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《混凝土結構耐久性設計與應用》以材料性能為基礎,工程應用為目標,結閤規範和新工程實踐經驗,融人先進的土木工程使用壽命(再)設計理論框架,分彆從機理研究、材料性能、結構設計、施工技術、檢測評估、結構加固等幾個層次對混凝土結構的耐久性進行係統性論述。這本論著是深圳市土木工程耐久性重點實驗室眾多科研人員長期從事混凝土結構耐久性研究與應用的智慧結晶。編寫組成員在學科帶頭人、實驗室主任邢鋒教授的帶領下,通過對包括國傢自然科學傑齣青年基金項目在內的十數個國傢項目的研究成果的凝練與提升,形成瞭濱海重大混凝土結構服役壽命保障應用理論的工作構架和研究思路,掌握瞭濱海混凝土基礎設施可靠度分析、劣化識彆與控製的基本方法,利用參與的多個濱海重大土木工程項目積纍瞭大量的現場監測、檢測數據。本書內容豐富、體係完整、同時兼備係統而創新的理論概括和翔實的工程實踐經驗,不僅是新科研成果的展示,更是一本可作為大專院校師生、科技人員及工程技術人員參考的高水平專業讀物。
內容簡介
《混凝土結構耐久性設計與應用》圍繞現行混凝土耐久性相關規範內容展開,匯集瞭混凝土耐久性領域的新研究成果和新工程技術。本書以土木工程使用壽命(再)設計理論框架為主綫,從機理研究、材料性能、結構設計、施工技術、檢測評估、維修加固等幾個層次對混凝土結構的耐久性進行係統性剖析和論述,提齣瞭具體工程應用的技術措施。
《混凝土結構耐久性設計與應用》作者邢鋒及其研究團隊通過對土木工程耐久性研究方法和技術成果的總結和凝練,以科學基礎研究和工程技術實踐為基點,力求體現材料和結構的機理與錶象、理論和實踐的磨閤與凝練等方麵的關係,不但為工程建設的決策和管理提供瞭理解並自覺運用混凝土耐久性理論的重要指南和工具,而且為工程技術人員和土建專業師生構建瞭研究並有效保障混凝土結構使用壽命的科學平颱和方法。
《混凝土結構耐久性設計與應用》係統反映瞭我國混凝土耐久性領域的研究、發展和應用成果,具有很高的應用參考價值。
目錄
第1章 混凝土結構耐久性概述
1.1 混凝土結構的耐久性問題
1.2 混凝土耐久性研究的國內外概況
1.3 混凝土結構耐久性的研究內容
本章參考文獻
第2章 混凝土結構性能劣化機理
2.1 硬化混凝土的組成結構與缺陷
2.1.1 硬化水泥混凝土的組成結構
2.1.2 混凝土中的結構缺陷
2.1.3 荷載作用下的混凝土體積變化與破壞
2.2 環境作用對混凝土的結構損傷
2.2.1 對混凝土造成損傷的物理作用
2.2.2 化學侵蝕對混凝土的損傷
2.2.3 堿骨料反應引起的混凝土損傷
2.3 混凝土中鋼筋的銹蝕
2.3.1 鋼筋銹蝕的類型與機理
2.3.2 混凝土中性化(碳化)誘導的鋼筋銹蝕
2.3.3 氯鹽環境下的鋼筋混凝土的性能劣化
2.3.4 海砂混凝土的耐久性問題
2.4 多因素共同作用下混凝土的應力腐蝕
2.4.1 混凝土結構的應力腐蝕
2.4.2 氯離子作用下混凝土的應力腐蝕
2.4.3 硫酸鹽溶液作用下混凝土的應力腐蝕
2.4.4 二氧化碳作用(碳化)下混凝土的應力腐蝕
2.4.5 凍融等因素作用下混凝土的應力腐蝕問題
本章參考文獻
第3章 混凝土結構耐久性設計
3.1 耐久性設計基本原則與內容
3.1.1 混凝土結構耐久性設計存在的問題
3.1.2 混凝土結構耐久性設計的實質
3.1.3 結構設計使用年限
3.1.4 結構設計使用年限與設計基準期的區彆
3.1.5 耐久性設計原則
3.2 規範設計法之一:與環境作用有關的規範規定
3.2.1 《混凝土結構設計規範》GB 50010-2010的有關規定
3.2.2 《混凝土結構耐久性設計規範》GB/T 50476-2008的有關規定
3.2.3 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》JTG D62-2004的有關規定
3.2.4 《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規範》JTG/T B07-01-2006的有關規定
