文档介绍：结构工程学科前沿陈勇三峡大学土木与建筑学院《土木工程学科前沿》结构工程学科?结构工程学科体系?结构工程学科研究前沿?结构工程学科发展重点结构工程随着社会生产的发展和人类活动的需要而发展,其基本内涵包括结构分析、结构实验、结构设计、结构施工、结构检测与维护等诸方面。?结构性能控制?结构可靠度理论?结构抗灾性能研究?结构分析计算与设计理论结构工程基础理论研究?结构健康监测诊断与安全评估?数字模拟试验技术?动力与拟动力试验技术?静力试验技术结构试验技术研究?地下结构及隧道工程?桥梁结构?新型建筑结构?钢-混凝土混合结构?钢结构?混凝土结构工程结构应用研究?施工控制?施工力学?新工艺新工程?新理论新方法施工技术研究1、 挑战结构极限2、结构工程学科研究前沿?(1)更高层的建筑:建成于西方经济危机时期,成为美国经济复苏的象征。当时世界最高双子塔;911事件中,在恐怖袭击中相继崩塌。目前世界最高的双子塔;、距地面170米高的空中天桥。1998年吉隆坡双子塔452m地上88层1931年美国纽约帝国大厦高381m102层1972年美国纽约世贸中心高417m110层1974年芝加哥西尔斯大厦高442m110层2003年台北市101大厦508m101层在89-92楼层挂置一个重达66吨的巨大钢球,利用摆动来减低建筑物的晃幅。2008年美国纽约新世贸中心自由塔541m目前世界第一高楼,耗资近20亿美元,拥有最高的游泳池和清真寺。2010年阿联酋迪拜塔828m162层?钢筋混凝土薄壳、空间网架结构快速发展。20世纪后期,随着新材料、新工艺的开发,特别是计算机技术的广泛应用,空间结构形式更加丰富多彩。?(2)更大跨度的空间结构: 挑战结构极限美国路易斯安娜圆顶体育馆 (直径208m,1975年)中国国家大剧院(212m×144m,2007年)?更大的跨度:研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安全和稳定性,拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,以增大特大跨度桥梁的刚度;正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥(悬索桥,主跨1668米);已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥。?更柔的承载:采用以斜缆为主的空间网状承重体系;采用悬索加斜拉的混合体系;采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。?重视桥梁美学及环境保护:桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。?(3)更大跨度的桥梁结构: 挑战结构极限?(4)复杂组合结构: 挑战结构极限组合结构:同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构称组合结构。多见的钢与混凝土组合结构,使混凝土与型钢形成整体共同受力。英国伦敦·格林威治半岛·千年穹顶混凝土+钢+张力膜(玻璃纤维织物)结构组合结构已经和钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构并称五大结构。组合结构主要包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。 新型材料的研究应用2、结构工程学科研究前沿在历史上,工程材料的进步往往使结构发生质的变化。从使用土、木、石料到使用钢材、混凝土材料,结构工程实现了一次飞跃。随着材料科学的发展,有望产生能供人类大量使用的、高效、环保、节能的新型材料。?转炉炼钢法(1859年)和钢筋混凝土(1867年)的问世,促进了近代土木工程的发展。?1886年美国首先采用了钢筋混凝土楼板。?1900后开始出现大量的高层建筑和公共建筑:纽约帝国大厦(102层,1931年)。新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料。新型建筑材料主要包括新型建筑结构材料、新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。凡具有轻质高强和多功能的建筑材料,均属于新型建筑材料。即使是传统建筑材料,为满足某种建筑功能需要而再复合或组合所制成的材料,也属于新型建筑材料。新型材料具有轻质、耐久、高强、高弹模等特点,但在新材料的发展仍处于酝酿阶段的过程中,钢材与混凝土等传统材料的改进仍将占据重要地位,高性能混凝土、高性能钢材等材料的发展和进步仍将受到人们的高度重视。 新型材料的研究应用混凝土按强度大致可分为三类:①普通混凝土:20~60 MPa;②高强混凝土:60~150 MPa;③甚高强度混凝土:大于150 MPa。普通混凝土目前已普遍使用,高强混凝土正进入使用阶段,甚高强度混凝土尚处于试验研究阶段。在高强混凝土中,高效减水剂的使用使混凝土水灰比达到其需水量的最低值,且又保持良好的流动度,可以用预拌方式生产甚至用泵送工艺浇注。而超细硅粉的掺入填充了混凝土内的空隙,消除了混凝土中的微小气孔。通过掺加粉煤灰、