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《混凝土结构耐久性设计与应用》以材料性能为基础,工程应用为目标,结合规范和新工程实践经验,融人先进的土木工程使用寿命(再)设计理论框架,分别从机理研究、材料性能、结构设计、施工技术、检测评估、结构加固等几个层次对混凝土结构的耐久性进行系统性论述。这本论著是深圳市土木工程耐久性重点实验室众多科研人员长期从事混凝土结构耐久性研究与应用的智慧结晶。编写组成员在学科带头人、实验室主任邢锋教授的带领下,通过对包括国家自然科学杰出青年基金项目在内的十数个国家项目的研究成果的凝练与提升,形成了滨海重大混凝土结构服役寿命保障应用理论的工作构架和研究思路,掌握了滨海混凝土基础设施可靠度分析、劣化识别与控制的基本方法,利用参与的多个滨海重大土木工程项目积累了大量的现场监测、检测数据。本书内容丰富、体系完整、同时兼备系统而创新的理论概括和翔实的工程实践经验,不仅是新科研成果的展示,更是一本可作为大专院校师生、科技人员及工程技术人员参考的高水平专业读物。
内容简介
《混凝土结构耐久性设计与应用》围绕现行混凝土耐久性相关规范内容展开,汇集了混凝土耐久性领域的新研究成果和新工程技术。本书以土木工程使用寿命(再)设计理论框架为主线,从机理研究、材料性能、结构设计、施工技术、检测评估、维修加固等几个层次对混凝土结构的耐久性进行系统性剖析和论述,提出了具体工程应用的技术措施。
《混凝土结构耐久性设计与应用》作者邢锋及其研究团队通过对土木工程耐久性研究方法和技术成果的总结和凝练,以科学基础研究和工程技术实践为基点,力求体现材料和结构的机理与表象、理论和实践的磨合与凝练等方面的关系,不但为工程建设的决策和管理提供了理解并自觉运用混凝土耐久性理论的重要指南和工具,而且为工程技术人员和土建专业师生构建了研究并有效保障混凝土结构使用寿命的科学平台和方法。
《混凝土结构耐久性设计与应用》系统反映了我国混凝土耐久性领域的研究、发展和应用成果,具有很高的应用参考价值。
目录
第1章 混凝土结构耐久性概述
1.1 混凝土结构的耐久性问题
1.2 混凝土耐久性研究的国内外概况
1.3 混凝土结构耐久性的研究内容
本章参考文献
第2章 混凝土结构性能劣化机理
2.1 硬化混凝土的组成结构与缺陷
2.1.1 硬化水泥混凝土的组成结构
2.1.2 混凝土中的结构缺陷
2.1.3 荷载作用下的混凝土体积变化与破坏
2.2 环境作用对混凝土的结构损伤
2.2.1 对混凝土造成损伤的物理作用
2.2.2 化学侵蚀对混凝土的损伤
2.2.3 碱骨料反应引起的混凝土损伤
2.3 混凝土中钢筋的锈蚀
2.3.1 钢筋锈蚀的类型与机理
2.3.2 混凝土中性化(碳化)诱导的钢筋锈蚀
2.3.3 氯盐环境下的钢筋混凝土的性能劣化
2.3.4 海砂混凝土的耐久性问题
2.4 多因素共同作用下混凝土的应力腐蚀
2.4.1 混凝土结构的应力腐蚀
2.4.2 氯离子作用下混凝土的应力腐蚀
2.4.3 硫酸盐溶液作用下混凝土的应力腐蚀
2.4.4 二氧化碳作用(碳化)下混凝土的应力腐蚀
2.4.5 冻融等因素作用下混凝土的应力腐蚀问题
本章参考文献
第3章 混凝土结构耐久性设计
3.1 耐久性设计基本原则与内容
3.1.1 混凝土结构耐久性设计存在的问题
3.1.2 混凝土结构耐久性设计的实质
3.1.3 结构设计使用年限
3.1.4 结构设计使用年限与设计基准期的区别
3.1.5 耐久性设计原则
3.2 规范设计法之一:与环境作用有关的规范规定
3.2.1 《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010的有关规定
3.2.2 《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008的有关规定
3.2.3 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004的有关规定
3.2.4 《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006的有关规定