3.2.5 《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》鐵建設[2005]157號的有關規定
3.2.6 《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規範》JTJ 275-2000的有關規定
3.3 規範設計方法之二:與混凝土技術有關的規範規定
3.4 規範設計方法之三:與混凝土結構設計有關的規範規定
3.4.1 保護層厚度的規範規定
3.4.2 裂縫寬度的規範規定
3.4.3 有關問題討論
3.5 規範設計法之四:與預應力混凝土結構有關的規範規定
3.5.1 預應力混凝土耐久性失效的原因
3.5.2 保障耐久性的有效措施
3.5.3 《混凝土結構耐久性設計規範》的設計規定
3.6 基於性能與可靠度的混凝土結構使用壽命設計
3.6.1 概述
3.6.2 混凝土結構使用壽命極限狀態
3.6.3 半概率使用壽命設計法——分項係數法
3.6.4 全概率極限狀態設計
本章參考文獻
第4章 混凝土結構耐久性施工質量控製
4.1 混凝土結構耐久性施工質量控製概述
4.2 原材料控製
4.2.1 膠凝材料(水泥、礦物摻閤料)
4.2.2 骨料
4.2.3 混凝土用水
4.2.4 混凝土外加劑
4.3 混凝土質量控製
4.3.1 混凝土質量的初步控製
4.3.2 常規混凝土質量的生産控製
4.3.3 耐久性混凝土質量的生産控製
4.3.4 混凝土質量閤格控製
4.4 保護層厚度質量控製
4.5 混凝土裂縫控製
4.5.1 水泥水化熱産生的裂縫(溫度裂縫)
4.5.2 施工縫處理不當引起的裂縫
4.5.3 早期收縮裂縫
4.5.4 乾燥收縮裂縫
4.5.5 環境溫度變化産生的裂縫
4.5.6 化學反應引起的裂縫
4.5.7 沉陷裂縫
4.6 施工質量控製新方法
4.6.1 簡化權重成熟度法預測現場混凝土早期強度
4.6.2 Consensor係統預測混凝土早期強度
4.6.3 TEM雙電極電阻法預測混凝土RCM氯離子擴散係數
4.7 施工質量驗收方法與標準
4.7.1 混凝土施工質量驗收方法
4.7.2 相關施工質量驗收標準
本章參考文獻
第5章 混凝土結構耐久性檢測評估
5.1 混凝土結構耐久性評估的目的及意義
5.2 混凝土結構耐久性檢測評估的基本程序和內容
5.3 混凝土結構的耐久性檢測
5.3.1 環境條件的調查
5.3.2 外觀損傷狀況的檢查
5.3.3 混凝土結構幾何參數的測定
5.3.4 混凝土抗壓強度
5.3.5 混凝土滲透性
5.3.6 鋼筋位置、保護層厚度、鋼筋直徑
5.3.7 鋼筋力學性能
5.3.8 混凝土構件鋼筋銹蝕狀況檢測
5.3.9 碳化深度
5.3.10 混凝土氯離子含量及分布情況
5.3.11 堿骨料反應檢測
5.4 耐久性評價方法及評價標準
5.4.1 耐久性評定的基本準則
5.4.2 大氣環境下鋼筋銹蝕耐久性評定
5.4.3 氯鹽侵蝕環境下鋼筋銹蝕耐久性評定
5.4.4 凍融環境混凝土耐久性評定
5.4.5 堿骨料反應與雜散電流腐蝕評定
5.4.6 剩餘壽命預測
本章參考文獻
第6章 混凝土結構耐久性維修加固
6.1 混凝土結構耐久性維修加固相關標準規範
6.2 維修加固的基本原則和程序
6.2.1 結構維修加固的基本要求
6.2.2 結構加固的設計原則
6.2.3 結構加固的工作程序
6.3 維修加固的方法及選擇
6.3.1 混凝土加固結構的受力特徵
6.3.2 維修加固的方法及選擇
6.4 混凝土結構的維修加固技術
6.4.1 增大截麵加固法
6.4.2 置換混凝土加固法
6.4.3 外粘型鋼加固法
6.4.4 粘貼鋼闆加固法
6.4.5 縴維復閤材加固法
6.4.6 繞絲加固法
6.4.7 鋼絲繩網片-聚閤物砂漿外加層加固法
6.5 重點用於耐久性修復的措施
6.5.1 植筋技術(特殊鋼筋)
6.5.2 混凝土錶麵塗層和防腐蝕麵層
6.5.3 陰極保護
6.5.4 其他電化學措施
6.5.5 鋼筋阻銹劑
6.5.6 裂縫修補技術
6.6 矽烷保護塗層應用技術實例
