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第1章 前言1

1.1 建筑材料的使用和发展史1

1.1.1 石器时代的栖息地1

1.1.2 河谷文明——永久性居住的第一步1

1.1.3 古埃及时期的建筑1

1.1.4 古希腊时期的建筑2

1.1.5 罗马时期的建筑2

1.1.6 早期工业化时期（18—19世纪）3

1.1.7 20世纪的建筑——高层钢结构／建筑物4

1.2 现代建筑中的高性能建筑材料5

1.3 高性能建筑材料的设计规范和规程7

1.4 本书的编排8

第2章 高性能混凝土（HPC）10

2.1 引言10

2.1.1 HPC的发展史10

2.1.2 HPC的定义10

2.1.3 HPC的组成和配比12

2.2 HPC的性能16

2.2.1 工作性16

2.2.2 强度16

2.2.3 应力-应变关系及弹性模量17

2.2.4 收缩19

2.2.5 徐变21

2.2.6 耐久性22

2.3 自密实混凝土（SCC）28

2.3.1 组成和配比29

2.3.2 测试方法31

2.3.3 自密实纤维增强混凝土（SCFRC）33

2.3.4 硬化SCC的特性34

2.4 HSC、HPC及SCC的规范和指南34

2.4.1 高强混凝土（HSC）的结构设计34

2.4.2 HPC的规范和指南35

2.4.3 SCC的规范和指南35

2.5 HPC的应用35

2.5.1 高层建筑35

2.5.2 青藏铁路37

2.5.3 桥梁37

2.6 SCC的应用38

2.7 结语40

第3章 高性能纤维增强水泥基复合材料（HPFRC）53

3.1 纤维增强水泥基（FRC）复合材料54

3.1.1 定义54

3.1.2 高性能纤维增强水泥基复合材料54

3.2 FRC复合材料的水泥基体和纤维57

3.2.1 水泥或胶凝材料基体57

3.2.2 用于水泥和混凝土的纤维59

3.2.3 微纤维61

3.2.4 纤维的几何特征62

3.3 FRC复合材料的力学性能及模型62

3.3.1 纤维增强水泥基和聚合物复合材料在力学模型上的关键区别62

3.3.2 简化模型和建模的几点假设63

3.3.3 单位体积和单位面积FRC的纤维含量64

3.3.4 拉力作用下FRC的基体发生初裂时的应力-应变关系65

3.3.5 FRC在未开裂状态下的弹性模量67

3.3.6 FRC开裂后的最大应力值68

3.3.7 FRC开裂后最大应力处的应变72

3.3.8 FRC的典型拔出曲线72

3.3.9 模拟理想化的FRC受拉行为72

3.3.10 拉力作用下FRC获得应变-硬化时的临界纤维体积分数73

3.3.11 弯矩作用下FRC获得挠曲-硬化时的临界纤维体积分数74

3.3.12 拉力作用下材料的表面能76

3.4 FRC在拉力、压力和弯矩作用下的试验现象77

3.5 FRC的应用80

3.5.1 典型的纤维用量和纤维体积分数82

3.5.2 FRC性能的发展83

3.6 结语84

第4章 高性能钢材与抗震建筑结构90

4.1 引言90

4.1.1 背景90

4.1.2 高性能钢材的结构设计规范91

4.2 高性能结构用钢92

4.2.1 热机械控制工艺钢材（TMCP）92

4.2.2 高性能钢板93

4.2.3 非TMCP高性能结构用钢板（Non-TMCP）94

4.3 钢板剪力墙结构系统94

4.3.1 未约束钢板剪力墙的基本行为94

4.3.2 钢板剪力墙抗震设计96

4.3.3 钢板剪力墙屈曲约束试验100

4.4 屈曲约束支撑结构系统104

4.4.1 屈曲约束支撑行为概述104

4.4.2 屈曲约束支撑结构的抗震设计105

4.4.3 含屈曲约束支撑结构试验110

4.5 钢板剪力墙与屈曲约束支撑在实际工程中的应用119

4.5.1 钢板剪力墙在建筑中的应用119

4.5.2 双核芯屈曲约束支撑在中国台湾省的应用实例119

第5章 先进纤维增强聚合物复合材料123

5.1 引言123

5.2 聚合物123

5.2.1 聚合物的种类123

5.2.2 聚合物的力学和物理性能126

5.3 纤维130

5.3.1 玻璃纤维130

5.3.2 碳纤维131

5.3.3 芳烃族聚酰胺纤维（芳烃基化聚酰胺）133

5.4 先进纤维增强热固性聚合物复合材料134

5.4.1 纤维／基体材料的相对性质134

