中国学科发展战略·土木工程与工程力学

目录

总序i

前言v

摘要ix

Abstract xix

第一章 绪论1

第一节土木工程与工程力学学科科学意义与战略价值2

第二节土木工程与工程力学学科发展规律和特点6

第三节土木工程与工程力学学科发展现状和趋势13

第四节土木工程与工程力学学科重点发展方向19

第五节土木工程与工程力学学科资助机制与政策建议23

第二章 城市化进程中的基础设施建设26

第一节超高层和超大跨结构的全寿命设计27

一、需求分析27

二、国内外研究现状和趋势29

三、重要研究内容31

第二节城市地下交通、地下工程和城市间交通工程的安全服役33

一、需求分析33

二、国内外研究现状和趋势35

三、重要研究内容36

第三章 能源需求牵动的土木工程38

第一节水利水电工程建设38

一、需求分析38

二、国内外研究现状和趋势40

三、重要研究内容42

第二节核能设施建设44

一、需求分析44

二、国内外研究现状和趋势46

三、重要研究内容47

第三节新能源开发的基础设施建设48

一、海洋能源开发中的基础设施建设48

二、风电开发中的基础设施建设53

第四章 重大基础设施的防灾减灾59

第一节地震灾变与防灾减灾61

一、需求分析61

二、国内外研究现状和趋势62

三、重要研究内容66

第二节风致灾变与防灾减灾68

一、需求分析68

二、国内外研究现状和趋势69

三、重要研究内容70

第三节工程地质灾害的控制与防御71

一、需求分析71

二、国内外研究现状和趋势73

三、重要研究内容74

第四节火致灾变与防灾减灾75

一、需求分析75

二、国内外研究现状和趋势76

三、重要研究内容78

第五节爆炸冲击灾变与防灾减灾78

一、需求分析78

二、国内外研究现状和趋势80

三、重要研究内容82

第五章 可持续发展的土木工程84

第一节高性能结构体系85

一、需求分析85

二、国内外研究现状和趋势86

三、重要研究内容88

第二节高性能和可再生材料88

一、需求分析88

二、国内外研究现状和趋势89

三、重要研究内容91

第三节重大工程结构的性能设计92

一、需求分析92

二、国内外研究现状和趋势92

三、重要研究内容95

第四节大型结构健康监测与安全评定96

一、需求分析96

二、国内外研究现状和趋势97

三、重要研究内容100

第六章 土木工程信息化和数字化102

第一节可信性结构分析软件和数字化设计104

一、需求分析104

二、国内外研究现状和趋势106

三、重要研究内容108

第二节数值模拟与先进实验技术的融合109

一、需求分析109

二、国内外研究现状和趋势111

三、重要研究内容113

第三节高性能计算环境下的工程数值模拟114

一、需求分析114

二、国内外研究现状和趋势115

三、重要研究内容117

第七章 土木工程中的工程力学118

第一节工程材料的本构理论和破坏准则119

一、需求分析119

二、国内外研究现状和趋势121

三、重要研究内容128

第二节极端条件下结构的失效和灾变129

一、需求分析129

二、国内外研究现状和趋势130

三、重要研究内容133

第三节不确定性结构力学134

一、需求分析134

二、国内外研究现状和趋势135

三、重要研究内容138

第四节工程流体力学139

一、需求分析139

二、国内外研究现状和趋势140

三、重要研究内容142

第五节多尺度力学与跨尺度关联143

一、需求分析143

二、国内外研究现状和趋势144

三、重要研究内容149

第六节计算力学150

一、需求分析151

二、国内外研究现状和趋势154

三、重要研究内容165

第七节工程结构优化166

一、需求分析166

二、国内外研究现状和趋势167

三、重要研究内容173

参考文献174

关键词索引183

致谢190 2100433B

《中国学科发展战略·土木工程与工程力学》论述了土木工程与工程力学学科的科学意义与战略价值，总结了学科发展的规律和特点，把握世界范围内土木工程与工程力学学科的前沿、动态及信息化、智能化的时代特征，研究了该领域发展的中长期趋势和新方向，对学科前沿重大科学问题、重要战略方向和资助机制提出了建议。

土木工程建设领域是我国经济建设、社会发展和国防建设的重要领域。多年来，我国政府持续地投入大规模的人力财力到基础设施建设中，它们的建设质量及其经济性、安全性和耐久性对于社会高速、稳定和持续发展至关重要。确保在各种可能出现的环境荷载下基础设施的完整性，以支撑基础设施满足其功能需求是土木工程学科研究的重点。工程力学是力学与工程科学结合的学科分支，对各种可能出现的环境荷载下基础设施的完整性研究起着支撑的作用。本项目以土木工程中与工程力学相关的交叉领域为重点，兼顾这两个领域相关方面的发展。以我国经济建设和社会发展对这些学科的重大需求为牵引，遵照学科发展的自身规律和基础研究的特点，把握国际上土木建筑工程与工程力学领域学科前沿、动态以及信息化、智能化时代特征，研究了该领域发展的中长期趋势和新方向。特别跟踪了2013–2014年国内外的重要进展，关注不断涌现的新技术及其带来的新科学问题和科学发现。本项目调查了解了我国土木工程建设实践与科技工作者在相应学科领域研究中的贡献和地位；结合我国国民经济和国防建设的重大需求，建议了符合国家需求的学科前沿重大科学问题和重大战略方向。本项目关于土木工程建设与工程力学学科的发展战略研究，可为这些学科的发展提供重要的参考。 2100433B

我国投入大规模的人力财力到包括建筑结构、交通工程、海洋工程、岩土和地下工程、水利水电核能风能等基础设施建设中，它们的建设质量及其经济性、安全性和耐久性对于社会高速、稳定和持续发展至关重要。从理论和技术上确保在各种可能出现的环境荷载下基础设施的完整性，以支撑基础设施满足其功能需求是土木工程学科研究的重点。工程力学是力学与工程科学结合的学科分支，对各种可能出现的环境荷载下基础设施的完整性研究起着支撑的作用。本项目以土木工程中与工程力学相关的结合领域为重点，兼顾这两个领域相关方面的发展。本项目将回顾和展望新世纪这些学科领域国内外的发展，并重点回顾和展望近期我国在城市化进程、能源资源工程基础设施建设和防灾减灾等方面产生的对土木工程和工程力学学科发展的重大需求，特别跟踪2013-2014年国内外的重要进展，关注不断涌现的新技术及其带来的新科学问题和科学发现，对基础和应用基础研究进行发展战略的研究。

“未来10年中国学科发展战略”丛书是国家自然科学基金委员会和中国科学院学部历时两年多联合开展研究的重要成果，凝聚着600多位院士、专家的智慧和心血，对广大科技工作者洞悉学科发展规律、了解前沿领域和重点方向及开展科技创新等有重要的参考价值。对促进我国学科均衡、协调、可持续发展必将发挥积极作用。

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