大跨建筑结构倒塌破坏机理 韩庆华 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩庆华 著

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• 大跨建筑
• 结构工程
• 倒塌机理
• 结构破坏
• 建筑安全
• 韩庆华
• 工程结构
• 力学分析
• 灾害防治
• 结构稳定

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030535184

商品编码：29773776807

包装：平装-胶订

出版时间：2017-10-01

基本信息

书名：大跨建筑结构倒塌破坏机理

定价：80.00元

作者：韩庆华

出版社：科学出版社

出版日期：2017-10-01

ISBN：9787030535184

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：128开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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大跨建筑结构倒塌破坏机理

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《结构安全与韧性：从设计到失效的深度解析》 前言 建筑结构的安全性是人类社会可持续发展和人民生命财产安全最基础的保障。从宏伟的摩天大楼到横跨山河的桥梁，再到承载城市交通的隧道，每一个宏大的工程背后，都凝聚着无数工程师的智慧与汗水，也承载着对结构可靠性的严苛考验。然而，自然灾害的频发、荷载条件的变化、材料的老化以及设计施工中的潜在缺陷，都可能导致结构承受超出其设计能力的风险，甚至发生灾难性的破坏。如何深入理解结构在不同条件下可能出现的失效模式，并在此基础上提升结构的整体安全性和抵抗灾难性事件的能力，是土木工程领域永恒的课题。 本书旨在构建一个关于结构安全与韧性的全面知识体系，从理论基础、设计理念、失效机理到评估与加固策略，进行一次系统性的梳理与深入的探讨。我们期望通过对结构在各种极端荷载与复杂环境下的行为进行细致的分析，揭示其潜在的薄弱环节与破坏路径，从而为工程师们在实际工程中提供更坚实的技术支撑和更前瞻的风险防范思路。本书并非仅仅停留在对已有知识的复述，而是力图通过严谨的学术视角，结合前沿的研究成果，引领读者更深入地理解结构失效的本质，并探索提升结构韧性的可行途径。 第一章：结构安全理论基础与发展历程 本章将系统回顾结构安全理论的发展脉络。我们将从早期基于确定性方法的经验设计规则出发，阐述概率论和数理统计在结构可靠度分析中的引入如何推动了工程设计的科学化进程。重点将介绍不同可靠度指标的概念及其在工程实践中的应用，如一阶可靠度方法（FORM）和二阶可靠度方法（SORM）等。同时，我们将探讨极限状态设计法（LSD）的核心理念，包括不同类别的极限状态（如承载能力极限状态、正常使用极限状态）以及相应的荷载组合和抗力分项系数的选取原则。 此外，本章还将触及结构安全评估的最新发展，例如基于性能的设计（Performance-Based Design）理念，它不再局限于满足单一的可靠度指标，而是关注结构在不同地震、风荷载等作用下的性能表现，如损伤程度、使用功能丧失等。我们将介绍性能目标的确立、需求响应分析以及不同性能水平下结构的性能评估方法。最后，本章将对结构安全理论的未来发展方向进行展望，强调智能化、信息化技术在结构安全监测、评估和风险管理中的潜力。 第二章：结构荷载与环境作用的综合分析 结构的安全性能直接取决于其所承受的荷载和环境作用。本章将对各类常见的结构荷载进行深入分析，包括恒荷载（自重、永久装修）、活荷载（人员、设备、家具）、风荷载、雪荷载、地震荷载、温度作用、水土压力以及动荷载等。我们将详细介绍不同荷载的标准值、频遇值、组合值的确定方法，并阐述其在不同设计规范中的差异性。 环境作用的分析同样至关重要。本章将聚焦于极端环境因素对结构安全的影响，例如： 风荷载的极端性： 讨论台风、龙卷风等极端天气现象可能引起的瞬时高风压、涡激振动以及可能发生的风致结构失稳。我们将介绍风洞试验、计算流体力学（CFD）模拟在风荷载精确评估中的作用。 地震作用的复杂性： 深入分析不同震级、震源机制、场地条件以及远近场效应可能导致的地震动特性差异，并探讨其对结构动力响应的影响，特别是场地液化的风险。 温度作用的累积与突变： 分析温度变化对结构产生的应力、变形以及可能引发的热胀冷缩应力集中，以及极端温度骤变可能导致的材料性能劣化或脆性破坏。 水化热与早期裂缝： 对于大体积混凝土结构，将深入分析水化热累积可能导致的内部温度梯度，进而引发的拉应力与裂缝，探讨其对结构整体强度的影响。 腐蚀与老化： 考察海洋、工业大气等腐蚀性环境对钢筋混凝土、钢结构等材料造成的劣化机制，以及混凝土碳化、冻融循环等对结构耐久性的长期影响。 特殊荷载与作用： 讨论如爆炸冲击波、碰撞荷载、地面沉降、滑坡等地质灾害对结构的潜在威胁，及其在设计和评估中的考虑。 本章强调，准确理解并科学量化各种荷载与环境作用的组合效应，是进行可靠结构分析与设计的基石。 第三章：结构主要破坏模式的微观与宏观机理 本章是本书的核心内容之一，我们将从材料力学、断裂力学、塑性力学等基本理论出发，深入剖析各类结构构件和整体结构可能发生的破坏机理。 材料层面的破坏： 混凝土的破坏： 详细阐述混凝土在受压、受拉、受剪下的应力-应变关系，分析其脆性特征、微裂缝扩展、宏观开裂直至压碎或拉裂的完整过程。我们将探讨钢筋与混凝土之间的粘结破坏机理，以及混凝土受冻融、碱骨料反应等劣化因素的影响。 钢材的破坏： 分析钢材在拉、压、剪、弯、扭作用下的屈服、强化与断裂行为，重点讨论钢材的延性特征及其在延性破坏中的作用。我们将探讨钢材在高强度、耐候钢等特殊应用中的性能特点，以及焊接、连接部位的应力集中与破坏。 其他材料的破坏： 简要介绍木材、砖石、复合材料等在结构中的破坏特性。 构件层面的破坏： 梁的破坏： 深入分析梁在弯曲、剪切、扭转作用下的破坏模式，如挠度过大、抗剪破坏（斜裂缝）、受弯破坏（压溃、屈服）、受扭破坏等。 