現(xiàn)代高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

1　地震區(qū)鋼筋混凝土高層建筑
1.1　鋼筋混凝土高層建筑的演變
1.1.1　歷史背景
1.1.2　日本建筑中心的技術(shù)審查
1.1.3　鋼筋混凝土高層建筑的增多和新鋼筋混凝土項(xiàng)目
1.2　結(jié)構(gòu)布置
1.2.1　建筑平面
1.2.2　結(jié)構(gòu)體系
1.2.3　建筑立面
1.2.4　典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件
1.3　材料和施工
1.3.1　混凝土
1.3.2　鋼筋
1.3.3　預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用
1.3.4　鋼筋籠的預(yù)裝
1.3.5　受力鋼筋的搭接和錨固
1.3.6　混凝土澆注
1.3.7　施工管理
1.4　抗震設(shè)計
1.4.1　基本原理
1.4.2　設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和方法
1.4.3　設(shè)計地震荷載
1.4.4　要求的極限承載能力
1.4.5　第一階段設(shè)計
1.4.6　第二階段設(shè)計
1.4.6.1　極限承載能力的計算
1.4.6.2　主梁的延性
1.4.6.3　柱子強(qiáng)度和延性
1.4.6.4　梁柱節(jié)點(diǎn)
1.4.6.5　最低要求
1.4.6.6　預(yù)期的偶然事件
1.4.7　試驗(yàn)驗(yàn)證
1.5　地震反應(yīng)分析
1.5.1　線性分析
1.5.2　非線性集中質(zhì)量分析
1.5.3　非線性框架分析
1.5.4　輸入地震運(yùn)動
1.5.5　阻尼
1.5.6　反應(yīng)分析結(jié)果
1.6　今后的發(fā)展
1.6.1　促進(jìn)鋼筋混凝土高層建筑發(fā)展的因素
1.6.2　對更高強(qiáng)度材料的需求
2　新鋼筋混凝土項(xiàng)目
2.1　項(xiàng)目背景
2.2　項(xiàng)目目標(biāo)
2.3　項(xiàng)目的組織
2.4　結(jié)果簡介
2.4.1　為高強(qiáng)鋼筋混凝土進(jìn)行的材料開發(fā)
2.4.2　建筑標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
2.4.3　結(jié)構(gòu)性能評價的發(fā)展
2.4.4　結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展
2.4.5　新鋼筋混凝土建筑的可行性研究
2.5　結(jié)果的公布
3　新鋼筋混凝土材料
3.1　高強(qiáng)度混凝土
3.1.1　高強(qiáng)度混凝土的材料和配合比
3.1.1.1　水泥
3.1.1.2　骨料
3.1.1.3　化學(xué)添加劑
3.1.1.4　礦物添加劑
3.1.1.5　配合比設(shè)計
3.1.2　高強(qiáng)度混凝土性能
3.1.2.1　和易性
3.1.2.2　抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法
3.1.2.3　力學(xué)性能
3.1.2.4　干縮和徐變
3.1.2.5　耐久性
3.1.2.6　防火性能
3.2　高強(qiáng)度受力鋼筋
3.2.1　鋼筋委員會
3.2.2　高強(qiáng)度鋼筋的優(yōu)點(diǎn)和問題
3.2.3　新鋼筋與現(xiàn)行JIS的關(guān)系
3.2.4　高強(qiáng)鋼筋的建議標(biāo)準(zhǔn)
3.2.4.1　簡介
3.2.4.2　屈服強(qiáng)度
3.2.4.3　屈服平臺的應(yīng)變
3.2.4.4　屈服比
3.2.4.5　伸長率和彎曲性能
3.2.5　生產(chǎn)方法和化學(xué)組分
3.2.6　防火性和耐久性
3.2.6.1　高溫的影響
3.2.6.2　抗腐蝕性
3.2.7　鋼筋搭接
3.3　鋼筋混凝土的力學(xué)性能
3.3.1　粘結(jié)與錨固
3.3.1.1　梁筋在邊節(jié)點(diǎn)中的錨固
3.3.1.2　中間節(jié)點(diǎn)的粘結(jié)錨固
3.3.1.3　梁筋的受彎粘結(jié)抗力
3.3.2　橫向鋼筋
3.3.2.1　約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
3.3.2.2　橫向鋼筋應(yīng)力的上限
3.3.2.3　縱向鋼筋的壓曲
3.3.3　平面應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土受力性能
