土木工程前沿結構與創(chuàng)新培訓課件(-64張)

結構工程學科前沿結構工程學科前沿

結構工程學科結構工程學科體系結構工程學科研究前沿結構工程學科發(fā)展重點結構工程隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類活動的需要而發(fā)展，其基本內(nèi)涵包括結構分析、結構實驗、結構設計、結構施工、結構檢測與維護等諸方面。結構工程學科結構工程學科體系結構工程學科研究前沿結結構性能控制結構可靠度理論結構抗災性能研究結構分析、計算與設計理論結構工程基礎理論研究結構健康監(jiān)測、診斷與安全評估數(shù)字模擬試驗技術動力與擬動力試驗技術靜力試驗技術結構試驗技術研究地下結構及隧道工程橋梁結構新型建筑結構鋼-混凝土混合結構鋼結構混凝土結構工程結構應用研究施工控制施工力學新工藝、新工程、新理論、新方法施工技術研究1、結構工程學科體系結構性能控制結構工程基礎理論研究結構健康監(jiān)測、診斷與安全評估2.1挑戰(zhàn)結構極限2、結構工程學科研究前沿（1）更高層的建筑：建成于西方經(jīng)濟危機時期，成為美國經(jīng)濟復蘇的象征。

當時世界最高雙子塔；911事件中，在恐怖襲擊中相繼崩塌。

目前世界最高的雙子塔；兩主樓間有一座長58.4米、距地面170米高的空中天橋。1998年吉隆坡雙子塔452m地上88層1931年美國紐約帝國大廈高381m102層1972年美國紐約世貿(mào)中心高417m110層1974年芝加哥西爾斯大廈高442m110層2003年臺北市101大廈508m101層在89-92樓層掛置一個重達66噸的巨大鋼球，利用擺動來減低建筑物的晃幅。2008年美國紐約新世貿(mào)中心自由塔541m

目前世界第一高樓，耗資近20億美元，擁有最高的游泳池和清真寺。2010年阿聯(lián)酋迪拜塔828m162層2.1挑戰(zhàn)結構極限2、結構工程學科研究前沿（1）更高層的建鋼筋混凝土薄殼、空間網(wǎng)架結構快速發(fā)展。20世紀后期，隨著新材料、新工藝的開發(fā)，特別是計算機技術的廣泛應用，空間結構形式更加豐富多彩。（2）更大跨度的空間結構：2.1挑戰(zhàn)結構極限美國路易斯安娜圓頂體育館(直徑208m，1975年)中國國家大劇院（212m×144m，2007年）鋼筋混凝土薄殼、空間網(wǎng)架結構快速發(fā)展。20世紀后期，隨著新材更大的跨度：研究大跨度橋梁在氣動、地震和行車動力作用下其結構的安全和穩(wěn)定性，擬將截面做成適應氣動要求的各種流線型加勁梁，以增大特大跨度橋梁的剛度；正在建設的著名大橋有土耳其伊茲米特海灣大橋（懸索橋，主跨1668米）；已獲批準修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋，主跨3300米懸索橋。更柔的承載：采用以斜纜為主的空間網(wǎng)狀承重體系；采用懸索加斜拉的混合體系；采用輕型而剛度大的復合材料做加勁梁，采用自重輕、強度高的碳纖維材料做主纜。重視橋梁美學及環(huán)境保護：橋梁結構必將更加重視建筑藝術造型，重視橋梁美學和景觀設計，重視環(huán)境保護，達到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結合。（3）更大跨度的橋梁結構：2.1挑戰(zhàn)結構極限更大的跨度：研究大跨度橋梁在氣動、地震和行車動力作用下其結構（4）復雜組合結構：2.1挑戰(zhàn)結構極限組合結構：同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結構稱組合結構。多見的鋼與混凝土組合結構，使混凝土與型鋼形成整體共同受力。英國倫敦·格林威治半島·千年穹頂混凝土+鋼+張力膜(玻璃纖維織物)結構

