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《现代建筑材料与结构设计：面向可持续发展的工程实践》 图书简介 本书深入探讨了当代建筑行业中材料科学的最新进展与结构设计的先进理念，旨在为土木工程、建筑学及相关领域的专业人士和学生提供一本全面、前沿且高度实用的参考手册。全书紧密围绕“可持续性”、“高性能化”和“数字化集成”三大核心主题展开，系统梳理了从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 第一部分：高性能建筑材料的革新与应用 本部分着重于突破传统材料的性能瓶颈，聚焦于面向未来挑战的新型材料技术。 第一章：先进混凝土技术与低碳化实践 本章详细剖析了高性能混凝土（HPC）和超高性能混凝土（UHPC）的微观结构、配合比设计与力学性能。重点介绍了如何利用纳米材料（如纳米二氧化硅、碳纳米管）提升混凝土的强度、韧性及耐久性。同时，针对全球日益严峻的碳排放问题，深入阐述了低碳水泥（如地聚合物水泥、熟料替代品）的研发进展、规模化应用的技术瓶颈与经济性分析。内容涵盖了自修复混凝土的机理研究、预应力技术在UHPC构件中的应用案例，以及极端环境下（如海洋、高寒地区）混凝土的防护措施。 第二章：结构钢材的演进与应用 本章聚焦于高强度钢材、耐候钢以及新型复合钢材的发展。详述了Q550以上级别钢材的冶金工艺、焊接性能与疲劳特性。特别关注了现代工程对钢材韧性和抗火性的高要求，系统对比了不同防火涂层和被动防火体系的性能指标和施工标准。对于钢结构中的连接技术，本章提供了详尽的螺栓连接和焊接工艺的规范性指导，并引入了基于实时监测的钢结构健康评估方法。 第三章：可持续与功能性外围护材料 建筑围护结构是决定建筑能耗的关键。本章全面梳理了新一代保温隔热材料，包括真空绝热板（VIP）、气凝胶复合材料，并对比了其热工性能、成本效益和环境足迹。针对幕墙系统，深入探讨了智能调光玻璃、光伏集成建筑（BIPV）的结构集成技术、气密性与水密性的设计标准，以及先进涂层技术在提升立面耐久性和反射率方面的应用。 第二章：面向韧性的结构设计理论与方法 本部分将理论分析与工程实践紧密结合，探讨如何设计出既经济高效又具备优异抗灾能力的结构体系。 第四章：多高层与超高层结构体系优化 本章详细阐述了巨型框架、伸臂桁架、核心筒-伸臂桁架等复杂超高层结构体系的力学机理与分析方法。侧重于非线性分析在评估结构在强风和地震作用下行为中的应用。内容包括：基于性能的目标设计（Performance-Based Design, PBD）的流程、风洞试验数据的工程化应用，以及结构阻尼器（粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器）在控制层间位移中的优化配置策略。 第五章：地震工程与隔减震技术 本章系统介绍了现代抗震设计理论，从传统的抗力设计方法过渡到基于性能的抗震设计。重点解析了基础隔震技术（如叠层橡胶支座、摩擦摆支座）和主体隔减震技术（如调谐质量阻尼器TMD、附加阻尼器）的设计参数选取、非线性动力反应分析及工程实例验证。讨论了复杂场地条件对地震动输入的影响及场地效应的精确模拟。 第六章：结构数字化设计与建造集成 本章探讨了信息技术在结构工程中的深度融合。BIM（建筑信息模型）在结构设计、施工模拟与运维管理中的集成应用是核心内容。详细介绍了参数化设计工具在复杂节点优化中的应用，以及激光扫描技术在施工质量控制和既有结构评估中的作用。同时，展望了利用有限元模型与实时传感器数据进行结构健康监测（SHM）与状态评估的前沿技术。 第三部分：工程环境控制与能源效率 本部分关注结构与其所处环境的相互作用，特别是如何通过精细化设计实现建筑的绿色运营。 第七章：结构抗火性能与热工耦合分析 本章超越了传统的简化火灾模型，深入探讨了结构构件在火灾过程中的热-力耦合响应。介绍了国际标准火灾曲线和结构构件的升温速率、强度退化模型。针对钢-混凝土组合结构，详细分析了防火保护层的热工效应和粘结性能的维持。内容还包括了基于性能的抗火设计（PBFD）在复杂结构，如隧道、化工设施中的应用规范。 第八章：结构与能源效率的协同设计 本章探讨了结构设计决策对建筑整体能耗的影响。分析了结构体系对自然采光、通风路径的潜在约束，以及如何通过优化结构布局（如加大柱网跨度、调整楼层高度）来适应辐射制冷/供暖系统或自然通风策略。引入了建筑物理模拟工具在评估不同结构形态下的室内热舒适度和能耗的综合分析案例。 第九章：既有结构评估、改造与寿命管理 面对大量老旧建筑的更新需求，本章提供了系统性的评估和加固技术。内容包括：无损检测技术（如超声波、红外热成像、地质雷达）在识别内部缺陷中的应用，以及新型加固材料（如FRP、高强碳纤维）在提升结构承载力、抗震能力中的应用规范与施工要点。同时，阐述了基于可靠性理论的结构寿命预测与剩余寿命管理策略。 结语 本书的编写风格严谨，逻辑清晰，不仅涵盖了现行国家及国际工程规范的核心要求，更前瞻性地引入了面向未来的技术趋势。书中配有大量精心绘制的工程图示、性能曲线图表以及详尽的算例分析，确保读者能够将理论知识迅速转化为解决实际工程问题的能力。本书是建筑工程领域从业者提升专业素养、应对复杂挑战的必备工具书。
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