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现代建筑结构设计与工程实践 图书简介 本书聚焦于现代建筑结构设计的前沿理论、关键技术以及工程实践中的具体应用。它旨在为结构工程师、建筑师、工程技术人员以及相关专业的高年级学生提供一本全面、深入且具有高度实操价值的参考手册。全书内容涵盖了从基础理论到复杂结构分析与设计的全过程，强调了在保证结构安全性和耐久性的前提下，实现经济性、美观性和可持续性的统一。 第一部分：结构设计理论基础与新发展 本部分首先回顾了结构力学、材料力学和弹性力学的基本原理，并在此基础上深入探讨了结构抗震设计、抗风设计以及新型结构材料的性能分析。 1.1 结构可靠性理论与极限状态设计 详细阐述了基于概率论的结构可靠性理论体系，重点解析了极限状态设计方法的原理、荷载分项系数和材料分项系数的确定依据。书中引入了最新的设计规范对不同结构类型（如钢筋混凝土、预应力混凝土、钢结构）的极限承载力极限状态和正常使用极限状态的校核要求，并通过大量的工程实例对比，说明如何精确评估结构的安全性。特别对疲劳损伤和长期效应（如混凝土的徐变和收缩）在设计中的量化处理进行了详尽的论述。 1.2 先进材料性能与应用 本章系统介绍了高性能混凝土（HPC）、超高性能混凝土（UHPC）、新型钢材（如高强度、耐候钢）以及复合材料（如FRP筋材）的力学性能、本构关系及耐久性指标。书中特别分析了UHPC在复杂节点和薄壁结构中的应用潜力，以及如何通过微观力学模型预测这些新型材料在长期荷载作用下的行为。对于纤维增强聚合物（FRP）材料，重点阐述了其在既有结构加固和特殊环境结构中的设计要点和施工控制。 1.3 结构动力学与抗震分析 深入讲解了多自由度体系的振动理论、反应谱法、模态分析以及非线性时程分析技术。书中详尽对比了不同抗震设计方法的优劣，包括基于性能的设计（Performance-Based Design, PBD）理念。通过多个地震案例分析，展示了如何利用有限元软件进行高精度动力模拟，并提出了针对超高层建筑、大跨度空间结构以及复杂基础系统的抗震优化策略。对于特殊的消能减震装置（如粘滞阻尼器、屈服型耗能支撑），给出了详细的选型、布置原则和复核计算方法。 第二部分：复杂结构体系的分析与设计 本部分聚焦于现代工程中挑战性较大的结构类型，提供了从概念设计到施工图深化的全流程指导。 2.1 巨型结构与超高层建筑设计 巨型结构（如巨型框架、伸臂桁架、核心筒-外框筒体系）的设计需要考虑空间协同效应、扭转效应和风致振动。本章重点讨论了如何通过合理的结构布置实现刚度、强度和延性的协调。针对超高层建筑，详述了在苛刻风场条件下，如何精确计算动风压、评估舒适度标准（加速度控制），并给出了高效的结构布局方案，如带阻尼器的巨型结构体系。 2.2 预应力结构与后张预应力技术 预应力混凝土结构是提高结构跨越能力和耐久性的重要手段。本书详细介绍了各种预应力筋材的性能、锚固系统的工作机理。对于后张法预应力体系，重点解析了张拉控制、应力损失计算的精确方法，以及在施工过程中如何有效控制孔道灌浆质量，确保预应力体系的长期可靠性。特别关注了梁、板、拱结构中预应力筋的优化布置。 2.3 空间结构与索膜结构设计 空间桁架、网壳结构的设计核心在于几何结构的稳定性分析和节点受力计算。本书提供了杆件长度优化、节点刚度分析的实用方法。对于更具挑战性的索结构和膜结构，详细阐述了其初始平衡态的建立、荷载下的二次分析方法，以及如何通过预应力张拉控制其几何形状和刚度，确保结构在不同气候条件下的稳定性和水密性。 第三部分：工程实践、施工控制与结构健康监测 本部分将理论知识与实际工程紧密结合，关注结构从蓝图到实体的转化过程中的关键控制点。 3.1 结构施工模拟与施工阶段控制 现代大型结构的设计必须考虑施工顺序对最终结构性能的影响。本章详细介绍了如何利用有限元软件进行施工阶段模拟（如分层施工、混凝土浇筑顺序、预应力施加过程），以预测和控制结构在施工过程中的位移和应力状态。特别强调了深基坑支护结构与主体结构之间的相互作用分析。 3.2 复杂节点的构造与详图设计 结构设计的精髓往往体现在节点的构造上。本书提供了大量钢结构焊接节点、混凝土复杂交接部位的构造详图范例，并结合规范要求，指导工程师如何进行有效的应力扩散和构造加强处理，避免应力集中导致疲劳破坏或脆性断裂。 3.3 结构健康监测（SHM）与评估 随着智慧建造的发展，结构健康监测成为保障服役安全的重要手段。本书介绍了基于光纤光栅、应变传感器、加速度计等传感器的SHM系统布置策略、数据采集与处理流程。重点讲解了如何利用监测数据结合系统识别技术，对结构的刚度、阻尼参数进行实时辨识，从而科学评估结构的剩余使用寿命和提出主动维护建议。 3.4 既有结构评估与加固技术 针对老旧建筑和遭受损伤的结构，本书提供了系统的评估流程，包括无损检测、荷载试验设计与实施。在加固技术方面，详细对比了粘贴碳纤维布、外包钢/混凝土、新增支撑、结构体系转换等方法的适用条件、设计计算和施工验收标准，尤其对既有结构抗震“短加固”策略进行了深入探讨。 本书力求以严谨的科学态度和实用的工程视角，为读者提供一个掌握现代结构工程核心技术的平台。全书配有大量精选的工程案例、图表和流程图，确保理论的清晰阐释和技术的有效转化。
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