組合結構已經(jīng)和鋼結構、木結構、鋼筋混凝土結構、砌體結構并稱五大結構。組合結構主要包括壓型鋼板與混凝土組合板、組合梁、型鋼混凝土結構、鋼管混凝土結構等。（4）復雜組合結構：2.1挑戰(zhàn)結構極限組合結構：同一截面或2.2新型材料的研究應用2、結構工程學科研究前沿在歷史上，工程材料的進步往往使結構發(fā)生質的變化。從使用土、木、石料到使用鋼材、混凝土材料，結構工程實現(xiàn)了一次飛躍。隨著材料科學的發(fā)展，有望產(chǎn)生能供人類大量使用的、高效、環(huán)保、節(jié)能的新型材料。轉爐煉鋼法(1859年)和鋼筋混凝土(1867年)的問世，促進了近代土木工程的發(fā)展。1886年美國首先采用了鋼筋混凝土樓板。1900后開始出現(xiàn)大量的高層建筑和公共建筑：紐約帝國大廈（102層，1931年）。2.2新型材料的研究應用2、結構工程學科研究前沿在歷新型建筑材料是在傳統(tǒng)建筑材料基礎上產(chǎn)生的新一代建筑材料。新型建筑材料主要包括新型建筑結構材料、新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料和裝飾裝修材料。凡具有輕質高強和多功能的建筑材料，均屬于新型建筑材料。即使是傳統(tǒng)建筑材料，為滿足某種建筑功能需要而再復合或組合所制成的材料，也屬于新型建筑材料。

新型材料具有輕質、耐久、高強、高彈模等特點，但在新材料的發(fā)展仍處于醞釀階段的過程中，鋼材與混凝土等傳統(tǒng)材料的改進仍將占據(jù)重要地位，高性能混凝土、高性能鋼材等材料的發(fā)展和進步仍將受到人們的高度重視。2.2新型材料的研究應用新型建筑材料是在傳統(tǒng)建筑材料基礎上產(chǎn)生的新一代建混凝土按強度大致可分為三類:①普通混凝土:20~60MPa;②高強混凝土:60~150MPa;③甚高強度混凝土:大于150MPa。普通混凝土目前已普遍使用，高強混凝土正進入使用階段，甚高強度混凝土尚處于試驗研究階段。在高強混凝土中，高效減水劑的使用使混凝土水灰比達到其需水量的最低值，且又保持良好的流動度，可以用預拌方式生產(chǎn)甚至用泵送工藝澆注。而超細硅粉的摻入填充了混凝土內(nèi)的空隙，消除了混凝土中的微小氣孔。通過摻加粉煤灰、硅灰、磨細高爐礦渣等工業(yè)廢料作為輔助膠凝材料，使這種混凝土不僅高強，而且具有很好的抗?jié)B性和體積穩(wěn)定性。2.2新型材料的研究應用——高強混凝土混凝土按強度大致可分為三類:2.2新型材料的研究應用——高

高強混凝土正在推廣應用,如1982年美國芝加哥商業(yè)交易樓混凝土強度達96MPa。高強混凝土的應用,使結構截面大大減小,如C120混凝土立柱的截面可比C60混凝土立柱的截面減少68%。高強混凝土早期強度增長快,110MPa的高強混凝土在12h后即可達到40MPa強度,這就可以縮短構件的拆模周期,及早施加預應力,同時簡化混凝土施工工藝。由于高強混凝土材料結構非常致密,能增加其抵抗化學侵蝕能力及耐磨性能。高強混凝土又能承受較高的預壓應力,所以能增大施加的預應力,并減小結構尺寸。2.2新型材料的研究應用——高強混凝土高強混凝土正在推廣應用,如1982年美國芝加哥商業(yè)2.2新型材料的研究應用——高流動度混凝土橋梁結構的復雜性，對高強混凝土在預拌中的工作性能提出了更高的要求:良好的和易性，優(yōu)良的可泵送性及較少的塌落度損失。

硅粉及粉煤灰的玻璃微粒對預拌混凝土產(chǎn)生微集料效應，起到潤滑混凝土料的作用。各種減水劑的應用使混凝土具有良好的和易性,可改善混凝土的泵送性能,減少混凝土的離析和泌水。為了減少施工過程中的塌落度損失,在預拌混凝土中摻入1%~3%的載體流化劑,可控制其塌落度在2.5h內(nèi)不變。2.2新型材料的研究應用——高流動度混凝土阻滯裂紋擴展、消耗裂紋擴展能是增加高強混凝土韌性的有效途徑。應用聚合物、纖維材料、柔性粉末材料作為摻合料的混凝土改性復合材料,可使混凝土的韌性、抗沖擊性能、抗拉強度、耐久性得到明顯提高。