3.2.5 《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设[2005]157号的有关规定
3.2.6 《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275-2000的有关规定
3.3 规范设计方法之二:与混凝土技术有关的规范规定
3.4 规范设计方法之三:与混凝土结构设计有关的规范规定
3.4.1 保护层厚度的规范规定
3.4.2 裂缝宽度的规范规定
3.4.3 有关问题讨论
3.5 规范设计法之四:与预应力混凝土结构有关的规范规定
3.5.1 预应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 《混凝土结构耐久性设计规范》的设计规定
3.6 基于性能与可靠度的混凝土结构使用寿命设计
3.6.1 概述
3.6.2 混凝土结构使用寿命极限状态
3.6.3 半概率使用寿命设计法——分项系数法
3.6.4 全概率极限状态设计
本章参考文献
第4章 混凝土结构耐久性施工质量控制
4.1 混凝土结构耐久性施工质量控制概述
4.2 原材料控制
4.2.1 胶凝材料(水泥、矿物掺合料)
4.2.2 骨料
4.2.3 混凝土用水
4.2.4 混凝土外加剂
4.3 混凝土质量控制
4.3.1 混凝土质量的初步控制
4.3.2 常规混凝土质量的生产控制
4.3.3 耐久性混凝土质量的生产控制
4.3.4 混凝土质量合格控制
4.4 保护层厚度质量控制
4.5 混凝土裂缝控制
4.5.1 水泥水化热产生的裂缝(温度裂缝)
4.5.2 施工缝处理不当引起的裂缝
4.5.3 早期收缩裂缝
4.5.4 干燥收缩裂缝
4.5.5 环境温度变化产生的裂缝
4.5.6 化学反应引起的裂缝
4.5.7 沉陷裂缝
4.6 施工质量控制新方法
4.6.1 简化权重成熟度法预测现场混凝土早期强度
4.6.2 Consensor系统预测混凝土早期强度
4.6.3 TEM双电极电阻法预测混凝土RCM氯离子扩散系数
4.7 施工质量验收方法与标准
4.7.1 混凝土施工质量验收方法
4.7.2 相关施工质量验收标准
本章参考文献
第5章 混凝土结构耐久性检测评估
5.1 混凝土结构耐久性评估的目的及意义
5.2 混凝土结构耐久性检测评估的基本程序和内容
5.3 混凝土结构的耐久性检测
5.3.1 环境条件的调查
5.3.2 外观损伤状况的检查
5.3.3 混凝土结构几何参数的测定
5.3.4 混凝土抗压强度
5.3.5 混凝土渗透性
5.3.6 钢筋位置、保护层厚度、钢筋直径
5.3.7 钢筋力学性能
5.3.8 混凝土构件钢筋锈蚀状况检测
5.3.9 碳化深度
5.3.10 混凝土氯离子含量及分布情况
5.3.11 碱骨料反应检测
5.4 耐久性评价方法及评价标准
5.4.1 耐久性评定的基本准则
5.4.2 大气环境下钢筋锈蚀耐久性评定
5.4.3 氯盐侵蚀环境下钢筋锈蚀耐久性评定
5.4.4 冻融环境混凝土耐久性评定
5.4.5 碱骨料反应与杂散电流腐蚀评定
5.4.6 剩余寿命预测
本章参考文献
第6章 混凝土结构耐久性维修加固
6.1 混凝土结构耐久性维修加固相关标准规范
6.2 维修加固的基本原则和程序
6.2.1 结构维修加固的基本要求
6.2.2 结构加固的设计原则
6.2.3 结构加固的工作程序
6.3 维修加固的方法及选择
6.3.1 混凝土加固结构的受力特征
6.3.2 维修加固的方法及选择
6.4 混凝土结构的维修加固技术
6.4.1 增大截面加固法
6.4.2 置换混凝土加固法
6.4.3 外粘型钢加固法
6.4.4 粘贴钢板加固法
6.4.5 纤维复合材加固法
6.4.6 绕丝加固法
6.4.7 钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固法
6.5 重点用于耐久性修复的措施
6.5.1 植筋技术(特殊钢筋)
6.5.2 混凝土表面涂层和防腐蚀面层
6.5.3 阴极保护
6.5.4 其他电化学措施
6.5.5 钢筋阻锈剂