5.4.2 生产工艺及其特性134

5.4.3 力学性能138

5.4.4 纤维取向139

5.4.5 耐久性139

5.5 黏结剂142

5.5.1 混凝土黏结剂142

5.5.2 钢构件黏结剂143

5.6 黏结前基体的表面处理工作144

5.7 纤维增强聚合物复合材料的工程应用145

5.7.1 “全FRP复合材料”结构145

5.7.2 使用FRP板对混凝土结构与钢结构的外部加固146

5.7.3 后张钢筋束147

5.7.4 表层嵌贴（NSM）FRP筋147

5.7.5 轴向压力下密闭RC构件中的FRP保护层147

5.7.6 混凝土结构内部筋148

5.7.7 代替RC桥面板的FRP桥面板148

5.8 其他148

第6章 砌体结构性能的改进155

6.1 砌体作为建筑围护结构155

6.1.1 水蒸气的控制156

6.1.2 室内环境（温度、湿度和噪声）的控制156

6.1.3 防止冰雹和大风杂物的损害158

6.1.4 抵抗或传递外加荷载158

6.1.5 抵抗或缓解不一致变形158

6.1.6 砌体作为建筑围护结构功能的总结159

6.2 砌体的建筑性能159

6.2.1 砌体的整体外观159

6.2.2 砌体的局部外观160

6.3 砌体的结构性能160

6.3.1 砌体结构导论160

6.3.2 强度与容许应力以及经验设计160

6.3.3 现行设计规范中的矛盾162

6.3.4 极端荷载作用下的砌体结构163

6.4 砌体结构的成本竞争力165

6.4.1 砌体的设计和规范成本165

6.4.2 砌块的生产成本166

6.4.3 砌块的施工成本166

6.4.4 砌体的结构成本167

6.4.5 业主承担的初期成本167

6.4.6 砌体建筑物的服役寿命周期成本167

6.4.7 砌体结构的环境成本168

6.4.8 小砌体市场的成本效益168

6.4.9 新市场中砌体的成本效益168

6.5 总结和建议169

6.5.1 总结169

6.5.2 关于砌体结构重点研究领域的建议169

第7章 土工合成材料——特性及应用173

7.1 引言173

7.2 土工布聚合物173

7.3 土工布类型173

7.3.1 无纺土工布174

7.3.2 有纺土工布174

7.4 土工合成材料的分类174

7.4.1 分类174

7.4.2 产品176

7.5 土工合成材料的功能176

7.6 指南和规范177

7.7 土工合成材料的应用178

7.7.1 排水和过滤中的应用178

7.7.2 道路工程中的应用179

7.7.3 稳固基础上斜坡的应用181

7.7.4 墙体中的应用184

7.7.5 水利工程中的应用184

7.7.6 侵蚀防治中的应用186

7.7.7 垃圾填埋场的应用188

7.7.8 废水处理中的应用189

7.8 结语191

第8章 涂层和密封材料193

8.1 简介193

8.2 测试方法198

8.2.1 样品制备198

8.2.2 试验室测试199

8.2.3 足尺试验206

8.3 液体在涂层混凝土中的传输模型207

8.3.1 物理模型208

8.3.2 薄膜模型（模型1）208

8.3.3 大体积模型（基于混凝土）209

8.3.4 模型验证212

8.4 结语214

第9章 智能材料与结构218

9.1 引言218

9.2 自感应材料218

9.2.1 自感应水泥基复合材料219

9.2.2 自感应聚合物基复合材料221

9.3 自激励材料225

9.4 自愈合材料225

9.5 外在智能材料和结构225

9.5.1 用光纤维感应225

9.5.2 用压电设备进行感应和激励226

9.5.3 用电致伸缩和磁致伸缩的设备激励226

9.5.4 用形状记忆材料激励226

9.5.5 用磁流变液体激励227

9.6 智能材料与结构的应用227

9.7 被动形状记忆合金（SMA）设备在结构振动控制中的应用227

9.7.1 概述227

9.7.2 SMA隔离装置228

9.7.3 SMA能量消耗装置228

9.8 主动SMA设备在结构振动控制中的应用230

9.8.1 SMA用于结构主动调频230

9.8.2 用超塑性SMA进行形状复原230

9.9 压电材料在结构健康监测中的应用231

9.9.1 阻抗法231

9.9.2 振动特性法231

9.9.3 Lamb波法234