聚合物混凝土，是在混凝土生產(chǎn)過程中摻加一定數(shù)量的聚合物乳液形成的一種混凝土,可以較好地提高混凝土的抗折強度、耐久性、抗腐蝕能力,降低脆性。在混凝土中摻入1%~2%(混凝土體積比)的鋼纖維形成的鋼纖維混凝土，明顯地提高了混凝土的抗拉、抗折強度,增加它的延性和韌性,改善抗沖擊、抗震性能。粉煤灰陶粒鋼纖維混凝土復合材料兼有陶?；炷恋妮p質和鋼纖維混凝土的優(yōu)良性質。柔性粉粒(如橡膠粉)能有效地提高混凝土的抗沖擊性能。選擇合適的摻加材料,可改善材料與混凝土的界面性能,促使材料在混凝土基體中高度分散,使高強混凝土既有高強度,又有良好的韌性和耐久性。返回2.2新型材料的研究應用——混凝土復合材料阻滯裂紋擴展、消耗裂紋擴展能是增加高

在過去的十余年，F(xiàn)RP（FiberReinforcedPlastics、纖維增強復合塑料）在結構工程中的應用及其相關的研究即得到了迅速的發(fā)展，在國內(nèi)外形成了令人矚目的熱點。從最初作為結構加固補強材料，到向作為主要結構受力材料發(fā)展，F(xiàn)RP復合材料與結構正在經(jīng)歷一個迅速發(fā)展的時期。

CFRP碳纖維增強復合材料(CarbonFiberReinforcedPlastic)的縮寫，特點是輕質高強，比如F1賽車、波音787客機……GFRP（GlassfiberReinforcedPlastic，玻璃纖維增強塑料，或玻璃鋼）。GFRP具有良好的電絕緣性能和粘結性能，較高的機械強度和耐熱性，可塑性極強，成型收縮率小，體積較輕，施工方便。AFRP：芳綸纖維增強復合材料。2.2新型材料的研究應用—FRP在過去的十余年，F(xiàn)RP（FiberReinfo碳纖維瓦玻璃鋼雕塑碳纖維瓦玻璃鋼雕塑FRP復合材料在土木工程領域的應用快速增長，可用于包括柱、墻、梁、板及面板的抗震及補強加固，新的增強構件、結構形式及結構體系也正在研究、開發(fā)和應用。1、建筑工程應用結構設計正轉向基于性能的設計，對結構及材料性能的要求也提高了。FRP材料已用于新建結構的框架以提高其結構性能，還被大量應用于舊有民用建筑的維修加固。2、巖土工程應用FRP纖維復合材料在長期惡劣的地質條件下具有良好的耐腐蝕性能，已廣泛用于加筋土中；FRP復合材料易被掘進機具切斷，故可用于盾構法掘進豎井的混凝土墻、土釘及臨時支護用的復合材料地錨，如用鋼錨則會導致挖掘機機頭的斷裂。因GFRP復合材料價格低廉，安裝方便，耐久性強，已用于潮汐變化的干濕交替的擋土墻、地基錨桿及噴射混凝土筋等。FRP復合材料在土木工程領域的應用快速3、橋梁工程中應用FRP復合材料應用于橋梁工程起始于70年代末和80年代初期?？捎米鲬宜鳂蚣靶崩瓨虻睦|索、預應力混凝土橋中的預應力筋，甚至可以用于整個橋梁體系；另外在橋梁補強加固方面也有應用。4、海洋結構和近海結構應用海洋結構和近海結構的腐蝕問題一直比較突出，對于鋼結構更是如此，因而采用抗腐蝕性能良好的FRP可以很好地解決該問題，具有很好的發(fā)展前景。在建的海洋鋼筋混凝土結構，采用最厚的混凝土保護層（一般為150mm左右，相當于陸地混凝土結構保護層的5倍以上）及防腐措施，其對內(nèi)部鋼筋防氯鹽腐蝕也僅有15年左右，這與永久或半永久性的海洋結構耐久要求相距甚遠。采用FRP混凝土或FRP-混凝土組合結構就可以從根本上解決海洋工程中的鋼筋（鋼材）腐蝕問題，其重大意義不言而喻。3、橋梁工程中應用板材類注重環(huán)保

