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孙芳垂 等 著

图书标签:

• 建筑结构
• 结构设计
• 优化设计
• 案例分析
• 工程技术
• 建筑工程
• 结构优化
• 设计方法
• 有限元
• 计算分析

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112126743

版次：1

商品编码：10620625

包装：平装

丛书名： 建学丛书之八

开本：16开

出版时间：2011-03-01

用纸：胶版纸

页数：158

字数：262000

正文语种：中文

内容简介

若干年前，一批有志之士，在某一基金会的支持下，试图在城市规划、建筑设计、工程设计诸领域内，以人工智能及专家系统为基础，建立一套寻求最佳方案的数学模型，但最后由于问题的高度复杂性（多目标、多因素、多约束条件……）而未能如愿。然而他们的这一良好愿望却始终是设计界梦寐以求的理想。
早在1968年，后来荣获诺贝尔经济学奖的美国H·A·Simon教授在麻省理工学院作了题为《人工科学》的系列报告，后来以同名书籍出版。在书中，他指出：
近300年来，自然科学有了很大的发展，它的作用是解释客观世界，然而，“我们如今生活的世界，与其说是自然界，还不如说是人造界或人工界”。他认为应当建立一种人工科学，也就是”创造人工物的设计科学”。这是一种”在智力上硬性的、分析性的、可形式化的、可教授的”科学。Simon本人，就因为在经济组织中，提出了一套“有限理性”的决策过程而在1978年获得诺贝尔经济学奖。
新中国成立60多年来，我们进行了规模宏大的经济与社会建设，取得了巨大的成就也同时耗费了巨大的资源。这些耗费有的是必要的，但也不可否认，其中存在着巨大的浪费，这种浪费的存在，有的是出自缺乏经验和相关的知识；也有的是由于政策上的片面与失误；更有的是出自对豪华与虚荣的追求。撇开那些在主观动机和政策上的因素，我们仍必须承认在建设实践中，我们面前还存在一个巨大的未知领域，需要我们通过总结建设经验、集中专家智慧、建立相应的人工科学来取得相对优化的效果。
孙芳垂大师从事建筑与工程设计的时间与我们共和国的年龄相近。在多年的设计实践中，他依靠崇高的职业道德精神，始终追求设计的优化，不?总结经验，不断积累知识，因而在完成一系列优秀设计的同时，也建立了系统的优化设计的方法学。事实证明，优化设计，与其把重点放在建立数学模型，不如放在积累成功解决问题的案例，从中总结解决实际问题的专家系统和建立相应的案例库（事实上，在医学界，案例的启发已成为医学的财富入孙大师十分重视组织设计人员总结和积累经验，并且不断扩大他的合作面，尽量吸取同业专家的经验，他的这些努力成果，不仅为解决具体的设计难题提供重要启示，而且在方法学上也闯出一条现实有效的道路。
衷心希望孙大师的经验能得到?程界和教育界的重视，为我们建立新的设计方法学和人工科学方面开拓新的思路。

作者简介

孙芳垂：中国工程设计大师
特许国家一级注册结构工程师
建学建筑与工程设计所有限公司总工程师、监事长
学历：1944年国立中央大学工学院土木工程系结构专业
1949年美国密歇根大学研究生院结构工程专业硕士
曾任职：建设部北京工业设计院主任工程师
广播电影电视总局设计院总工程师
大地建筑?务所（国际） 副总经理、总工程师
兼职：中英注册结构工程师资格互认补充考试中方主考官
建设部执业资格注册中心全国注册结构工程师考试
命题及评分专家组副组长
主要作品：中央电视塔（405m）
沈阳电视塔（3055m）
上海电视塔（450m）（顾问）
南京电视塔（302m）（顾问）
平壤牡丹峰电视塔（220m）
沈阳房地产交易中心
青岛裕泰大厦
厦门高崎国际机场
中国国际广播中心
中央电视台彩电中心
法门寺合十舍利塔等

