具体描述
《钢结构原理与设计(上册)》主要讲述钢结构的基本原理和基本构件。全书共分6章，内容包括：绪论（发展、特点、设计方法等）、钢结构材料的力学性能、钢结构的连接、钢结构基本构件（受弯构件、轴心受力构件、拉弯和压弯构件）的工作原理和设计方法等。
书末有附录，列出了设计需用的各种数据和系数供查用。各章还列出了本章导读和章后提示，以及必要的设计例题和习题，以便于对重点内容的学习和掌握。本教材除作为应用型本科院校土木工程专业教材外，也可用作相关专业本科、专科以及函授学生的教材，另外还可供有关工程技术人员学习参考。
好的，这是一份针对一本假设的名为《钢结构原理与设计（上册）》的图书，撰写的、不包含其内容的、详细的图书简介。 --- 新视野：现代土木工程中的材料革新与结构优化 —— 一部关于先进建筑材料、结构力学前沿及可持续工程实践的深度探索 【本书概述】 本书旨在为土木工程、结构工程、建筑科学及相关领域的专业人士、研究人员和高年级学生提供一个全面、深入的视角，探讨在当前工程实践中日益凸显的非传统结构材料、创新连接技术、性能化设计理念以及面向全寿命周期的结构优化策略。我们聚焦于那些在传统“钢结构”范畴之外，但对未来建筑和基础设施发展至关重要的关键技术和理论框架。 本书并非对既有结构设计规范的简单复述，而是力求超越现行标准体系的局限，深入剖析材料科学的最新突破如何赋能结构工程的创新。全书结构严谨，理论阐述深入浅出，辅以大量前沿案例分析，旨在激发读者对结构工程更深层次的思考与实践应用能力。 【核心内容模块详解】 本书内容分为五大部分，重点涵盖了替代性结构体系、先进计算模型、环境适应性设计、以及精细化施工控制等前沿议题。 第一部分：先进工程材料的力学特性与应用拓展 本部分着重考察了除传统碳钢之外，在现代复杂工程项目中展现出巨大潜力的结构材料。我们详尽分析了这些材料在极端荷载条件下的本构关系、疲劳特性及长期性能。 1. 纤维增强复合材料（FRP）在结构工程中的潜力与挑战： 深入探讨了碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和芳纶纤维（AFRP）复合材料的各向异性力学行为。重点分析了其在桥梁、既有结构加固以及新型预制构件中的应用案例。内容包括复合材料层合板的细观力学模型、界面粘结性能的评估方法，以及如何应对其耐温性和长期紫外线老化问题。 2. 高性能混凝土（HPC）与超高性能混凝土（UHPC）的结构响应： 详细解析了UHPC材料卓越的抗压强度和韧性提升机制，特别是其在实现无主筋构件和薄壁结构设计中的突破性作用。章节内容包括UHPC的本构模型校准、纤维增强对断裂韧性的影响、以及如何利用其高耐久性进行海洋工程结构的设计优化。 3. 现代木结构体系的工程化设计与防火性能： 聚焦于工程木材（如胶合木Glulam、正交胶合木CLT）的力学特性。不同于传统轻型木结构，本部分侧重于大跨度、高层木结构体系的稳定性和动力响应分析。详细介绍了CLT板的剪切机制、复杂节点连接的设计准则，以及最新的被动防火设计策略，包括炭化层对结构承载力的影响评估。 第二部分：非线性分析与结构性能化设计方法 本部分将读者从基于应力-强度校核的传统设计思路，引向基于性能的、考虑全过程响应的现代分析技术。 1. 结构整体稳定性与屈曲理论的拓展： 超越经典的欧拉屈曲理论，本章详细阐述了基于能量法的非线性屈曲分析、初始几何缺陷对临界荷载的实际影响，以及蒙特卡洛模拟在评估结构屈曲不确定性中的应用。特别讨论了薄壁构件在复杂受力下的局部屈曲与整体失稳的耦合效应。 2. 结构系统可靠性与概率极限状态设计（Reliability-Based Design）： 系统介绍了可靠度分析的数学基础，包括一阶可靠度方法（FORM）和二阶可靠度方法（SORM）。