3.3.3.1　素混凝土板的雙軸加載試驗(yàn)
3.3.3.2　平面剪力作用下鋼筋混凝土板的試驗(yàn)
4　新鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件
4.1　引　言
4.2　梁和柱
4.2.1　屈服后梁的粘結(jié)劈裂破壞
4.2.2　板對梁抗彎性能的影響
4.2.3　屈服后柱子的變形性能
4.2.4　雙向受彎時的柱子
4.2.5　高軸壓時柱子的豎向劈裂
4.2.6　柱子的抗剪強(qiáng)度
4.2.7　梁的抗剪強(qiáng)度
4.3　墻
4.3.1　剪壓破環(huán)型墻的抗彎強(qiáng)度
4.3.2　雙向加載時墻的變形能力
4.3.3　高墻的抗剪切強(qiáng)度
4.4　梁柱節(jié)點(diǎn)
4.4.1　梁柱中間節(jié)點(diǎn)的粘結(jié)
4.4.2　雙向加載下三維節(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度
4.4.3　邊柱節(jié)點(diǎn)的抗剪性能
4.4.4　底層柱和基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度的差異
4.5　結(jié)構(gòu)性能評價的方法
4.5.1　梁的恢復(fù)力特性
4.5.1.1　初始剛度
4.5.1.2　受彎開裂
4.5.1.3　屈服變形
4.5.1.4　抗彎強(qiáng)度
4.5.1.5　位移限值
4.5.1.6　等效粘滯阻尼
4.5.2　柱子的變形能力
4.5.2.1　彎壓破壞
4.5.2.2　沿縱筋的粘結(jié)劈裂
4.5.2.3　屈服后塑性鉸區(qū)的剪切破壞
4.5.2.4　梁和柱的剪切強(qiáng)度
4.5.3　墻的抗彎強(qiáng)度
4.5.4　梁柱節(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度
4.5.5　第一層柱子與基礎(chǔ)的連接
4.5.5.1　承載應(yīng)力
4.5.5.2　劈裂應(yīng)力
4.5.5.3　增強(qiáng)
4.6　結(jié)束語
5　有限元分析
5.1　有限元方法的基本原理
5.2　有限元方法和鋼筋混凝土
5.2.1　鋼筋混凝土有限元分析的歷史
5.2.2　鋼筋混凝土的模型化
5.2.2.1　二維分析和三維分析
5.2.2.2　混凝土模擬
5.2.2.3　鋼筋的模擬
5.2.2.4　裂縫的模擬
5.2.2.5　對鋼筋和混凝土粘結(jié)的模擬
5.3　使用高強(qiáng)度材料的鋼筋混凝土構(gòu)件的有限元法
5.4　采用高強(qiáng)度材料的鋼筋混凝土構(gòu)件的對比分析
5.4.1　梁、板和剪力墻的對比分析
5.4.2　材料本構(gòu)關(guān)系
5.4.2.1　混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線
5.4.2.2　開裂混凝土抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)
5.4.2.3　混凝土的約束效應(yīng)
5.4.2.4　混凝土的雙軸效應(yīng)
5.4.2.5　混凝土的受拉硬化
5.4.2.6　開裂截面的剪切剛度
5.4.2.7　開裂強(qiáng)度
5.4.2.8　鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
5.4.2.9　鋼筋的銷栓作用
5.4.2.10　粘結(jié)特性
5.4.3　分析模型和分析結(jié)果
5.4.3.1　梁試件的分析
5.4.3.2　板試件的分析
5.4.3.3　剪力墻的分析
5.4.3.4　結(jié)論
5.5　高強(qiáng)度梁的有限元參數(shù)分析
5.5.1　目的和方法
5.5.2　剪切鋼筋率的影響
5.5.3　ρwσwy一定時混凝土約束模型的影響
5.5.4　結(jié)論
5.6　高強(qiáng)柱子的有限元參數(shù)分析
5.6.1　目的和方法
5.6.2　分析結(jié)果
5.6.3　結(jié)論
5.7　高強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的有限元參數(shù)分析
5.7.1　目的和方法
5.7.2　試驗(yàn)和分析結(jié)果的比較
5.7.3　參數(shù)分析的結(jié)果
5.7.4　結(jié)論
5.8　高強(qiáng)度墻的有限元參數(shù)分析
5.8.1　目的和方法
5.8.2　研究簡介
5.8.3　分析結(jié)果及討論
5.9　高強(qiáng)度板的有限元參數(shù)分析
5.9.1　目的和方法
5.9.2　分析結(jié)果和總結(jié)
6　結(jié)構(gòu)設(shè)計原理