砌塊類增加抗震磚類產(chǎn)品

門窗節(jié)能節(jié)能屋面保溫綠化

外墻外保溫擠塑板

六類新材料2.2新型材料的研究應用——建筑材料板材類砌塊類磚類產(chǎn)品門窗節(jié)能屋面保溫外墻外保溫六類新材一、外墻外保溫，擠塑板效果最好

外保溫技術就像給建筑穿上了一層棉襖，節(jié)能效果明顯大于保溫技術。（通過空調孔可直接觀察其使用材料）擠塑聚苯板聚苯板鋼絲網(wǎng)架聚苯板一、外墻外保溫，擠塑板效果最好外保溫技術就像二、屋面保溫，兼具綠化功能中空玻璃種植屋面三、門窗節(jié)能，隔音效果好二、屋面保溫，兼具綠化功能中空玻璃種植屋面三、門窗節(jié)能，隔音碧桂園集團新總部大樓位于廣東佛山市順德區(qū)碧桂園大道1號。碧桂園集團新總部大樓位于廣東佛山市順德區(qū)碧桂園大道1號。四、磚類產(chǎn)品一般常見的磚類主要有空心磚、加氣磚、多孔磚等。形狀為方型，以孔洞數(shù)量和材料決定節(jié)能高低。節(jié)能磚主要以粘土、頁巖、煤礦石、粉煤灰等材料為主要原料，經(jīng)熔燒或壓制成型。由于成本問題，多數(shù)建筑在施工過程中，使用多孔磚較多。節(jié)能磚保溫隔熱性能好，導熱系數(shù)一般為紅磚的四分之一至五分之一。多孔磚加氣磚空心磚四、磚類產(chǎn)品一般常見的磚類主要有空心磚、加氣磚、多孔磚等。形五、砌塊類產(chǎn)品，增加抗震能力

多用于住宅和公共建筑的非承重墻體，砌塊外部密封，內(nèi)部多為空心材料，形狀為多排孔、矩形條孔等。體積比磚體積大，磚體壁厚>30cm用于承重墻，<30cm用于非承重墻。保溫砌塊石膏砌塊五、砌塊類產(chǎn)品，增加抗震能力多用于住宅和公共建筑的非六、板材類產(chǎn)品，注重環(huán)保

用在室內(nèi)隔墻或分戶隔墻，屬于節(jié)能板材類產(chǎn)品，厚度一般在90mm以上，因此一般墻體都會顯得很“單薄”，敲起來回音比較大。輕質隔墻使用較多的有纖維水泥板，輕集料混凝土條板，紙面石膏板，石膏空心板（衛(wèi)生間禁用）等。這種材料對隔音、保溫、強度的要求較高，墻體內(nèi)部填充介質要求較嚴。纖維水泥板

紙面石膏板六、板材類產(chǎn)品，注重環(huán)保用在室內(nèi)隔墻或分戶隔墻，屬于2.3結構實驗技術的發(fā)展2、結構工程學科研究前沿結構實驗：對工程結構或構件采用加載或其他方式進行試驗，測量結構或構件的內(nèi)力、變形、轉角、支座位移、頻率、振幅等，用以核對其設計要求或檢驗其是否安全可靠，并為探索結構新領域和發(fā)展工程結構理論的手段和基礎。結構工程學科發(fā)展進程中，結構實驗及其技術的發(fā)展具有基礎性的地位。

18世紀法國科學家用簡支木梁沿中性軸上橫斷面開槽，塞入硬木塊，作受彎承載能力試驗，證明了跨中截面上翼緣受壓、下翼緣受拉、中間有一中性層，使材料力學中受彎構件截面應力分布計算式在1940年代得以確立。

19世紀初，工程結構得以用試加荷載的方法探求其工作狀態(tài)和可靠性。由于生產(chǎn)和運輸業(yè)的發(fā)展，儀器設備的研究和改進，大跨結構的出現(xiàn)，促使工程結構試驗開始建立定量試驗方法，并推動工程結構計算理論的發(fā)展，使工程結構試驗成為一門獨立學科。

