混凝土結構統一理論
鋼筋混凝土結構用脆性混凝土與柔性鋼筋的完美結合，充分體現了剛柔相濟的哲學，締造了人類改造自然、創造發展的歷史，提升了人類抵御災害、保護生命財產的能力，發展了幾乎無限的生產與生活空間。
混凝土結構要承受各種應力和應變，四種基本作用分別是彎曲、軸向作用、剪切和扭轉。在不同條件下，四種基本作用會以單獨或組合的形式作用在結構上，并對結構產生截然不同的影響。在四種基本作用中，軸向作用和彎曲屬于一維問題，這一問題在20世紀60年代前研究較多，至1963年極限強度設計方法寫入美國混凝土協會（American?Concrete?Institute，ACI）建筑規范時，這一問題已經基本得到解決。剪切和扭轉是二維和三維問題，20世紀50年代至21世紀初期，這兩類復雜問題得到了深入研究。
1993年，徐增全教授出版了《鋼筋混凝土統一理論》一書，書中闡述了混凝土統一理論的五種模型：①用于局部區域設計的拉-壓桿模型；②用于預測四種受力形態下構件極限承載力的平衡（塑性）桁架模型；③基于線性和非線性理論用于分析彎曲和軸向作用的伯努利協調桁架模型；④基于線性理論用于分析剪切和扭轉作用的莫爾協調桁架模型；⑤基于非線性理論用于分析剪切和扭轉作用的軟化桁架模型。
1993年首次提出的統一理論對鋼筋混凝土基本單元體的分析模型發展具有里程碑意義。但軟化桁架分析模型無法完全適用于整體結構有限元分析，因而其阻礙了對混凝土結構整體力學性能進行科學預測的最終目標。
1995年，通過在休斯敦大學的萬能平面板測試儀上安裝10通道電液伺服控制系統，實現了試驗過程的位移控制，為建立更先進的材料本構模型奠定了堅實基礎，推進了剪切和扭轉作用下非線性理論的發展。試驗能力的提升開辟了全新的研究領域。
首先，加深了對開裂混凝土泊松比影響以及單、雙軸受力性能差異的理解。這套試驗設備真正實現了位移控制加載，使得休斯敦大學的研究者根據混凝土彌散開裂理論提出了兩個徐朱比系數，為軟化膜模型奠定了理論基礎，并發展成為混凝土統一理論中用來分析剪切和扭轉作用的第六個非線性分析模型。
其次，試驗能力的提升推動了固定角剪切理論的發展，該理論可預測混凝土材料對受剪承載力的貢獻（Vc），因而要好于轉角剪切理論。從1995年開始，根據彌散開裂理論和混凝土軟化系數，提出了更為合理的剪切模量，使得固定角剪切理論逐漸發展成為一個相對成熟的分析方法。盡管“固定角”一詞未能成為該模型的用語，但并不能改變軟化膜模型是基于新的固定角剪切理論這一事實。
最后，試驗能力的提升使我們獲得了剪切作用下應力-應變曲線的下降段，以及反復剪切荷載作用下的滯回曲線，由此建立了循環荷載作用下開裂鋼筋混凝土的本構關系。由這些本構關系，構建了循環軟化膜模型，開啟了通過膜單元預測地震和其他動荷載作用下結構力學性能的大門。
混凝土結構可簡化為承受彎矩或軸力的一維纖維單元及承受平面內剪應力和正應力的平面膜單元，整體結構受力性能的預測可以通過整合一維和平面結構單元的性能來實現。當然，這種分析方法要依賴于現今計算機的超級計算能力和諸如非線性有限元仿真分析方法等解析及數值工具的快速發展。
在過去的10年里，混凝土結構等非線性結構性能預測的有限元分析方法得到了快速發展。OpenSees作為一款在過去10年中發展起來的非線性有限元分析程序，其應用十分便捷。通過在OpenSees分析平臺上構建混凝土單元的循環軟化膜本構模型（CSMM），休斯敦大學開發了混凝土結構的有限元模擬程序SCS。該程序可以分析靜載、循環荷載和動荷載作用下，由一維框架單元和平面墻單元組成的鋼筋混凝土結構力學性能。
《混凝土結構統一理論》中所闡述的混凝土結構統一理論不僅包含鋼筋混凝土在彎矩、軸力、剪力和扭矩作用下的統一設計方法，而且包含集成的一維和平面單元模型，用以揭示由框架和剪力墻組成的整體結構真實力學性能。這也是本書書名“混凝土結構統一理論”的真正內涵，是推動鋼筋混凝土統一理論向前邁出實質性的一大步。
最后，本書給出了科學嚴謹的統一理論，用于設計鋼筋混凝土結構和基礎設施，實現安全性與經濟性的最佳平衡。僅在美國，混凝土建設領域的投資即達一年兩千億美元。準確地說，這項工作在減輕地震、颶風和其他自然或人為災害對人類所造成損害方面的價值是不可估量的。
從鋼筋混凝土結構技術的應用開始，科學家和科研工作者們就從未停止過探究更準確設計理論、總結更適用設計方法的努力。在杰出的成果中，休斯敦大學著名教授、哈爾濱工業大學杰出校友徐增全教授的《混凝土結構統一理論》，無疑是標志性成果之一，可以作為幫助科研工作者和工程師們更準確理解自己工作價值的一本必讀好書。
——王鳳來，譯者的話
本文摘編自（美）徐增全、（美）莫怡隆著，王鳳來、張孝存、朱飛譯《混凝土結構統一理論》（Unified?theory?of?concrete?structures，北京：科學出版社，2016）一書“序言”，有刪減。
《混凝土結構統一理論》共10章，主要內容包括緒論、平衡（塑性）桁架模型、彎矩和軸向荷載共同作用、剪切的基本原理、轉角剪切理論、固定角剪切理論、扭轉、受剪梁、框架和剪力墻的有限元建模、SCS程序在剪力墻結構中的應用。本書可供從事土木工程領域研究的科技人員及高等院校相關專業的研究生和高年級本科生參考使用。
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