6.6.1 概述
6.6.2 材料
6.6.3 材料貯存
6.6.4 提交
6.6.5 噴塗設備
6.6.6 錶麵處理(新建結構)
6.6.7 對現有或修改後的結構錶麵處理
6.6.8 矽烷應用於鋼筋混凝土結構
6.6.9 染料示蹤法
6.6.10 性能要求
6.6.11 預噴塗試驗
6.6.12 浸漬噴塗期間及此後的測試
6.6.13 保證
6.6.14 材料製造廠方的監理
本章參考文獻
第7章 混凝土結構耐久性工程應用
7.1 新建混凝土結構耐久性設計與應用案例
7.1.1 颱灣彰化某工業區車輛測試中心
7.1.2 深圳萬科中心工程
7.1.3 荷蘭綠心隧道
7.2 既有混凝土結構耐久性檢測與評估案例
7.2.1 某大廈耐久性評估
7.2.2 某電站耐久性評估
7.3 混凝土結構耐久性維修加固工程實例
7.3.1 工程概況
7.3.2 環境作用
7.3.3 修復策略
7.3.4 實施措施
本章參考文獻
附錄A 混凝土抗凍試驗——慢凍法
附錄B 混凝土抗凍試驗——快凍法
附錄C 混凝土早期抗裂試驗方法
附錄D 混凝土受壓徐變試驗方法
附錄E 混凝土碳化試驗方法
附錄F 混凝土中鋼筋銹蝕試驗方法
附錄G 混凝土抗壓疲勞變形試驗方法
附錄H 混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗方法
附錄J 混凝土堿骨料反應試驗方法
附錄K 混凝土動彈性模量試驗方法
附錄L 快速氯離子遷移係數法(RCM法)
前言/序言
好的,這是一份關於《建築結構設計原理與實踐》的圖書簡介,內容詳盡,側重於結構工程的基礎理論、現代設計方法、材料科學在結構中的應用以及工程實踐中的關鍵技術,不涉及《混凝土結構耐久性設計與應用》的具體內容。 --- 《建築結構設計原理與實踐》圖書簡介 核心主題: 本書係統性地闡述瞭現代土木與建築工程領域中,結構設計所必需的力學基礎、規範理解、材料行為分析以及先進的結構設計理念與方法。它旨在為土木工程、結構工程、建築工程專業的學生、初級工程師以及希望係統迴顧和拓展知識的資深從業者提供一本全麵、深入且注重實踐指導的參考用書。 全書結構與內容深度解析: 本書共分為六大部分,涵蓋瞭從基礎理論到復雜結構分析與施工控製的全過程。 第一部分:結構力學與材料本構基礎 本部分是全書的基石,對結構工程的核心科學原理進行瞭嚴謹的梳理和深入的探討。 1. 結構靜力學與動力學基礎: 詳細迴顧瞭材料力學中的應力、應變關係、本構模型(綫彈、彈塑性),並係統闡述瞭結構體係的穩定性分析。重點放在瞭結構在復雜荷載組閤下的內力分析方法,如虛功原理、能量法在復雜幾何結構中的應用。針對動力響應,引入瞭單自由度和多自由度體係的自由振動、受迫振動分析,為抗震設計奠定理論基礎。 2. 結構材料的本構關係與失效模式: 本章深入探討瞭結構主要材料(鋼材、普通混凝土、高強混凝土、砌體、木材)在不同應力狀態下的力學響應。對鋼材的屈服、強化、疲勞性能進行瞭詳盡的描述;對於脆性材料,重點分析瞭微裂縫的産生、擴展及其宏觀力學性能的退化。引入瞭斷裂力學基本概念,用於初步評估結構構件的損傷容限。 3. 結構可靠性與極限狀態設計理論: 詳細介紹瞭基於概率論和可靠性指標的極限狀態設計方法。內容包括隨機變量的統計特性、可靠性指標 $eta$ 的計算、分項係數和分部係數的選取原則,以及在荷載和抗力不確定性下的設計方程推導。同時,對比分析瞭不同設計規範(如基於容許應力法和極限承載力法的差異及其適用範圍)。 第二部分:鋼結構設計與連接技術 本部分聚焦於鋼結構體係,強調其高效性、延展性及連接的可靠性。 1. 鋼結構構件的強度與穩定性設計: 從截麵選擇、梁的抗彎、抗剪設計,到柱的軸壓穩定分析,均采用瞭最新的設計規範和工程實踐標準。重點闡述瞭壓彎構件的相互作用公式、側嚮扭轉屈麯(LTB)的控製條件。對於細長杆件的整體穩定性,引入瞭歐拉公式的修正與更精確的P-$Delta$效應分析。 2. 鋼結構連接的關鍵技術: 連接是鋼結構設計的核心難點。本章詳細分析瞭焊縫連接(角焊縫、坡口焊縫的受力分析)、螺栓連接(摩擦型、承壓型)的設計與構造要求。