20世紀后期，結構實驗技術最重要的進展體現(xiàn)在擬動力實驗技術、多軸和快速加載技術、多種災害與作用的綜合模擬技術（如水下振動臺、振動臺和快速擬動力結合的混合實驗技術）等。2.3結構實驗技術的發(fā)展2、結構工程學科研究前沿結構實驗土木工程前沿結構與創(chuàng)新培訓課件(-64張)土木工程前沿結構與創(chuàng)新培訓課件(-64張)結構試驗的目的：研究性試驗鑒定性試驗檢測類試驗試驗目的驗證基本假定和計算理論創(chuàng)立新的結構理論制定過程技術標準檢驗產(chǎn)品、設計和施工質量確定已建結構的承載能力驗證結構設計的安全度①材料強度值②內(nèi)部缺陷（裂縫、空洞等）③幾何尺寸（鋼筋位置，保護層厚度，板厚等）④勻質性檢測與控制⑤建筑物理特性（熱工、隔聲、防水等）2.3結構實驗技術的發(fā)展結構試驗的目的：研究性試驗試驗目的驗證基本假定和計算理論檢驗結構試驗的分類：試驗對象原型試驗模型試驗小構件試驗足尺、現(xiàn)場（投資大、加載復雜、周期長）通?？s尺（符合相似理論：幾何、力學、材料）構件試驗與計算對比（可以不符合相似理論）荷載持時混凝土的徐變、預應力鋼筋的松弛、結構受溫度變化的影響（幾個月或幾年時間）

中國建筑科學研究院短期荷載試驗長期荷載試驗只有幾十分鐘、幾小時或者幾天2.3結構實驗技術的發(fā)展結構試驗的分類：試驗對象原型試驗足尺、現(xiàn)場通?？s尺構件試驗與靜力試驗動力試驗荷載性質單調靜力荷載試驗低周反復荷載試驗（偽靜力）擬動力試驗疲勞試驗動力特性試驗地震模擬振動臺試驗風洞試驗靜力試驗的特點：

加載設備相對來講比較簡單，荷載可以逐步施加，還可以停下來仔細觀察結構變形的發(fā)展，給人們以最明確、最清晰的破壞概念。動力試驗的特點：

由于荷載特性不同，動力試驗的加載設備和測試手段與靜力試驗有很大的差別，而且要比靜力試驗復雜得多。結構試驗的分類：2.3結構實驗技術的發(fā)展靜力試驗荷載性質單調靜力荷載試驗疲勞試驗靜力試驗的特點：結構大型化電液伺服壓力試驗機（5000t）振動臺大型風洞大型離心機大型火災模擬試驗系統(tǒng)

多向、不同步（行波、多點輸入）、動力美國——“遠程地震模擬網(wǎng)絡”

結構工程+地震工程

+計算機科學+信息技術+網(wǎng)絡技術

測試技術——傳感器和數(shù)據(jù)采集技術高精度、抗干擾、性能可靠無線通信智能傳感器——健康檢測高速數(shù)據(jù)采集儀——爆炸、沖擊試驗長時間、大容量數(shù)據(jù)存儲計算機仿真遠程化智能化2.3結構實驗技術的發(fā)展大型化電液伺服壓力試驗機（5000t）美國——“遠程地震模擬互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，為結構實驗技術的發(fā)展提供了新的機遇?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的通訊技術可以提供大量數(shù)據(jù)傳輸和共享的功能，能為異地實驗室、設備之間的控制和反饋提供接近實時的通訊手段。這一背景，為利用互聯(lián)網(wǎng)進行遠程結構協(xié)同實驗提供了可能，正在形成世界范圍內(nèi)的關注焦點。2003年，美國國家自然科學基金啟動的“地震模擬聯(lián)網(wǎng)”（NetworkforEarthquakeEngineeringSimulation）建設計劃，即是在這一思想背景下的產(chǎn)物。該項目總投資達到八千多萬美元，設備站點建設項目涉及美國20所高校與科研機構。2004年，日本與韓國合作，啟動了日韓“遠程擬動力實驗系統(tǒng)”建設。同年，我國國家自然科學基金支持的重點項目“土木工程現(xiàn)代結構實驗技術與方法”中，將遠程結構協(xié)同實驗列為重要研究內(nèi)容。