柱的破坏： 阐述柱在轴向压力、弯曲与剪切联合作用下的失稳（压屈）破坏、混凝土压碎、钢筋屈服与压溃等。 板与壳体的破坏： 分析板壳在承受均布荷载或集中荷载下的弯曲、剪切、扭转及其可能发生的整体失稳。 连接节点的破坏： 探讨螺栓连接、焊缝连接、锚固连接等节点在受力时的应力集中、滑移、断裂、拔出等破坏模式。 结构整体层面的破坏： 静力失稳（Buckling）： 深入分析长细比、边界条件、荷载性质对压屈失稳的影响，如柱的轴向压屈、板的局部或整体屈曲、空间结构的整体失稳等。 动力失稳（Dynamic Instability）： 探讨在周期性荷载（如风振、地震）作用下可能发生的参数共振、共振等动力失稳现象。 连续梁/框架的链式失效（Progressive Collapse）： 重点分析一个构件的突然失效如何引发一系列连锁反应，导致结构整体或局部的大范围倒塌。我们将探讨其诱因（如爆炸、撞击、设计缺陷）以及失效路径的演化。 疲劳破坏： 分析在反复荷载作用下，材料内部微裂缝的萌生、扩展直至构件断裂的过程，尤其在桥梁、机械设备等长期承受动荷载的结构中。 脆性破坏（Brittle Fracture）： 探讨在特定材料（如低韧性钢材、混凝土）或特定环境（低温）下，结构可能发生的无明显预警、快速发展的脆性断裂。 本章将结合大量实例和失效分析报告，通过图文并茂的方式，让读者直观地理解这些复杂的破坏机理。 第四章：结构承载能力与抗倒塌能力评估 本章将重点介绍如何量化评估结构的承载能力和抵抗灾难性倒塌的能力。 承载能力评估： 基于规范的设计方法： 回顾并深化对极限状态设计法的理解，强调不同分项系数的物理意义，以及如何通过荷载效应与抗力效应的比较来判断结构的承载能力。 基于性能的评估： 介绍非线性静力分析（Pushover Analysis）和非线性动力时程分析（Nonlinear Time History Analysis）等方法，如何通过模拟结构的非线性响应，评估其在不同地震或风荷载下的性能水平，以及其达到极限状态或倒塌的临界荷载。 材料与构件的可靠度评估： 介绍如何利用统计方法，结合材料的变异性、构件的尺寸效应、施工质量等因素，计算结构的可靠度指标。 抗倒塌能力评估： 链式失效分析： 详细介绍用于评估结构抵抗突然构件失效能力的分析方法。包括： “踢出”（Remove-a-Column）方法： 模拟移除某个关键柱后，结构的剩余承载能力。 跌落分析（Drop Analysis）： 模拟上层结构在下层构件失效后跌落产生的动力效应。 逐步倒塌分析（Progressive Collapse Analysis）： 使用非线性有限元方法，模拟构件失效后的应力重分布、塑性铰形成、大变形发展直至整体倒塌的过程。 抗爆与抗撞击能力评估： 介绍如何根据爆炸物的当量、距离，或者车辆、船舶撞击的参数，评估结构的关键构件和整体结构的响应，以及如何通过数值模拟来预测其破坏程度。 容许性倒塌（Graceful Collapse）的设计理念： 探讨如何通过合理的设计，使得结构在遭遇极端荷载时，能够以可控的方式逐步损伤，而不是发生瞬时的、灾难性的整体倒塌，为人员疏散留出宝贵时间。 本章将穿插实际工程案例，展示如何运用这些评估方法，对现有结构进行安全鉴定，以及在设计阶段优化结构，提升其抗倒塌能力。 第五章：提升结构韧性与安全性策略 基于前述对结构破坏机理和评估方法的理解，本章将聚焦于提升结构安全性和韧性的工程实践策略。 高性能材料的应用： 高强度、高性能混凝土： 介绍UHPC（超高性能混凝土）、RPC（反应型聚合物混凝土）等新型混凝土材料，及其在提升强度、耐久性、抗裂性方面的优势。 高延性钢材与复合材料： 讨论高屈强比钢材、形状记忆合金、纤维增强聚合物（FRP）等在提升结构延性、抗震性能和抗腐蚀性能方面的应用。 隔震与减震技术： 详细介绍隔震支座（如橡胶支座、滑动支座）、阻尼器（如粘滞阻尼器、屈服阻尼器）等消能减震构件的工作原理及其在提升结构抗震性能中的关键作用。 结构设计与构造优化： 冗余设计（Redundancy）： 强调结构体系应具备足够的冗余度，当部分构件失效时，荷载能被其他构件有效承担，避免出现“单点失效”。 延性构造设计： 介绍如何通过构件的配筋构造、节点连接设计，提升结构的延性，使其在屈服后仍能承担一定的荷载，并发生明显的变形，从而避免脆性破坏。 抗局部破坏设计： 针对可能发生的局部破坏（如撞击、爆炸），设计相应的加强措施，如设置防撞护栏、爆炸泄压装置等。 耐久性设计： 强调针对特定环境，采取有效的防护措施，如增加混凝土保护层厚度、使用防腐蚀材料、设置排水系统等，以延长结构的使用寿命。 结构监测与健康诊断： 传感技术与数据采集： 介绍各种结构健康监测（SHM）技术，如应变片、加速度计、位移计、温度传感器、腐蚀监测仪等，以及无线传感器网络（WSN）的应用。 数据分析与损伤识别： 探讨如何利用采集到的数据，通过模态分析、频率分析、损伤定位算法等，识别结构的损伤状态、评估其剩余寿命，并预测潜在的风险。 预警系统与应急响应： 介绍如何建立基于监测数据的预警系统，及时发出安全警报，并制定相应的应急响应预案。 结构加固与修复技术： 外包钢加固、粘贴FRP加固、混凝土外加层等： 介绍常用的结构加固技术，如何通过增加构件截面、提高材料性能、改善连接等方式，恢复或提升结构的承载能力。 修复技术： 讨论混凝土裂缝修复、钢筋锈蚀处理、构件更换等常用的修复方法。 结语 结构安全与韧性是一个动态演进的领域。随着科学技术的不断进步，新的材料、新的计算方法、新的监测手段层出不穷，为我们提供了更强大的工具来理解和应对结构面临的挑战。本书所阐述的理论与方法，仅是这个宏大知识体系中的一部分。我们期望通过本书的阅读，能够激发读者对结构安全问题的深刻思考，培养严谨的工程态度，并不断探索更安全、更可靠、更具韧性的工程解决方案，为人类社会的可持续发展贡献力量。 本书的内容涵盖了从宏观到微观，从理论到实践的多个层面，旨在为土木工程师、结构工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一份有价值的参考。我们相信，对结构破坏机理的深入理解，是设计安全可靠结构，提升城市韧性的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

