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內(nèi)容簡介

　　建筑行業(yè)是我國積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和目標(biāo)的重點領(lǐng)域。建筑設(shè)計階段所確定的建筑材料、建造方式及運行性能，對建筑全生命周期近90%的碳排放有著直接或間接的影響。由此可見，建筑節(jié)能降碳設(shè)計是推動建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。本書以我國廣泛應(yīng)用的混凝土結(jié)構(gòu)為對象，從隱含碳排放計算方法、碳排放指標(biāo)特征、碳排放預(yù)測模型，以及材料、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的低碳設(shè)計這四個維度進行闡述，旨在為混凝土建筑的低碳設(shè)計與評價提供有效指導(dǎo)。本書共7章，在分析建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀、相關(guān)政策與標(biāo)準建設(shè)，以及國內(nèi)外研究情況的基礎(chǔ)上，綜合運用生命周期評價、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、機器學(xué)習(xí)、智能優(yōu)化算法和統(tǒng)計概率分析等交叉學(xué)科知識，系統(tǒng)地闡述了混凝土建筑隱含碳排放計算方法，基于工程大數(shù)據(jù)分析了隱含碳排放指標(biāo)的統(tǒng)計特性與影響因素，提出了早期設(shè)計階段的碳排放強度智能預(yù)測模型，并通過理論研究和工程實例建立了混凝土材料、構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的低碳設(shè)計方法。本書結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容豐富，理論與實踐相結(jié)合，可供土木工程等相關(guān)專業(yè)的高等院校、科研單位及建筑企業(yè)的相關(guān)人員參考，尤其適合從事建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能降碳設(shè)計等研究與工程實踐的研究生和技術(shù)人員使用。

作者簡介

　　張孝存（1990—），工學(xué)博士，寧波大學(xué)土木工程與地理環(huán)境學(xué)院副教授，智能建造研究所所長。本碩博畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師。主要從事低碳建筑結(jié)構(gòu)與可持續(xù)、智能設(shè)計與建造、碳排放計量評價等相關(guān)研究工作。主持國家自然科學(xué)基金等縱向科研項目7項，承擔(dān)橫向課題等10余項。主編浙江省“十四五”普通高等教育本科規(guī)劃教材《建筑工程碳排放計量》，副主編教材3部。出版譯注《混凝土結(jié)構(gòu)統(tǒng)一理論》。發(fā)表相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文40余篇，其中以第一/通訊作者在國際期刊發(fā)表高水平SCI論文25篇，ESI高被引論文1篇，引用千余次。參編國家、地方及團體標(biāo)準6部。王鳳來（1971—），工學(xué)博士，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博導(dǎo)，黑龍江省工程勘察設(shè)計大師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，砌體結(jié)構(gòu)專家?，F(xiàn)任哈爾濱工業(yè)大學(xué)混凝土及砌體結(jié)構(gòu)研究中心主任。在寒地綠色低碳建筑與結(jié)構(gòu)成套技術(shù)等領(lǐng)域取得重大成果且實施了轉(zhuǎn)化落地。主持并完成“十一五”“十二五”十三五”國家重點研發(fā)計劃項目及課題；主持黑龍江省重大科技成果轉(zhuǎn)化項目、中國工程院咨詢項目等數(shù)十項科研課題。出版專著、譯著及教材等7本，主編及參編國家、省級、行業(yè)標(biāo)準17本，發(fā)表論文170余篇，授權(quán)專利88項（其中發(fā)明專利19項）；研究成果獲黑龍江省科學(xué)技術(shù)進步一等獎、二等獎各一項（排名第1）、黑龍江省科學(xué)技術(shù)獎科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化一等獎（排名第1）、標(biāo)準科技創(chuàng)新獎一等獎（排名第1）、中國房地產(chǎn)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎（排名第1），參與獲得華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎、二等獎各一項。劉凱華（1990—），工學(xué)博士，廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院副教授，土木工程系副主任。本碩博畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，主要從事混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、建筑固廢資源化、智能建造等方向研究。主持國家及省部級縱向科研項目3項，參與國家重點研發(fā)計劃子課題及企業(yè)委托橫向項目10余項。參編教材《混凝土及砌體結(jié)構(gòu)》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》《建筑工程碳排放計量》等，發(fā)表領(lǐng)域研究論文30余篇，其中以第一/通訊作者發(fā)表高水平SCI論文20余篇。擔(dān)任中國土木工程學(xué)會綠色建造與運維分會理事，全國高等教育自學(xué)考試指導(dǎo)委員會土木水利礦業(yè)環(huán)境類專業(yè)委員會委員等。