與此同時，大型多功能實驗機、多點多自由度地震模擬振動臺、模擬復雜環(huán)境的結構實驗室、現(xiàn)場試驗技術等，近年以來也正在成為實驗技術發(fā)展的新的亮點。2.3結構實驗技術的發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，為結構實驗技術的發(fā)展提供了新2.4結構耐久性及結構健康監(jiān)測2、結構工程學科研究前沿

【結構耐久性】在預定作用和預期的維護與使用條件下，結構及其部件能在預定的期限內(nèi)維持其所需的最低性能要求的能力?！窘Y構健康監(jiān)測】是指對工程結構實施損傷檢測和識別。我們這里所說的損傷包括材料特性改變或結構體系的幾何特性發(fā)生改變，以及邊界條件和體系的連續(xù)性，體系的整體連續(xù)性對結構的服役能力有至關重要的作用。工程結構的安全性與可靠性，應當綜合考慮材料性能、環(huán)境作用、施工技術等因素，還應綜合考慮結構管理、維護、維修與加固改造技術的發(fā)展。因此，需要根據(jù)結構在其生命周期各個階段所面臨的風險以及功能要求的不同，建立綜合考慮工程建造、結構使用和老化結構三個階段的“全壽命周期綜合設計”新理念。其中，對于結構的耐久性和結構健康監(jiān)測的研究，構成了近年來結構工程研究發(fā)展的熱點。2.4結構耐久性及結構健康監(jiān)測2、結構工程學科研究前沿在結構耐久性的研究中，關于混凝土結構的耐久性研究引起了廣泛的關注。根據(jù)結構工作環(huán)境情況、破損機理、形態(tài)以及傳統(tǒng)經(jīng)驗，可將混凝土結構的工作環(huán)境分成6大類：①大氣環(huán)境；②土壤環(huán)境；③海洋環(huán)境；④受環(huán)境水影響的環(huán)境；⑤化學物質侵蝕環(huán)境；⑥特殊工作環(huán)境?；炷两Y構產(chǎn)生耐久性失效，系源于混凝土在外部環(huán)境作用下，材料物理、化學性質漸漸的發(fā)生變化，從而導致結構承載能力逐漸退化，最終影響到整個結構的安全。

根據(jù)不同的設計使用年限及其相應的極限狀態(tài)和不同的環(huán)境類別及其作用等級進行；同一結構中的不同構件或同一構件中的不同部位由于所處的局部環(huán)境條件有異，應予區(qū)別對待；結構的耐久性設計必須考慮施工質量控制與質量保證對結構耐久性的影響，必須考慮結構使用過程中的維修與檢測要求。2.4結構耐久性及結構健康監(jiān)測在結構耐久性的研究中，關于混凝土結構的耐久性研由于重大工程結構和城市生命線工程基礎設施的服役年限較長，在服役期內(nèi)要經(jīng)受各種環(huán)境作用、腐蝕效應及材料老化等因素的影響，結構與系統(tǒng)在服役期內(nèi)將不可避免地產(chǎn)生損傷、演化與損傷累積。在一定條件下，這種累積過程可能導致突發(fā)的災難性事故。因此，如何有效地進行重大工程結構的健康監(jiān)測、損傷識別、運行可靠性評估與結構安全預警，開始成為當代結構工程研究的重要課題，并已開始出現(xiàn)了成功應用的范例。例如：1995年，美國投資1.44億美元在90座大壩上配備了安全監(jiān)測設備。2002年，日本在一些高層建筑上布設健康監(jiān)測系統(tǒng)，用以監(jiān)測結構的完整性與地震反應。2003年，意大利在將要舉行2006年冬季奧運會的Susa河谷，對其生命線工程系統(tǒng)初步布設了監(jiān)測系統(tǒng)。