目录

第1章 地基基础
1.1 固执己见
1.2 两例建筑筏基设计分析
1.3 某高层塔楼工程两次地基基础选型分析
1.4 多选择优
1.5 回头是岸
1.6 低级错误，有错就改
1.7 沿袭传统与引进新技术
1.8 通过论证，确定优选
1.9 PHC管桩——>RC空心方桩——>PHC管桩
1.10 论证抗拔锚杆的必要性
1.11 抗拔桩
1.12 有用则留，多余则舍
1.13 仔细分析，优化潜力无处不在
1.14 条形基础与联合基础——10t/日长网纸机基础设计探讨
1.15 及时应变，求得成效
1.16 地基反力分布宜近不宜远
1.17 问题在哪里?
1.18 天然地基与桩基对比案例

第2章 楼盖选型
2.1 RC梁板楼盖与PC无梁楼盖
2.2 有梁体系与无梁体系
2.3 井字梁与主次梁
2.4 地下人防车库设计
2.5 物流仓库集卡车专用坡道优化设计
2.6 新型块体内模空心楼盖
2.7 因地制宜，质优取胜
2.8 节材——建筑绿色重要组成部分
2.9 一根连续次梁的计算启示
2.10 钢管混凝土柱与钢骨混凝土柱——青岛乾豪国际广场结构框架柱的优化过程
2.11 某钢结构工程加固

第3章 增层改造
3.1 迎难而上
3.2 上门审查
3.3 一份报告
3.4 3+2

第4章 特种结构
4.1 回避矛盾
4.2 好钢用在刀刃上
4.3 迎接挑战
4.4 PHC管桩抗剪
4.5 “不在其位，难谋其政”

第5章 结构面临建筑型式的挑战
5.1 建筑结构完美结合
5.2 体型复杂，难题较多
5.3 建筑结构结合，简化受力
5.4 力求概念设计完美
5.5 四边工程——传统的三边工程加边优化