圖書目錄

前言
第1章概述1
1．1建筑碳排放現(xiàn)狀1
1．1．1全球碳排放趨勢1
1．1．2建筑領(lǐng)域碳排放2
1．2相關(guān)政策與標(biāo)準建設(shè)3
1．2．1國際政策3
1．2．2國內(nèi)政策6
1．2．3標(biāo)準建設(shè)8
1．3國內(nèi)外研究情況10
1．3．1建筑碳排放計算方法10
1．3．2建筑碳排放案例研究18
1．3．3混凝土建筑低碳設(shè)計24
1．4研究路線圖28
本章小結(jié)29
第2章混凝土建筑隱含碳排放計算方法31
本章導(dǎo)讀31
2．1理論框架32
2．1．1一般程序32
2．1．2功能單位32
2．1．3系統(tǒng)邊界32
2．1．4計算方法35
2．1．5數(shù)據(jù)來源36
2．1．6結(jié)果解釋36
2．2基于物料消耗的碳排放計算37
2．2．1計算方法37
2．2．2碳排放因子40
2．3基于分項工程的碳排放計算43
2．3．1計算方法43
2．3．2綜合碳排放指標(biāo)45
2．4計算不確定性評價53
2．4．1不確定性來源53
2．4．2評價方法概述53
2．4．3數(shù)據(jù)概率模型53
2．4．4不確定性分析56
2．5算例分析58
2．5．1算例概況58
2．5．2碳排放計算61
2．5．3不確定性水準62
本章小結(jié)66
第3章混凝土建筑隱含碳排放指標(biāo)特征67
本章導(dǎo)讀67
3．1統(tǒng)計方法概述68
3．1．1系統(tǒng)邊界68
3．1．2指標(biāo)計算68
3．1．3統(tǒng)計分析70
3．1．4數(shù)據(jù)清洗71
3．2高層建筑指標(biāo)特征72
3．2．1建筑樣本概況72
3．2．2碳排放強度分析74
3．2．3材料貢獻度分析76
3．2．4影響因素分析78
3．2．5降碳潛力分析81
3．2．6主要結(jié)論82
3．3低層與多層建筑指標(biāo)特征82
3．3．1建筑樣本概況82
3．3．2碳排放強度分析85
3．3．3影響因素分析86
3．3．4材料貢獻度分析88
3．3．5系統(tǒng)邊界情景分析89
3．3．6線性回歸模型90
3．3．7主要結(jié)論93
本章小結(jié)94
第4章混凝土建筑隱含碳排放預(yù)測模型95
本章導(dǎo)讀95
4．1回歸分析基礎(chǔ)96
4．1．1回歸分析方法96
4．1．2預(yù)測模型框架99
4．2數(shù)據(jù)集與特征篩選100
4．2．1數(shù)據(jù)清洗100
4．2．2類型轉(zhuǎn)換103
4．2．3特征篩選105
4．2．4多重共線性106
4．3機器學(xué)習(xí)算法107
4．3．1概述107
4．3．2常用算法介紹108
4．3．3交叉驗證技術(shù)116
4．3．4超參數(shù)調(diào)優(yōu)技術(shù)118
4．3．5模型性能評價120
4．3．6模型解釋121
4．4實例分析122
4．4．1數(shù)據(jù)處理122
4．4．2模型構(gòu)建124
4．4．3性能對比125
4．4．4模型解釋129
4．4．5主要結(jié)論與建議131
本章小結(jié)132
第5章混凝土材料的低碳設(shè)計133
本章導(dǎo)讀133
5．1混凝土配合比134
5．1．1基本概念134
5．1．2傳統(tǒng)設(shè)計方法136
5．2配合比智能設(shè)計算法140
5．2．1目標(biāo)函數(shù)140
5．2．2約束條件142
5．2．3智能優(yōu)化算法142
5．2．4最優(yōu)解決策145
5．3混凝土強度預(yù)測模型146
5．3．1數(shù)據(jù)篩選146
5．3．2材料性能預(yù)測模型147
5．3．3模型性能評價148
5．4配合比優(yōu)化設(shè)計實例149
5．4．1特征描述149
5．4．2模型選擇150
5．4．3設(shè)計結(jié)果155
5．4．4主要結(jié)論158
本章小結(jié)158
第6章混凝土構(gòu)件的低碳設(shè)計160
本章導(dǎo)讀160
6．1優(yōu)化設(shè)計模型161
6．1．1問題描述161
6．1．2目標(biāo)函數(shù)163
6．1．3約束條件164
6．2優(yōu)化算法166
6．2．1最優(yōu)解決策166
6．2．2遺傳算法168
6．3框架柱算例分析172
6．3．1模型構(gòu)建172
6．3．2算例概況174
6．3．3優(yōu)化設(shè)計結(jié)果176
6．3．4材料強度的影響176
6．3．5軸壓比和偏心距的影響177
6．3．6抗震等級的影響178
6．4簡支梁算例分析179
6．4．1模型構(gòu)建179
6．4．2算例概況181
6．4．3優(yōu)化設(shè)計結(jié)果182
6．4．4設(shè)計參數(shù)的影響184
6．4．5環(huán)境類別的影響185
6．4．6碳排放因子的影響186
6．4．7荷載效應(yīng)的影響187
6．5連續(xù)梁算例分析188
6．5．1模型構(gòu)建188
6．5．2算例概況189
6．5．3基準情景優(yōu)化設(shè)計結(jié)果191
6．5．4考慮不確定性的優(yōu)化結(jié)果192
6．5．5設(shè)計參數(shù)分析195
6．5．6優(yōu)化設(shè)計建議196
本章小結(jié)198
第7章混凝土結(jié)構(gòu)的低碳設(shè)計199
本章導(dǎo)讀199
7．1對比設(shè)計法200
7．1．1基本步驟200
7．1．2目標(biāo)范圍201
7．1．3評估指標(biāo)201
7．1．4貢獻度分析204
7．1．5敏感性分析205
7．2結(jié)構(gòu)體系對比實例208
7．2．1低層建筑結(jié)構(gòu)208
7．2．2多層建筑結(jié)構(gòu)217
7．2．3高層建筑結(jié)構(gòu)224
7．3優(yōu)化設(shè)計法227
7．3．1混合式優(yōu)化框架227
7．3．2優(yōu)化算法229
7．4框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化算例231
7．4．1設(shè)計資料231
7．4．2初始結(jié)構(gòu)方案碳排放分析231
7．4．3單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計245
7．4．4雙目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計250
本章小結(jié)252
參考文獻253