具体描述
本书分三个部分。第一部分钢结构设计方法总论：对钢结构设计方法的整个理论体系进行了系统的论述，对钢框架稳定设计的各种方法及其演化进行阐述和评述，系统总结了多层和高层钢结构和钢框架的分类、内力分析方法及其配套的稳定性设计方法，高层钢结构失稳模式的判定方法。对钢结构抗震设计的重要概念和方法进行介绍和评论，介绍了重要的抗震设计的基本理论和正在发展中的钢结构抗震设计方法，特别是对一些重要概念的阐述，对阻尼、后期刚度、二阶效应、多自由度体系等对地震力的影响等进行了介绍。总结和提出了钢结构的延性地震力计算方法及其配套的抗震设计措施，在总结归纳的基础上，发展了梁、柱、板、抗侧力结构体系的分类方法，设计了四个结构影响系数表。介绍梁柱连接的各种分类方法，并介绍了五种最常用梁柱连接节点的设计方法。以很大的篇幅研究锚栓柱脚、外包式柱脚和埋入式柱脚的设计技术。
第二部分钢-混凝土组合梁基本理论及其设计方法：钢－混凝土组合梁设计方法的变化非常多，有弹性设计与塑性设计、完全组合与非完全组合、自重组合与非自重组合等，本书介绍了考虑滑移影响的组合梁弹性弯曲理论，对栓钉的抗滑移刚度进行论述，介绍简支组合梁的各种设计方法，对连续组合梁的内力分析模型、弯矩调幅的幅度以及配套的钢截面宽厚比的限制、正负弯矩区楼板有效宽度等进行了详细介绍。以相当多的篇幅介绍了组合楼盖体系的振动舒适度设计。
最后一部分介绍了与钢结构配套的新技术和新方法，包括钢筋桁架楼层板技术，嵌套搭接的连续檩条设计方法，上弦可拆卸的三角组合钢桁架楼盖结构体系，连续吊车梁的设计方法，以及与钢结构建筑配套的装配式剪力墙的设计技术。
现代土木工程材料学与结构优化 内容简介 本书聚焦于当前土木工程领域最前沿的材料科学进展与结构设计理念的深度融合，旨在为工程技术人员、结构工程师、材料科学家以及相关专业的高年级学生提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的参考资料。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到复杂工程应用的多个层面，尤其侧重于如何利用先进材料的特性来实现结构的轻量化、高耐久性及可持续发展目标。 第一部分：先进土木工程材料的本构特性与性能表征 本部分首先对传统结构材料——混凝土和钢材——进行了深入的现代视角下的重新审视。我们详细分析了超高性能混凝土（UHPC）的微观结构演化机制，特别是其纳米级水化产物的形成对宏观力学性能（如抗压强度、抗拉韧性及抗渗透性）的决定性影响。书中不仅涵盖了标准试样的力学测试方法，更引入了非侵入式的原位监测技术（如声发射、微CT扫描）在评估UHPC早期龄期性能和长期服役状态下的适用性。 随后，章节转向新型复合材料在土木工程中的应用。重点剖析了纤维增强聚合物（FRP）材料的力学各向异性、疲劳特性及热环境下的性能衰减规律。书中提供了详细的FRP材料与基体（如环氧树脂、聚酯树脂）之间的界面粘结机理分析，并针对不同纤维类型（碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维）在极端荷载（冲击、爆炸）下的能量吸收机制进行了量化研究。此外，本书对自修复材料的最新研究进展进行了系统梳理，包括微胶囊技术、细菌诱导钙化等自修复机理，及其在裂缝控制和结构寿命延长方面的潜力评估模型。 第二部分：高性能结构体系的可靠性与耐久性设计 本部分将材料的先进特性与整体结构体系的优化相结合。我们摒弃了传统的设计方法中对材料安全系数的简单叠加，转而采用基于概率论的极限状态设计方法。