐蚀环境对材料性能的劣化作用。讨论了耐火材料的结构化设计与整体结构的防火保护策略。 3. 损伤容限与残余性能评估： 重点研究结构构件在经历一次或多次极端事件后的性能衰减规律，并建立了评估构件可修复性和长期服役安全性的残余承载力模型。 第二部分：先进的结构分析与性能化设计 本部分的核心在于如何利用计算工具和设计哲学，确保结构在面对这些极端事件时，能够实现可预测的、可接受的性能目标。 第三章：非线性动力学分析与实时模拟 超越传统的线性或弹塑性分析，本章聚焦于高保真度的非线性时程分析技术。 1. 全尺度数值模拟： 介绍了从细观尺度（如混凝土损伤塑性模型、钢材的损伤演化模型）到宏观尺度（梁、柱、剪力墙的单元建模）的耦合分析方法。重点讲解了单元的几何非线性、材料非线性以及接触非线性的处理技术。 2. 高频振动与局部响应分析： 针对爆炸和撞击等高频载荷，探讨了有限元模型中的网格敏感性问题、时间步长的选择标准，以及如何准确捕捉结构内部的应力波传播和局部塑性铰的形成。 3. 性能化分析框架（Performance-Based Analysis）： 阐述了如何将具体的性能指标（如“立即使用”、“人员安全”、“防止倒塌”）转化为可量化的结构响应阈值，并利用增量动力分析（IDA）等技术对这些性能水平进行验证。 第四章：结构体系的冗余与耗能策略 本章探讨了超越简单抗力的设计理念，强调结构在受损后的生存能力和能量耗散能力。 1. 多路径承载与冗余设计： 研究如何通过优化结构布局（如增加侧向抵抗体系的数量、设置不同屈服强度的构件），确保在关键构件失效后，荷载能有效地转移至其他构件，维持整体稳定性。 2. 先进的耗能与隔离技术： 详细介绍了非结构化的主动和被动耗能装置的应用。包括粘滞阻尼器、屈服型阻尼器（如屈曲约束支撑BRB）、以及对隔震技术（如高阻尼橡胶支座、摩擦摆支座）在应对不同类型极端事件时的适用性比较和系统集成。 3. 自复位结构体系： 探讨了如何利用预应力、形状记忆合金（SMA）等新型材料和技术，使结构在经历严重变形后能够自动或简单辅助恢复到初始状态，从而减少灾后损失和停摆时间。 第三部分：新型结构设计与评估方法 本部分展望了面向未来的结构设计范式，强调创新材料和数字化工具的应用。 第五章：高性能结构材料与构件设计 本章关注于现有材料的性能提升和新兴材料在应对极端环境中的潜力。 1. 超高性能混凝土（UHPC）的应用： 深入分析了UHPC的微观结构特性，及其在抵抗侵蚀、高压缩和抗裂方面的优势，特别是在关键节点和抗剪构件中的应用案例。 2. 先进钢材与连接技术： 讨论了低屈服点钢材在耗能设计中的应用，以及采用全熔透焊缝和高强度螺栓连接在抵抗高周往复荷载下的可靠性设计。 3. 仿生与功能集成结构： 探讨了从自然界汲取灵感，设计具有自感知、自修复功能的“智能”结构组件的初步构想和可行性分析。 第六章：基于性能的评估与寿命周期管理 本章将设计过程与结构全寿命周期的风险管理相结合。 1. 结构健康监测（SHM）的集成： 介绍了分布式光纤传感器、加速度计网络在实时监测结构应力、振动模态和损伤早期识别中的应用。探讨了如何将实时监测数据反馈到分析模型中，实现模型的实时校准。 2. 风险评估与保险精算： 将结构工程的可靠性分析与金融风险管理相结合，量化极端事件对资产价值的影响，为工程决策提供经济学依据。 3. 韧性（Resilience）量化指标： 定义并量化结构的韧性，即结构抵抗扰动、快速恢复基本功能的能力。这要求设计者不仅关注“不倒塌”，更关注“多快能恢复”。 本书内容旨在超越传统抗震规范的界限，为应对全球气候变化、城市高密度化及潜在威胁所带来的复杂工程挑战，提供一个前瞻性、多学科交叉的理论和实践参考框架。