尤其深入探討瞭高強度螺栓的預拉力控製、疲勞荷載下的連接性能評估,並引入瞭新型連接技術(如粘鋼連接、栓釘連接)的設計要點。 3. 鋼結構體係的抗震設計: 側重於塑性鉸的形成、耗能機製的設計。闡述瞭“強柱弱梁”的抗震設計原則,以及如何通過優化節點域和設置屈服區來保證結構在強震作用下的延性耗能能力。 第三部分:鋼筋混凝土與預應力結構設計 本部分深入研究瞭鋼筋混凝土(RC)與預應力混凝土(PC)結構的設計方法,尤其關注配筋與應力協同。 1. 鋼筋混凝土受彎與受壓構件的分析: 詳述瞭RC構件的開裂、極限承載力分析方法,包括應力重分布、中和軸位置的確定。對於受壓構件,討論瞭偏心受壓、短柱與長柱的穩定性問題。內容涵蓋瞭雙筋受彎構件和T形截麵的設計。 2. 鋼筋混凝土受剪與受扭設計: 剪力是RC結構失效的主要模式之一。本章詳細分析瞭斜截麵受剪的破壞機理,並給齣瞭箍筋和受拉主筋配筋的計算方法。對於扭轉,討論瞭空間效應下的受力分析及其與彎矩、剪力的耦閤設計。 3. 預應力混凝土結構設計: 係統介紹瞭預應力的基本原理、應力損失的計算(考慮徐變、鬆弛、收縮等長期效應)。重點講解瞭先張法和後張法的施工控製要點,以及預應力構件在正常使用階段和極限狀態下的承載力校核。 第四部分:結構動力響應與抗震工程 針對地震、風荷載等動態荷載,本部分提供瞭係統的分析工具和設計策略。 1. 結構動力分析方法: 除瞭基礎的自由振動分析,本章詳細介紹瞭模態疊加法(Modal Superposition Method)在多層/高層建築分析中的應用。探討瞭反應譜分析(Response Spectrum Analysis)的原理、位移、加速度和力的提取方法。 2. 抗震設計的基本原則與性能化設計: 闡述瞭基於“大震不倒、小震可修”的抗震設計理念。引入瞭非綫性時程分析(Time History Analysis)的概念與應用條件,並初步介紹瞭性能化(Performance-Based Design)設計的思想,即根據不同設防目標確定結構的損傷狀態。 3. 隔震與消能減振技術: 介紹瞭主動和被動控製技術。對隔震支座(如疊層橡膠支座)的力學模型、水平剛度和阻尼特性進行瞭分析。對於消能減振裝置(如粘滯阻尼器、屈服型阻尼器),討論瞭其在結構動力響應控製中的作用機理與參數選取。 第五部分:結構設計中的工程控製與施工問題 本部分連接瞭理論設計與實際工程,強調設計與施工的有效協同。 1. 結構施工階段的穩定性控製: 分析瞭結構在施工過程中可能遇到的失穩風險,如模闆支撐體係的設計、高大模闆腳手架的驗算、起重荷載對未完全強度結構的影響。提齣瞭施工階段的臨時支撐與加固要求。 2. 結構變形與裂縫控製: 除瞭極限承載力,結構的服務性極限狀態(如撓度、過度振動、裂縫寬度)對使用功能至關重要。本章詳細討論瞭短期和長期荷載作用下的變形計算,以及配筋率對裂縫寬度和剛度的影響。 3. 結構工程的計算機輔助設計(CAD/CAE): 概述瞭有限元分析(FEA)在結構設計中的應用流程,包括模型建立、邊界條件施加、荷載組閤與結果後處理。強調瞭對軟件輸齣結果的工程判斷能力,避免“黑箱”操作。 第六部分:特殊結構與高跨結構設計導論 本部分拓寬瞭讀者的視野,介紹瞭復雜結構體係的設計考量。 1. 高層建築結構體係選擇: 對比分析瞭框架結構、剪力牆結構、框架-核心筒結構以及伸臂桁架係統的優缺點。重點探討瞭核心筒的抗扭剛度設計及其與外圍結構之間的連接協調。 2. 空間結構與膜結構基礎: 對網殼、桁架等空間結構進行瞭幾何布局與內力分析的導論。對於膜結構,概述瞭其預應力張拉的原理、靜力平衡分析方法及其在復雜麯麵下的形狀確定。 3. 結構抗火設計: 從熱力學角度分析高溫對結構材料性能的影響,並基於設計火焰麯綫,探討瞭構件的耐火極限驗算方法和保護措施的設計。 總結: 《建築結構設計原理與實踐》內容覆蓋麵廣,理論深度與工程實踐性兼備。它不僅是結構設計規範的深入解讀和應用指南,更是培養工程師係統思維、解決復雜結構問題能力的必備工具書。通過對力學基礎、材料科學、先進分析方法及施工控製的全麵整閤,本書緻力於幫助讀者構建一個紮實、現代的結構工程知識體係。