第6章 结构构造
6.1 一个心病
6.2 箍筋优化潜?
6.3 构造细节影响材料节约
6.4 控制地下室混凝土外墙裂缝的几点意见
6.5 非正交梁支座配筋

第7章 其他
7.1 安全——优化重中之重（汶川地震的启示）
7.2 改造加固，细节尤为重要

第8章 补遗
8.1 第一节课
8.2 态度决定一切

第9章 专家点评
9.1 多一些优化思考
9.2 鼓励优化，不留遗憾
编后记
本书编写人员

前言/序言

《现代土木工程材料性能与应用前沿》 图书简介 本书聚焦于二十一世纪土木工程领域材料科学的最新发展与突破性应用，旨在为结构工程师、材料科学家、研究人员以及相关专业的高年级学生提供一个全面、深入且极具前瞻性的技术参考。我们深知，建筑结构的安全、耐久性和可持续性，已不再仅仅依赖于传统的结构设计理论，而是越来越依赖于新型、高性能工程材料的创新与精准应用。本书正是基于这一核心认知，系统梳理了当前土木工程材料领域的热点、难点及未来趋势。 全书内容紧密围绕材料的本构关系、先进的制备工艺、性能的精准评估以及在复杂工程环境下的实际应用四大主线展开，力求在理论深度与工程实用性之间找到最佳的平衡点。 --- 第一部分：高性能土木工程材料的本构理论与微观机制 本部分作为全书的理论基石，深入探讨了决定现代工程材料性能的微观结构与宏观力学行为之间的内在联系。 第一章：先进混凝土的流变学与早期强度发展模型 本章超越了传统的混凝土强度等级划分，重点解析了自密实混凝土（SCC）和超高性能混凝土（UHPC）的复杂流变学行为。内容涵盖了分散剂、减水剂的分子作用机制如何影响浆体的粘滞性和触变性。同时，详细阐述了早期水化动力学模型，特别是如何通过温度控制和添加早强剂，实现结构构件的快速脱模和早期承载力的精确预测。特别引入了基于离散元方法（DEM）对骨料嵌挤效应的模拟，用以解释UHPC中极高抗压强度的微观来源。 第二章：钢材的相变行为与疲劳损伤机理 深入探讨了高强度钢材和耐候钢在焊接、冷加工过程中的微观组织演变。重点分析了贝氏体和马氏体在不同热处理条件下的力学性能差异。在疲劳分析方面，本书详细介绍了基于Paris定律的扩展模型，该模型考虑了环境腐蚀（如氯离子侵蚀）对裂纹扩展速率的影响，并引入了基于断裂韧性的蠕变-疲劳耦合损伤本构关系，为高周疲劳设计提供了更可靠的理论工具。 第三章：功能性与智能材料的力电/力热耦合 本章是本书的前沿亮点之一，专门讨论了能够响应外界刺激（如应力、温度、电磁场）的智能材料。重点分析了形状记忆合金（SMA）在结构自复位系统中的应用，详细阐述了其应力-应变曲线中的滞后现象与热力学驱动力。此外，对压电材料和热敏电阻材料在结构健康监测（SHM）中的集成方法进行了深入的理论探讨，包括如何建立材料的本构方程以准确描述其在多场耦合作用下的行为。 --- 第二部分：新型结构体系与材料的制备与性能评估 本部分侧重于如何将前沿材料理论转化为可制造、可应用的结构构件，并建立可靠的性能评估体系。 第四章：纤维增强复合材料（FRC）的界面工程 纤维增强复合材料是提升结构韧性和抗裂性能的关键。本章聚焦于如何优化纤维（如玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维）与基体（水泥基体或聚合物基体）之间的界面结合。详细介绍了界面剪滞模型（Interface Debonding Models）和纤维拔出性能测试方法。内容涵盖了干法铺装、湿法浸渍等不同制备工艺对最终复合材料宏观性能（特别是抗拉强度和弯曲韧性）的影响。 第五章：高性能粘结材料与连接技术 现代结构越来越依赖于预制化和模块化，这使得高性能结构粘结剂变得至关重要。本章对比分析了环氧树脂粘结剂、聚氨酯粘结剂和特种水泥基灌浆料的长期性能。着重分析了这些粘结层在动荷载作用下的剪切滞回性能，并介绍了非破坏性检测技术（如超声波C扫描）在评估粘结界面缺陷中的应用标准和局限性。 第六章：可持续性材料与低碳化技术 面对全球气候变化挑战，本部分探讨了工程材料的生命周期评估（LCA）方法。详细介绍了地质聚合物（Geopolymers）的激活机理和性能优化路径，并提供了工业废渣（如粉煤灰、高炉矿渣）替代硅酸盐水泥的配比设计指南。此外，对再生骨料在混凝土中应用时的性能衰减机制及性能恢复技术进行了细致的论述。 --- 第三部分：先进测试、建模与寿命预测 本部分强调了从材料到结构的性能转化过程中，如何利用数字化工具和先进测试手段进行验证和寿命预测。 第七章：结构材料的无损检测（NDT）与评价技术 本章系统介绍了用于评估材料内部损伤和连接质量的先进无损检测方法。内容包括：基于电阻抗谱（EIS）的钢筋腐蚀活性监测、利用激光超声（LUS）技术测量材料内部声速以评估密实度和损伤程度。对各种技术在不同材料体系（混凝土、钢、复合材料）中的适用性和数据解释标准进行了详细的对比分析。 第八章：多尺度计算模拟在材料设计中的应用 本章重点阐述了如何通过计算模拟来指导材料的研发，以缩短实验周期。详细介绍了多尺度建模的层级结构，从量子力学（DFT）预测原子键合强度，到分子动力学（MD）模拟水化过程，再到有限元（FE）模拟宏观构件的应力分布。特别展示了如何将微观损伤演化模型（如内聚力模型）嵌入到结构分析软件中，以实现对极端荷载下材料失效过程的精确预测。 第九章：结构长期耐久性与性能衰减模型 结构的设计寿命与材料的长期耐久性直接相关。本章集中讨论了材料老化和环境侵蚀的物理化学机理，包括碳化深度、冻融循环的微裂纹扩展、以及海洋环境下氯离子扩散的非线性模型。本书提供了基于概率论的寿命预测框架，用以量化不同环境荷载下结构构件达到特定性能阈值的概率，帮助工程师进行更具风险意识的材料选型和维护策略制定。 --- 本书特点： 理论深度与前沿性并重： 内容涵盖了从原子尺度到结构尺度的完整视角。 高度的工程导向： 每一章节的理论探讨都紧密关联具体的工程应用案例和设计规范的潜在发展方向。 跨学科整合： 融合了材料科学、化学、物理学、力学和计算科学的最新成果。 《现代土木工程材料性能与应用前沿》旨在成为土木工程领域专业人士案头必备的参考书，为下一代基础设施的创新与可持续发展提供坚实的材料科学支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当吸引人，深邃的蓝色背景搭配沉稳的灰色字体，给人一种专业、严谨的感觉。我是一个刚毕业不久的建筑工程专业学生，正努力从理论知识向实际应用过渡，所以当我在书店里看到这本书时，立刻就被它“案例分析”的副标题吸引了。我一直在寻找能够帮助我理解设计思路、解决实际工程中遇到的一些疑难杂症的参考书，而这本书似乎正是为此而生。拿到书的那一刻，我迫不及待地翻阅了一下目录，看到里面列举了各种不同类型的建筑结构，从高层到大跨度，从住宅到公共建筑，涵盖了许多我未来工作中可能会接触到的项目类型。其中一些案例的标题，比如“复杂形体高层建筑结构抗震设计挑战与应对”和“既有建筑结构加固改造的创新方案”，更是激起了我的好奇心。我设想着，这本书的作者一定对这些复杂的工程问题有着深刻的见解，并且能够用清晰易懂的方式进行解析，帮助我们这些初学者理清思路，少走弯路。这本书在我眼中，不仅仅是一本技术读物，更像是一本经验的宝库，里面蕴含着资深工程师们多年实践的智慧结晶。我非常期待能够通过阅读这本书，提升自己的专业技能，为将来的职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一个有几年工作经验的结构工程师，我平时接触的项目种类繁多，但总会遇到一些经典的、具有代表性的结构设计难题。这次偶然的机会了解到《建筑结构设计优化案例分析》这本书，光听名字就觉得很对我的胃口。我尤其关注那些能够体现设计优化思想和技术创新的案例，因为在实际工作中，如何在满足规范要求的前提下，实现经济性、可靠性和美观性的平衡，是我们需要不断追求的目标。这本书的介绍让我对它寄予了厚望，我希望它能提供一些在现有规范之外、但又行之有效的解决方案。比如，书中是否会深入探讨在复杂场地条件下，如何进行结构体系的选择和优化？在面对特殊荷载，如风荷载、地震作用等，是否有针对性的优化设计手法？我期待的不仅仅是照搬照抄的公式和图纸，而是能够理解其背后的设计逻辑、考虑因素以及权衡取舍的过程。如果书中能够解析一些大型公共建筑或标志性建筑的结构设计案例，并重点分析其优化思路，那将对我非常有启发。毕竟，学习别人的成功经验，能够极大地拓展我们的设计视野，让我们在面对类似问题时，能够更加游刃有余。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事科研工作的学者，我对能够推动行业进步的前沿性研究和创新性案例有着浓厚的兴趣。《建筑结构设计优化案例分析》这个书名，让我联想到这本书可能不仅仅是停留在对既有设计方法的复述，而是会深入探讨一些新的设计理念、计算方法或者新材料的应用。我期待这本书能够提供一些超越传统设计的思路，比如，是否会涉及到参数化设计、生成式设计在结构优化中的应用？书中是否会分析一些采用新型结构体系（如空间结构、筒体结构、索膜结构等）的优化案例，并对其性能和经济性进行评估？我希望这本书能够提供一些具有启发性的研究方向，或者是一些能够被学术界进一步深入探讨的案例。如果书中能够对某些优化技术进行深入的理论推导，并结合实际案例进行验证，那将对我的研究工作大有裨益。我希望这本书能够帮助我了解当前结构设计优化领域的研究热点和发展趋势。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对建筑设计充满热情的普通爱好者，虽然我没有专业的建筑背景，但我对建筑的结构美学和工程技术一直抱有浓厚的兴趣。每次看到宏伟的建筑，我都会好奇它们是如何建造起来的，是如何支撑起如此巨大的体量的。这本书的“案例分析”形式，让我觉得它可能能够用一种更易于理解的方式，来揭示这些建筑背后的秘密。我希望这本书能够介绍一些令人惊叹的建筑案例，并用通俗易懂的语言解释其结构设计的巧妙之处，比如，如何让大跨度的空间得以实现？如何在保证安全的前提下，让建筑呈现出独特的造型？书中是否会包含一些图文并茂的解析，让我能够直观地感受到结构设计的魅力？我并不需要深入的计算公式，但如果能了解一些关键的设计思路和创新点，对我来说就已经足够了。这本书对我来说，更像是一扇窗户，让我能够窥探到建筑世界中那些令人赞叹的工程智慧。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事了十多年建筑施工的项目经理，虽然我不是结构设计出身，但在项目执行过程中，与结构工程师的沟通协作非常重要。我一直想更深入地了解结构设计的原理和优化过程，以便在施工过程中能够更好地理解设计意图，及时发现并解决一些可能出现的问题，避免不必要的返工和延误。这本书的“案例分析”模式对我来说非常实用，因为它更贴近实际工程项目。我特别想了解书中是如何将理论知识转化为具体的工程实践的，比如，在实际施工过程中，设计优化方案是否会考虑到施工的可行性、材料的供应以及施工工艺的复杂性？书中是否有关于如何通过优化设计来降低施工成本、缩短施工周期的案例？我更希望的是，这本书能够从施工的角度，给出一些关于结构设计的建议，让设计成果更加落地，也更容易被施工队伍理解和执行。如果书中能包含一些施工过程中常见的设计变更或者疑难解答，那对我来说就太有价值了。