我周围的同事对这本书的评价褒贬不一，但这恰恰说明了它的分量。对于那些习惯于按图索骥、依赖标准图集的工程师来说，书中探讨的非线性、大变形乃至几何非稳定问题，可能会让他们感到不适，因为它挑战了他们舒适区的边界。但对于真正致力于结构安全研究和复杂工程挑战的人来说，这本书无疑是一座宝库。我个人尤其欣赏作者在介绍数值模拟方法时的那种批判精神，他没有盲目推崇有限元分析的万能性，而是清晰地指出了不同模型在捕捉破坏初级阶段的局限性。这种对工具和方法的审慎态度，是真正有经验的专家才会有的标志。总而言之，这是一本需要沉下心来啃读的书，它不会给你快速的答案，但它会给你提问的深度和思考的角度，让你从“会做”升级到“能理解本质”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版也体现了其专业性，图表的清晰度极高，这对于理解复杂的应力云图和变形轨迹至关重要。我最喜欢的是书中对不同破坏模式的分类和归纳，那种清晰的逻辑脉络，仿佛一张结构失效的“地理图谱”。它不仅讲解了破坏是如何发生的，还巧妙地融入了预防和加固的思路，虽然不是主旨，但作为一种延伸思考，极大地丰富了内容的实用价值。例如，在讨论到关键构件的冗余设计时，作者通过对比几种不同的加固策略，直观地展示了“修复”与“预防”在经济效益和长期稳定性上的权衡。这种系统性的思维训练，远超出一本单纯的技术手册的范畴。读完后，我感觉自己对“结构生命周期管理”的概念有了更立体化的认知，不再是孤立地看待设计、施工和使用阶段，而是将它们视为一个连续、相互影响的整体，这对于提升项目整体质量管理水平，具有重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，我认为在于它提供了一种全新的、批判性的视角来看待我们日常所做的工作。在行业内，我们经常追求“最优设计”或“经济设计”，但这本书却不断提醒我们，在追求效率和美观的背后，必须牢牢守住安全这条底线，并且要预见到那些“意想不到”的失效模式。书中对不同结构体系——比如框架、剪力墙、以及新型复合结构——在遭受局部损伤后的连锁反应分析，非常到位。尤其是对比了不同材料体系（钢材、混凝土、木材）在极限状态下的韧性差异时，那份客观和冷静，令人印象深刻。它不是一本鼓吹恐慌的书，而是一本教你如何理性、科学地预估风险的书。阅读过程中，我不得不停下来，审视自己手头正在进行的项目，重新思考那些被我们视为“标准做法”的细节，是否真的能抵御住那些极端情况的考验。这种自我反思的驱动力，这本书给予得非常强烈。