详细阐述了如何量化材料特性、荷载效应和环境因素所带来的不确定性，并建立了多重不确定性条件下的结构可靠度分析模型，特别是针对海洋环境、高寒地区等苛刻环境下的材料退化模型。 耐久性设计部分聚焦于寿命周期成本分析（LCCA），将初始建造成本、维护成本和停运损失统一纳入优化目标函数。针对钢筋腐蚀、混凝土碳化、冻融循环等主要劣化机制，本书提出了基于电化学阻抗谱（EIS）和加速老化试验的材料耐久性能快速评估流程，并据此校准了适用于不同气候区的寿命预测模型。特别地，我们深入探讨了耐火性能的设计策略，不再局限于简单的厚度覆盖，而是基于材料的热-力耦合本构关系，对构件在高温下的残余承载能力和变形控制进行精确模拟。 第三部分：智能化结构分析与拓扑优化方法 本部分是本书的技术高地，探讨如何利用计算科学实现结构设计的根本性革新。 1. 非线性有限元（FEM）的高级应用： 详细介绍了在分析复杂结构行为时，如何精确选择和实现本构模型。内容包括材料的塑性流动准则（如大变形下的率相关塑性）、接触分析的迭代算法（如罚函数法、增广拉格朗日法），以及针对复合剪切变形理论在薄壳结构中的应用边界。 2. 拓扑优化（Topology Optimization）原理与实现： 本章系统介绍了基于密度法、水平集法的拓扑优化方法。重点在于如何将结构功能约束（如刚度、频率、应力集中控制）与先进材料的设计变量（如孔隙率、纤维取向）进行耦合优化。书中提供了大量的案例研究，展示了如何通过拓扑优化生成仿生学的、具有固有振动控制特性的新型结构单元（如点阵结构、桁架晶体）。 3. 结构健康监测（SHM）与反馈控制： 探讨了如何利用部署在结构内部的分布式光纤传感器（FBG）和压电材料传感器采集的实时数据，与结构分析模型进行实时校正。内容涉及数据驱动的模式识别算法（如独立成分分析ICA、主成分分析PCA）在损伤定位和状态评估中的应用，以及基于最优控制理论的主动减隔震系统的实时荷载响应与干预策略。 第四部分：可持续性与循环经济在土木工程中的实践 本书的最后一部分着眼于未来。我们探讨了如何在材料选择和结构设计初期就纳入全生命周期环境影响的考量。详细分析了再生骨料混凝土（RAC）的性能衰减机制，以及如何通过界面过渡区（ITZ）的改良技术来恢复其力学性能至接近原生骨料混凝土的水平。 此外，书中讨论了建筑可拆卸性（Design for Disassembly, DfD）的设计原则，特别是如何利用新型连接技术（如无损拆卸螺栓、磁吸附连接件）来促进结构部件的回收与再利用。通过具体的工程案例对比，展示了采用可持续材料和可拆卸设计如何显著降低建筑物的隐含碳排放和资源消耗。 本书图表丰富，配有大量的高分辨率显微图像和实际工程监测数据，理论深度与工程实用性兼备，是结构工程师和材料科学家不可多得的工具书。
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第一篇 钢结构设计方法总论第1章 钢结构设计方法总论1.1 第l层次的设计方法：安全度的考虑 1.1.1 可靠度问题 1.1.2 荷载组合1.2 第二层次的分析方法：内力分析方法 1.2.1 各种分析方法简介 1.2.2 为什么要发展二阶分析方法1.3 第三层次的设计方法：截面和构件的设计 1.3.1 四类截面的定义 1.3.2 四类截面的定量指标 1.3.3 不同类别截面的应用1.4 各个层次设计方法的配套1.5 机构控制设计法(能力设计法)l.6 关于目前广泛采用的E-P设计法的一个评论1.7 关于塑性设计方法和弯矩调幅法1.8 钢结构采用弯矩调幅法l.9 关于一阶弹性分析和二阶弹性分析1.10 如何看待屈曲分析得到的弹性临界荷载1.11 如何看待假想荷载法?1.12 