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这本书的封面设计就吸引了我，那种简洁而富有力量感的线条，让人立刻联想到坚固的建筑和面对挑战的韧性。虽然我并不是一名专业的工程师，但作为一个对城市发展和社区安全充满关注的普通读者，我一直对如何让我们的家园在自然灾害面前更加安全感到好奇。读过一些相关的科普文章，了解到地震的破坏力之大，也明白工程师们为之付出的巨大努力。我非常期待这本书能以一种我能理解的方式，揭示那些看不见的“魔法”——如何通过巧妙的设计和材料，让高耸入云的摩天大楼，甚至是那些承载了无数人记忆的古老建筑，都能在强大的地壳运动中屹立不倒。我尤其想知道，对于不同类型的建筑，例如住宅、学校、医院，甚至是我们日常生活的桥梁和隧道，在抗震设计上是否会有截然不同的考量和技术？书中是否会介绍一些经典的案例分析，让我们看到那些令人惊叹的工程奇迹，它们是如何在极限环境下展现出非凡的生命力的？我很想了解，除了技术层面的创新，是否也有一些关于材料学、地理学甚至是历史的视角，来共同构建这幅关于“抗震”的宏伟画卷。

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我一直认为，真正的知识传播，在于能够激发读者的好奇心，并引导他们深入探索。虽然我并非结构工程师，但我对“为什么”和“怎么样”总是充满了疑问。这本书在我看来，应该不仅仅是提供答案，更重要的是提出问题，并展示解决问题的过程。我希望书中能够引导我去思考，在设计一座抗震建筑时，工程师们需要权衡哪些相互矛盾的因素？例如，在保证安全性的同时，如何兼顾经济成本和美学设计？在面对不同的地质条件和地震类型时，工程师们又需要做出哪些调整？我渴望在这本书中，看到一种严谨的科学探究精神，看到工程师们是如何通过不断地实验、计算、验证，一步步攻克技术难题，最终筑就坚固的“安全港”。我希望这本书能让我感受到，每一个成功的抗震工程背后，都凝聚着无数智慧的火花和不懈的努力。

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从我个人的学习经历来看，理解复杂的概念最有效的方式之一，就是通过清晰的比喻和生动的实例。我非常期待这本书能够运用丰富的图解、模型和实际案例，将那些抽象的力学原理和工程技术，转化为易于理解的语言。比如，当我读到关于“隔震”技术时，我希望能看到书中用形象的比喻来解释它是如何工作的，就像给建筑物穿上了一层“减震鞋”，又或者像在建筑物底部安装了“弹簧”。我同样期待书中能展示一些全球范围内极具代表性的抗震工程项目，比如那些在地震多发地区赫然耸立的标志性建筑，或者那些在灾难中幸存下来的历史遗迹。通过对这些具体项目的剖析，我希望能更直观地理解不同抗震策略的优缺点，以及它们在实际应用中所面临的挑战和取得的成就。

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作为一个对“未来”充满憧憬的读者，我对这本书是否能引领我窥见抗震工程的未来发展趋势感到非常兴奋。我们知道，科技正在以前所未有的速度发展，人工智能、新型材料、智慧城市的概念层出不穷。我非常想知道，在抗震工程领域，这些前沿科技将扮演怎样的角色？例如，是否会有基于大数据和机器学习的预测模型，能够更精确地评估地震风险？是否会有更加轻巧、坚固且环保的新型建筑材料出现，能够显著提升建筑的抗震性能？书中是否会探讨一些前瞻性的设计理念，比如能够适应地震波动的“柔性”建筑，或者是能够自我修复的结构？我希望这本书能给我一些启发，让我看到，在应对自然挑战的过程中，人类的创造力是无限的，未来我们的城市将变得更加智能、更加安全，也更加宜居。

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在我看来，一本真正的好书，即便主题严肃，也应该能够触动人心，引发思考。我尤其关注的是，这本书在技术讲解之外，是否能传递出一种人文关怀的精神。毕竟，工程技术的最终目的，是为了守护生命，保障人类的福祉。地震作为一种无法预测的自然力量，它带来的不仅仅是物质上的破坏，更是对人们心理的巨大冲击。我希望能在这本书中，读到关于工程师们在面对高风险、高压力的工作环境时，他们的责任感、使命感以及职业伦理。书中是否会描绘一些工程师们在危急时刻的决策过程，他们是如何在时间和资源有限的情况下，做出最优化、最符合人道主义的考量的？我非常好奇，在科学的计算和严谨的逻辑背后，是否也蕴含着一种深厚的情感联系——连接着工程师与他们所守护的城市，与城市里的人们。我希望这本书不仅仅是技术手册，更是一部关于人类智慧、勇气和对生命珍视的赞歌。

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