6.1　新鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計指針的特點(diǎn)
6.1.1　三階段抗震設(shè)計
6.1.2　設(shè)計地面運(yùn)動的建議
6.1.3　雙向和豎向地震運(yùn)動
6.1.4　所需要的安全性的分類
6.1.5　材料強(qiáng)度的變化及強(qiáng)度評價的準(zhǔn)確性
6.1.6　基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及土-結(jié)構(gòu)相互作用
6.2　抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
6.2.1　設(shè)計地震烈度
6.2.2　設(shè)計側(cè)移限值
6.2.3　設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
6.3　設(shè)計地震運(yùn)動
6.3.1　地震運(yùn)動的特性
6.3.2　新鋼筋混凝土設(shè)計采用的地震運(yùn)動
6.3.3　與建筑基本法的關(guān)系
6.4　結(jié)構(gòu)的模型化
6.4.1　結(jié)構(gòu)的模型化
6.4.2　模型和地震運(yùn)動的關(guān)系
6.4.2.1　固定基底模型
6.4.2.2　側(cè)移-轉(zhuǎn)動模型
6.4.2.3　土-基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)相互作用模型
6.5　構(gòu)件的恢復(fù)力特性
6.5.1　可靠強(qiáng)度和上限強(qiáng)度
6.5.2　構(gòu)件模擬
6.5.3　滯回規(guī)律
6.6　抗震設(shè)計的方向
6.6.1　任意方向的設(shè)計力
6.6.2　雙向地震輸入
6.6.3　豎向地震作用的影響
6.7　基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)
6.8　設(shè)計例子
6.8.1　60層框架住宅建筑
6.8.2　40層雙筒及核心筒辦公樓建筑
6.8.2.1　雙筒結(jié)構(gòu)
6.8.2.2　核心筒結(jié)構(gòu)
6.8.3　中等高度辦公樓(15層墻-框架，15層空間框架，25層空間框架)
7　地震反應(yīng)分析
7.1　抗震設(shè)計中的地震反應(yīng)分析
7.2　結(jié)構(gòu)模型
7.2.1　三維框架模型
7.2.2　二維框架模型
7.2.3　多質(zhì)點(diǎn)模型
7.2.4　土-結(jié)構(gòu)模型
7.3　桿件模型
7.3.1　梁的單分量模型
7.3.2　柱子的多軸彈簧模型
7.3.3　墻模型
7.4　單自由度體系的非線性反應(yīng)
7.4.1　基于位移的設(shè)計方法
7.4.2　非線性反應(yīng)與線性反應(yīng)的相關(guān)性
7.5　數(shù)值分析
7.5.1　運(yùn)動方程的數(shù)值分析
7.5.2　不平衡力的釋放
8　新鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工
8.1　簡介
8.2　足尺寸的施工試驗(yàn)
8.2.1　目的
8.2.2　施工試驗(yàn)梗概
8.2.3　混凝土配合比
8.2.4　鋼筋施工
8.2.5　混凝土施工
8.2.5.1　新混凝土
8.2.5.2　柱子試件的施工
8.2.5.3　框架試件的施工
8.2.5.4　內(nèi)部溫度的測試
8.2.5.5　強(qiáng)度發(fā)展
8.2.5.6　框架試件的裂縫觀測
8.2.6　結(jié)論
8.3　新鋼筋混凝土的施工標(biāo)準(zhǔn)
8.3.1　一般條文
8.3.2　鋼筋
8.3.3　模板
8.3.4　混凝土
8.3.4.1　簡介
8.3.4.2　混凝土質(zhì)量
8.3.4.3　材料
8.3.4.4　配合比
8.3.4.5　混凝土的制作
8.3.4.6　澆注和表面抹灰
8.3.4.7　養(yǎng)護(hù)
8.3.4.8　抗壓強(qiáng)度的檢測
9　可行性分析與建筑物實(shí)例
9.1　可行性研究
9.1.1　高層板柱建筑
9.1.1.1　帶核心墻體的高層板柱住宅
9.1.1.2　帶曲線墻體的高層板柱住宅
9.1.2　巨型結(jié)構(gòu)
9.1.2.1　OP200直線型
9.1.2.2　OP300直線型
9.1.2.3　OP300錐型
9.1.2.4　BR200 K支撐型
9.1.2.5　BR200 D支撐型
9.1.2.6　BR300 X支撐型
9.1.2.7　結(jié)束語
9.1.3　熱力發(fā)電站的箱形柱結(jié)構(gòu)
9.2　建筑物實(shí)例