评分☆☆☆☆☆

这本关于建筑结构的书，光是书名就能让人感受到一种厚重和深度。我花了几天时间仔细研读了其中的一些章节，发现作者在探讨结构失效的那些关键节点时，展现出了一种近乎执着的严谨。比如，书中对于极端荷载作用下材料响应的分析，那种从微观到宏观的推演过程，让人不得不佩服其学术功底。特别是关于节点区域应力集中和传力路径中断的描述，简直是教科书级别的阐释，对于我们这些常年在工地和设计院之间奔波的人来说，简直是醍醐灌顶。我印象特别深的是，作者并没有停留在理论层面，而是大量引用了工程实例，对比了不同设计规范在应对突发事件时的局限性，这种结合实际的探讨方式，让原本枯燥的力学分析变得生动起来，也让我对“安全冗余”这个概念有了更深刻的理解，不再是简单地套用规范参数，而是真正理解了背后的物理意义和工程哲学。这本书绝对是结构工程师案头必备的工具书，值得反复翻阅，每一次阅读都会有新的领悟。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚拿起这本书的时候，我还担心内容会过于晦涩难懂，毕竟“倒塌破坏机理”听起来就充满了复杂的数学模型和高深的物理定律。然而，作者的叙事节奏和逻辑构建却出乎意料地流畅。他似乎深谙如何引导读者一步步走进复杂的结构世界，先用直观的现象引入，再层层深入到复杂的本构关系和数值模拟。我特别欣赏其中关于“软化区”形成过程的描述，作者没有急于给出结论，而是通过一系列巧妙的比喻和图示，将那些抽象的力学行为可视化了。这使得我这个非纯理论出身的读者，也能相对轻松地把握住核心思想。这本书的好处在于，它不仅告诉你“会发生什么”，更重要的是，它解释了“为什么会发生”，这种溯源性的分析，对于提升我们对结构稳定性的整体把握能力，有着不可估量的帮助。它像是一位经验丰富的老前辈，耐心细致地为你拆解那些曾经让你困惑不解的结构“疑难杂症”。