國內(nèi)目前發(fā)展的：橋梁監(jiān)測、大壩監(jiān)測、管道、地鐵、高速鐵路、高層房屋監(jiān)測等。2.4結構耐久性及結構健康監(jiān)測由于重大工程結構和城市生命線工程基礎設施的服役年土木工程前沿結構與創(chuàng)新培訓課件(-64張)結構工程與其它學科的交叉、融合引發(fā)出的新概念、新理論和新方法，為創(chuàng)造新的結構形式和體系提供了重要基礎。結構健康監(jiān)測技術發(fā)展密切相關的智能結構的發(fā)展。智能結構系統(tǒng)包括了結構健康監(jiān)測與診斷系統(tǒng)、結構控制系統(tǒng)和結構損傷修復系統(tǒng)，所涉及的領域包括結構狀態(tài)的信息采集、傳輸和處理技術，結構狀態(tài)及損傷的分析與識別理論，結構控制技術和智能工程材料等，體現(xiàn)了現(xiàn)代學科交叉、融合的特征，是一個值得加以推動的重要研究方向。近年來，混凝土結構的耐久性設計方法成為研究的重點方向。提出了基于性能的耐久性設計方法。建立考慮多種因素的結構承載力和變形的經(jīng)時變化模型，準確描述工程結構在使用周期中耐久性能的變化規(guī)律，是混凝土耐久性研究的重點、熱點與難點?，F(xiàn)有的混凝土結構耐久性的研究狀況表明：目前的研究成果主要還局限在構件層次，結構層次上的耐久性研究，則剛剛起步。結構耐久性及結構健康監(jiān)測發(fā)展趨勢結構工程與其它學科的交叉、融合引發(fā)出的新概念、新理論2.5精細化的結構分析理論2、結構工程學科研究前沿在傳統(tǒng)靜力線性分析問題得到基本解決的基礎上，20世紀后期結構分析理論的研究與進展主要集中在結構動力分析、非線性分析、結構穩(wěn)定性分析、結構優(yōu)化和結構可靠度研究方面。對這些關鍵科學問題的研究，直至今天，仍然屬于結構工程領域的前沿與熱點問題。結構動力分析：主要集中于與工程相結合的地震工程與風工程研究。隨機振動分析虛擬激勵法密度演化理論結構非線性分析：結構物理非線性問題、結構性態(tài)軟化后數(shù)值分析難題、本構關系尚未達到足以反映結構復雜受力性態(tài)的水準。結構穩(wěn)定性分析：靜力穩(wěn)定分析動力穩(wěn)定性問題結構可靠性分析：將結構荷載效應與結構抗力統(tǒng)一起來，并定量加以描述、形成結構設計基礎。（同濟大學李杰）

2.5精細化的結構分析理論2、結構工程學科研究前沿2.6精細化的結構分析理論2、結構工程學科研究前沿在20世紀初葉，許用應力設計，分析的基本理論依據(jù)是彈性理論。20世紀40～50年代，主要是出于經(jīng)濟性的考慮，開始接受承載力極限狀態(tài)設計思想，采用結構塑性分析理論。20世紀70年代中期，在極限狀態(tài)設計思想基礎上，逐步加入了對于結構荷載、材料性質不確定性的考慮，發(fā)展了基于概率的極限狀態(tài)設計理論。20世紀90年代中期，在地震工程領域內(nèi)提出了基于性能設計的觀點。2.6精細化的結構分析理論2、結構工程學科研究前沿在20為了實現(xiàn)基于性能設計理念，下述研究工作將是基本的：（1）結構性態(tài)水準的確定：需要在結構受力全過程和結構壽命全過程范圍內(nèi)研究不同層次、不同目標的結構性態(tài)水準；（2）投資－效益準則的研究：需要針對不同類型結構，在工程結構－工程系統(tǒng)兩個層面上分別建立投資－效益準則。在風險分析的基礎上，依據(jù)投資－效益準則確定結構設防標準；（3）結構可靠性的確定：利用結構可靠度，統(tǒng)一結構荷載效應與結構抗力性能，實現(xiàn)結構層次的可靠度分析與評價。在這里，不僅涉及到對結構基本構件及整體結構損傷－破壞機理的深入研究，對結構所受外部作用的危險性分析也是帶有根本意義的工作；（4）結構性態(tài)控制技術：配合結構性態(tài)設計的思想，必將展開持續(xù)深入的結構性態(tài)控制措施與控制技術研究，如結構智能控制、結構優(yōu)化分析、可更換結構研究等等。為了實現(xiàn)基于性能設計理念，下述研究工作將是基本的：伴隨著近二十年來先進材料、信息技術、