6.5.6 裂缝修补技术
6.6 硅烷保护涂层应用技术实例
6.6.1 概述
6.6.2 材料
6.6.3 材料贮存
6.6.4 提交
6.6.5 喷涂设备
6.6.6 表面处理(新建结构)
6.6.7 对现有或修改后的结构表面处理
6.6.8 硅烷应用于钢筋混凝土结构
6.6.9 染料示踪法
6.6.10 性能要求
6.6.11 预喷涂试验
6.6.12 浸渍喷涂期间及此后的测试
6.6.13 保证
6.6.14 材料制造厂方的监理
本章参考文献
第7章 混凝土结构耐久性工程应用
7.1 新建混凝土结构耐久性设计与应用案例
7.1.1 台湾彰化某工业区车辆测试中心
7.1.2 深圳万科中心工程
7.1.3 荷兰绿心隧道
7.2 既有混凝土结构耐久性检测与评估案例
7.2.1 某大厦耐久性评估
7.2.2 某电站耐久性评估
7.3 混凝土结构耐久性维修加固工程实例
7.3.1 工程概况
7.3.2 环境作用
7.3.3 修复策略
7.3.4 实施措施
本章参考文献
附录A 混凝土抗冻试验——慢冻法
附录B 混凝土抗冻试验——快冻法
附录C 混凝土早期抗裂试验方法
附录D 混凝土受压徐变试验方法
附录E 混凝土碳化试验方法
附录F 混凝土中钢筋锈蚀试验方法
附录G 混凝土抗压疲劳变形试验方法
附录H 混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法
附录J 混凝土碱骨料反应试验方法
附录K 混凝土动弹性模量试验方法
附录L 快速氯离子迁移系数法(RCM法)
前言/序言
好的,这是一份关于《建筑结构设计原理与实践》的图书简介,内容详尽,侧重于结构工程的基础理论、现代设计方法、材料科学在结构中的应用以及工程实践中的关键技术,不涉及《混凝土结构耐久性设计与应用》的具体内容。 --- 《建筑结构设计原理与实践》图书简介 核心主题: 本书系统性地阐述了现代土木与建筑工程领域中,结构设计所必需的力学基础、规范理解、材料行为分析以及先进的结构设计理念与方法。它旨在为土木工程、结构工程、建筑工程专业的学生、初级工程师以及希望系统回顾和拓展知识的资深从业者提供一本全面、深入且注重实践指导的参考用书。 全书结构与内容深度解析: 本书共分为六大部分,涵盖了从基础理论到复杂结构分析与施工控制的全过程。 第一部分:结构力学与材料本构基础 本部分是全书的基石,对结构工程的核心科学原理进行了严谨的梳理和深入的探讨。 1. 结构静力学与动力学基础: 详细回顾了材料力学中的应力、应变关系、本构模型(线弹、弹塑性),并系统阐述了结构体系的稳定性分析。重点放在了结构在复杂荷载组合下的内力分析方法,如虚功原理、能量法在复杂几何结构中的应用。针对动力响应,引入了单自由度和多自由度体系的自由振动、受迫振动分析,为抗震设计奠定理论基础。 2. 结构材料的本构关系与失效模式: 本章深入探讨了结构主要材料(钢材、普通混凝土、高强混凝土、砌体、木材)在不同应力状态下的力学响应。对钢材的屈服、强化、疲劳性能进行了详尽的描述;对于脆性材料,重点分析了微裂缝的产生、扩展及其宏观力学性能的退化。引入了断裂力学基本概念,用于初步评估结构构件的损伤容限。 3. 结构可靠性与极限状态设计理论: 详细介绍了基于概率论和可靠性指标的极限状态设计方法。内容包括随机变量的统计特性、可靠性指标 $eta$ 的计算、分项系数和分部系数的选取原则,以及在荷载和抗力不确定性下的设计方程推导。同时,对比分析了不同设计规范(如基于容许应力法和极限承载力法的差异及其适用范围)。 第二部分:钢结构设计与连接技术 本部分聚焦于钢结构体系,强调其高效性、延展性及连接的可靠性。 1. 钢结构构件的强度与稳定性设计: 从截面选择、梁的抗弯、抗剪设计,到柱的轴压稳定分析,均采用了最新的设计规范和工程实践标准。重点阐述了压弯构件的相互作用公式、侧向扭转屈曲(LTB)的控制条件。对于细长杆件的整体稳定性,引入了欧拉公式的修正与更精确的P-$Delta$效应分析。 2. 钢结构连接的关键技术: 连接是钢结构设计的核心难点。本章详细分析了焊缝连接(角焊缝、坡口焊缝的受力分析)、螺栓连接(摩擦型、承压型)的设计与构造要求。