重点在于如何将材料、荷载和模型的不确定性量化，并将其融入到设计决策中，实现结构安全性的量化控制。 3. 结构损伤识别与状态评估技术： 探讨了利用振动特性变化（如模态频率、阻尼比）进行结构健康监测（SHM）的基础理论。内容涵盖了传感器网络布局、数据降维技术、以及基于模型更新的损伤定位算法，为评估现有基础设施的服役性能提供科学工具。 第三部分：新型连接节点与装配式结构的深化设计 本部分关注连接技术如何决定结构的整体性能，特别是在快速装配化和工业化建造背景下。 1. 机械连接与高性能灌浆连接的设计： 详细分析了新型高强度螺栓、自锁式连接件的受力机理，以及如何通过控制连接单元的塑性耗能能力来优化整体结构的抗震性能。对于UHPC等材料，重点解析了预应力灌浆套筒连接的承载极限与疲劳表现。 2. 模块化与预制结构中的节点性能： 研究了大型预制单元体在吊装、对接和长期服役过程中，节点区域的应力集中和次应力分布。内容涉及参数化建模在节点优化中的应用，确保预制单元在现场连接后能实现与现浇结构相似的整体工作性能。 3. 复杂相交节点的三维应力分析： 利用有限元方法，对复杂交叉梁柱节点、斜交桁架节点在多轴应力作用下的内部应力场进行精细化模拟。分析了节点内部的应力梯度对材料疲劳寿命的实际影响，并提出了优化补强措施。 第四部分：极端环境与功能性结构的设计考量 本部分将视野从常规建筑拓展至需要抵御特殊环境挑战的基础设施项目。 1. 抗震设计的新范式：基于位移和能量的控制： 探讨了先进的隔震、消能减震技术在提高结构抗倒塌能力中的作用。深入分析了粘滞阻尼器、屈服耗能支撑等装置的非线性力学模型，以及如何在动力时程分析中准确模拟结构的非线性响应。 2. 耐火性能的量化评估与主动防护： 超越传统耐火极限时间的设计，本章关注结构在长期火灾侵袭下的承载力退化规律。详细介绍了如何通过材料科学知识来设计具有自修复或延迟降解特性的耐火涂层，以及在火灾中保证关键支撑系统的冗余设计。 3. 极端气候与海洋环境下的结构耐久性： 侧重于腐蚀、冻融循环、高盐雾环境对结构材料（尤其是混凝土和连接件）的长期影响。介绍了如何通过优化结构几何形状、选择高性能保护涂层以及设计有效的排水系统来延长基础设施的使用寿命，实现真正的全寿命周期成本控制。 第五部分：数字化转型与工程实现 本书的最后部分聚焦于如何利用现代信息技术驱动结构工程的设计、建造与维护过程的变革。 1. 建筑信息模型（BIM）在结构分析与协同中的集成： 探讨了如何将高级结构分析结果（如非线性分析报告、可靠度指标）无缝集成到BIM平台中，实现设计意图的精确传递。重点讨论了LOD（详细程度）在不同设计阶段对结构模型精度的要求。 2. 增材制造（3D打印）在复杂结构原型与构件制造中的应用： 展望了利用大规模金属或复合材料3D打印技术制造具有复杂内部拓扑结构、优化应力流线的新型构件的可能性。分析了增材制造过程中的残余应力控制和质量检测标准。 3. 结构优化算法在实践中的部署： 介绍了几何优化、拓扑优化和形貌优化技术在结构轻量化和性能提升中的应用。重点阐述了如何将这些纯数学优化结果转化为可施工、经济合理的实际结构设计方案，确保理论创新能够落地实现。 【读者定位与学习收获】 本书适合正在寻求突破传统设计框架的结构工程师、从事新材料研发的科研工作者，以及对高性能结构体系有深入学习需求的土木工程研究生。通过阅读本书，读者将不仅掌握先进的结构分析工具，更能建立起一种前瞻性的、面向未来的结构设计思维模式，从而在日益复杂的工程挑战面前，设计出更安全、更经济、更具可持续性的工程杰作。
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