钢结构设计中的两种刚度验算：长细比与挠度和侧移验算参考文献第2章 框架稳定设计方法的发展2.1 传统的计算长度系数法——框架柱稳定性设计的方法2.2 为什么计算长度系数法能够应用于框架柱的稳定设计2.3 框架有侧移失稳——一个简单的判定准则2.4 同层各柱的相互作用——修正计算长度系数法及其困难2.5 框架整体屈曲分析方法应用于设计——一种可能被误用的方法2.6 层与层的相互作用——三层或二层模型2.7 基于层整体弹塑性失稳的框架稳定系数2.8 按照整层失稳模式的稳定性设计建议2.9 对建议的说明和一个算例2.10 框架柱无侧移失稳与框架层整体有侧移失稳的相互作用参考文献第3章 结构和框架的分类及稳定性计算3.1 框架分类1：强支撑框架和弱支撑框架、纯框架3.2 框架分类2：有侧移框架和无侧移框架3.3 支撑架的分类3.4 结构分类：侧移不敏感结构和侧移敏感结构3.5 关于线性分析和二阶分析及其稳定性计算3.6 内力采用线性弹性分析时框架柱的计算长度系数3.7 强支撑框架的判定准则3.8 弱支撑框架柱的计算长度系数3.9 弹塑性非线性分析作为设计工具的规定3.10 双重抗侧力结构中框架柱稳定算例 3.10.1 剪切型支撑架算例 3.10.2 弯曲型支撑架算例参考文献第4章 钢结构抗震设计漫谈4.1 弹性结构对地震的反应及其设计采用的地震力 4.1.1 结构设计采用的地震力 4.1.2 弹性加速度反应谱——单一的设计要求 4.1.3 三水准设防目标——三种地震作用 4.1.4 为什么不按照弹性反应要求对结构进行设计4.2 结构的弹塑性地震反应及其设计目标 4.2.1 结构的弹塑性地震反应分析 4.2.2 对弹塑性结构设计的双重要求：延性和承载力及其两者之间的妥协4.3 国际上两种地震力理论 4.3.1 小震弹性地震力理论及其背后隐藏的实质 4.3.2 承载力抗震调整系数yRE的物理意义及其对延性钢结构的排斥 4.3.3 延性地震力理论 4.3.4 能力谱方法及其与延性地震力理论的联系 4.3.5 地震力的社会政治因素 4.3.6 欧美日的结构影响系数中究竟包含了哪些因素?4.4 对层间侧移的限值如何影响结构实际承受的地震力? 4.5 耗能能力——客观地认识其作用 4.5.1 地震输入一个结构的能量是一定的吗? 4.5.2 在地震中具有决定性作用的是耗能能力还是延性? 4.5.3 对欧美日一些强调延性却不一定强调耗能能力的抗震设计规定的理解4.6 阻尼、后期刚度、滞回曲线的形状、二阶效应和多自由度等对结构抗震性能的影响 4.6.1 阻尼的影响 4.6.2 后期刚度的影响…… 第3章 结构和框架的分类及稳定性计算 第4章 钢结构抗震设计漫谈 第5章 与抗震设计有关的结构和构件的分类及结构影响系数 第6章 梁柱连接节点的分类与其设计计算 第7章 钢柱脚锚栓的设计方法第二篇 钢——混凝土组合梁基本理论及其设计方法 第8章 考虑组合面滑移影响的钢－－混凝土组合梁弯曲理论 第9章 钢与混凝土简支组合梁的设计计算 第10章 钢与混凝土连续组合梁的设计计算 第11章 楼板和人行天桥自振频率和舒适度的控制 第12章 连续组合梁算例第三篇 钢结构配套新技术与新方法 第13章 自 承式钢模板系统性能试验和设计方法研究 第14章 嵌套连接冷弯斜卷边Z形连续檩条的抗弯性能试验研究 第15章 大跨度组合桁架楼盖结构体系 第16章 两跨连续吊车梁设计应用条件、方法和程序 第17章 钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的设计
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