尤其深入探讨了高强度螺栓的预拉力控制、疲劳荷载下的连接性能评估,并引入了新型连接技术(如粘钢连接、栓钉连接)的设计要点。 3. 钢结构体系的抗震设计: 侧重于塑性铰的形成、耗能机制的设计。阐述了“强柱弱梁”的抗震设计原则,以及如何通过优化节点域和设置屈服区来保证结构在强震作用下的延性耗能能力。 第三部分:钢筋混凝土与预应力结构设计 本部分深入研究了钢筋混凝土(RC)与预应力混凝土(PC)结构的设计方法,尤其关注配筋与应力协同。 1. 钢筋混凝土受弯与受压构件的分析: 详述了RC构件的开裂、极限承载力分析方法,包括应力重分布、中和轴位置的确定。对于受压构件,讨论了偏心受压、短柱与长柱的稳定性问题。内容涵盖了双筋受弯构件和T形截面的设计。 2. 钢筋混凝土受剪与受扭设计: 剪力是RC结构失效的主要模式之一。本章详细分析了斜截面受剪的破坏机理,并给出了箍筋和受拉主筋配筋的计算方法。对于扭转,讨论了空间效应下的受力分析及其与弯矩、剪力的耦合设计。 3. 预应力混凝土结构设计: 系统介绍了预应力的基本原理、应力损失的计算(考虑徐变、松弛、收缩等长期效应)。重点讲解了先张法和后张法的施工控制要点,以及预应力构件在正常使用阶段和极限状态下的承载力校核。 第四部分:结构动力响应与抗震工程 针对地震、风荷载等动态荷载,本部分提供了系统的分析工具和设计策略。 1. 结构动力分析方法: 除了基础的自由振动分析,本章详细介绍了模态叠加法(Modal Superposition Method)在多层/高层建筑分析中的应用。探讨了反应谱分析(Response Spectrum Analysis)的原理、位移、加速度和力的提取方法。 2. 抗震设计的基本原则与性能化设计: 阐述了基于“大震不倒、小震可修”的抗震设计理念。引入了非线性时程分析(Time History Analysis)的概念与应用条件,并初步介绍了性能化(Performance-Based Design)设计的思想,即根据不同设防目标确定结构的损伤状态。 3. 隔震与消能减振技术: 介绍了主动和被动控制技术。对隔震支座(如叠层橡胶支座)的力学模型、水平刚度和阻尼特性进行了分析。对于消能减振装置(如粘滞阻尼器、屈服型阻尼器),讨论了其在结构动力响应控制中的作用机理与参数选取。 第五部分:结构设计中的工程控制与施工问题 本部分连接了理论设计与实际工程,强调设计与施工的有效协同。 1. 结构施工阶段的稳定性控制: 分析了结构在施工过程中可能遇到的失稳风险,如模板支撑体系的设计、高大模板脚手架的验算、起重荷载对未完全强度结构的影响。提出了施工阶段的临时支撑与加固要求。 2. 结构变形与裂缝控制: 除了极限承载力,结构的服务性极限状态(如挠度、过度振动、裂缝宽度)对使用功能至关重要。本章详细讨论了短期和长期荷载作用下的变形计算,以及配筋率对裂缝宽度和刚度的影响。 3. 结构工程的计算机辅助设计(CAD/CAE): 概述了有限元分析(FEA)在结构设计中的应用流程,包括模型建立、边界条件施加、荷载组合与结果后处理。强调了对软件输出结果的工程判断能力,避免“黑箱”操作。 第六部分:特殊结构与高跨结构设计导论 本部分拓宽了读者的视野,介绍了复杂结构体系的设计考量。 1. 高层建筑结构体系选择: 对比分析了框架结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构以及伸臂桁架系统的优缺点。重点探讨了核心筒的抗扭刚度设计及其与外围结构之间的连接协调。 2. 空间结构与膜结构基础: 对网壳、桁架等空间结构进行了几何布局与内力分析的导论。对于膜结构,概述了其预应力张拉的原理、静力平衡分析方法及其在复杂曲面下的形状确定。 3. 结构抗火设计: 从热力学角度分析高温对结构材料性能的影响,并基于设计火焰曲线,探讨了构件的耐火极限验算方法和保护措施的设计。 总结: 《建筑结构设计原理与实践》内容覆盖面广,理论深度与工程实践性兼备。它不仅是结构设计规范的深入解读和应用指南,更是培养工程师系统思维、解决复杂结构问题能力的必备工具书。通过对力学基础、材料科学、先进分析方法及施工控制的全面整合,本书致力于帮助读者构建一个扎实、现代的结构工程知识体系。