评分☆☆☆☆☆

总工推荐的，实例很详细

评分☆☆☆☆☆

衷心希望孙大师的经验能得到?程界和教育界的重视，为我们建立新的设计方法学和人工科学方面开拓新的思路。 若干年前，一批有志之士，在某一基金会的支持下，试图在城市规划、建筑设计、工程设计诸领域内，以人工智能及专家系统为基础，建立一套寻求最佳方案的数学模型，但最后由于问题的高度复杂性（多目标、多因素、多约束条件……）而未能如愿。然而他们的这一良好愿望却始终是设计界梦寐以求的理想。

评分☆☆☆☆☆

我们这一代的情况跟他们又不一样，“自由民主”已经相当成熟了，好像已经是一个不正自名的东西。而且，这一代的知识分子基本上都是受西方的影响，已经慢慢形成了专门的学者。但是，我个人认为，适度对社会问题关心还是很有必要的事情。最近这些年，我觉得台湾因为受学术评价标准影响太大，人跟社会抽离开来。抽离开来，对学术发展有好处，很纯，很严谨，可是也应该对社会有所关心。

评分☆☆☆☆☆

书很好，非常不错。做结构设计的值得一看。

评分☆☆☆☆☆

！

评分☆☆☆☆☆

举得实例挺好的，对个人水平提高很有帮助

评分☆☆☆☆☆

早在1968年，后来荣获诺贝尔经济学奖的美国H·A·Simon教授在麻省理工学院作了题为《人工科学》的系列报告，后来以同名书籍出版。在书中，他指出：

评分☆☆☆☆☆

是结构优化方面不多的一本书，老专家所写，内容偏重于数学规划方面的理论。总之说很好，内容创新性强。

评分☆☆☆☆☆

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