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內(nèi)容簡介

　　地震是人類需要面臨的自然災(zāi)害之一。由于其隨機(jī)性和突發(fā)性，地震難以準(zhǔn)確預(yù)測，往往造成災(zāi)難的性后果。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法是依靠增加結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度、變形能力來抗震的，在建筑可能遭遇的大震下，允許結(jié)構(gòu)發(fā)生較大程度的損傷。近年來發(fā)生在新西蘭、日本、中國等國家的大地震表明，即使可以做到結(jié)構(gòu)大震不倒，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷仍然導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)成為站立的廢墟，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著控制技術(shù)的興起，建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域出現(xiàn)了將地震荷載的輸入能量集中于特殊裝置從而控制結(jié)構(gòu)損傷，提升抗震韌性的概念。本書針對剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，從理論、設(shè)計(jì)、模擬和試驗(yàn)方面介紹了新型抗震韌性提升技術(shù)。由以下內(nèi)容構(gòu)成：上篇（第1~7章）為抗震韌性剪力墻結(jié)構(gòu)，從改善混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)抗震韌性出發(fā)，創(chuàng)新性地提出了混凝土夾心剪力墻，對夾心剪力墻進(jìn)行了彈性力學(xué)分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬；在此基礎(chǔ)上，提出了適用于裝配式混凝土夾心剪力墻的剛性和耗能連接方式，開展了裝配式混凝土夾心剪力墻墻體和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和力學(xué)性能分析；最后分別對剛性連接和摩擦耗能連接裝配式混凝土夾心剪力墻結(jié)構(gòu)提出了抗震設(shè)計(jì)方法，并分別針對各設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)算例進(jìn)行了驗(yàn)證。下篇（第8~12章）為抗震韌性框架結(jié)構(gòu)，為增強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)抗震韌性，提升自復(fù)位技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，首先提出并分析了一種新型旋轉(zhuǎn)自復(fù)位節(jié)點(diǎn)，探討其受力特點(diǎn)和抗震性能，通過試驗(yàn)驗(yàn)證其優(yōu)良的滯回性能，并提出變剛度自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路；然后，設(shè)計(jì)了一種新型自復(fù)位支撐，并通過理論和試驗(yàn)研究驗(yàn)證其在不同荷載條件下的力學(xué)性能，尤其是在大震下控制位移響應(yīng)的能力；對比分析現(xiàn)有的等效線性化方法，提出一種新方法用于預(yù)測旗幟型滯回行為的非線性響應(yīng)，并通過動力時(shí)程分析驗(yàn)證其優(yōu)于傳統(tǒng)方法的預(yù)測精度；最終，通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析，驗(yàn)證了新型自復(fù)位框架結(jié)構(gòu)體系的有效性和應(yīng)用潛力，為抗震韌性框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本書適用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員及高等院校土木工程專業(yè)教師和研究生。

作者簡介

　　郭彤，東南大學(xué)首席教授、二級教授、美國土木工程師學(xué)會會士（ASCE Fellow）、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、青年長江學(xué)者、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、江蘇省特聘教授?，F(xiàn)任東南大學(xué)土木工程學(xué)院院長、長大橋梁安全長壽與健康運(yùn)維全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。主要從事結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估與性能提升領(lǐng)域的研究，包括結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與狀態(tài)評估、新型抗震結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)振動控制等。連續(xù)入選愛思唯爾中國高被引學(xué)者、斯坦福全球前2%頂尖科學(xué)家榜單。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2項(xiàng)）、國家自然科學(xué)基金（7項(xiàng)）等30余項(xiàng)科研項(xiàng)目。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇（SCI論文250篇），獲國家發(fā)明專利授權(quán)50余件（美國、澳大利亞專利3件），主編/參編著作4部、國家/行業(yè)/省級標(biāo)準(zhǔn)15部。獲國家科技進(jìn)步二等獎2項(xiàng)、省部級科技一等獎3項(xiàng)、國家級行業(yè)學(xué)會科技特/一等獎3項(xiàng)、日內(nèi)瓦國際發(fā)明博覽會金獎和特別金獎等。擔(dān)任10余種SCI和中文頂級期刊副主編/編委。徐剛，東南大學(xué)副研究員（教學(xué)科研）。主要從事土木工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)安全與韌性提升領(lǐng)域的研究，包括建筑結(jié)構(gòu)抗震性能評估與新型抗震韌性結(jié)構(gòu)體系研發(fā)等。主持國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目子課題、中國博士后基金特別資助和面上資助等10余項(xiàng)項(xiàng)目。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇（SCI論文45篇），獲國家發(fā)明專利授權(quán)10余件（國際專利2件），參編行標(biāo)/團(tuán)標(biāo)5部。獲國家級行業(yè)學(xué)會科技一等獎（3項(xiàng)）、巴黎國際發(fā)明展金獎和日內(nèi)瓦國際發(fā)明展銀獎等，入選全國工程建設(shè)行業(yè)杰出青年、首屆江蘇省“U35攀峰—U35探索”人選、江蘇省青年科技人才托舉工程、國家資助博士后計(jì)劃和江蘇省卓越博士后計(jì)劃等。擔(dān)任7種中英文期刊編委/青年編委/客座編輯。李愛群，北京建筑大學(xué)首席教授、東南大學(xué)特聘教授，國家級教學(xué)名師、國家杰出青年基金獲得者、全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、北京學(xué)者、寶鋼教育基金優(yōu)秀教師特等獎獲得者，住建部抗震設(shè)防專委會副主任委員、中國勘察設(shè)計(jì)協(xié)會隔減震專委會副主任委員。長期從事土木工程結(jié)構(gòu)抗震抗風(fēng)與隔震減震、工程結(jié)構(gòu)新體系、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評估等方向的研究，是我國土木工程防災(zāi)領(lǐng)域的知名學(xué)者。主持了國家杰青項(xiàng)目、國家科技支撐計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、863計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等數(shù)十項(xiàng)國家級科技項(xiàng)目和重點(diǎn)工程科技攻關(guān)項(xiàng)目，獲國家科技進(jìn)步二等獎3項(xiàng)、省部級科技一等獎9項(xiàng)等科技獎項(xiàng)。出版專著9部，獲國家發(fā)明專利授權(quán)60余項(xiàng)。

圖書目錄

前言
上篇抗震韌性剪力墻結(jié)構(gòu)
第1章緒論2
1.1研究背景2
1.2研究現(xiàn)狀3
1.2.1傳統(tǒng)混凝土剪力墻3
1.2.2改進(jìn)混凝土剪力墻4
1.2.3剛性連接裝配式混凝土剪力墻7
1.2.4耗能連接裝配式混凝土剪力墻9
1.3本篇研究內(nèi)容13
本章參考文獻(xiàn)14
第2章混凝土夾心剪力墻的彈性力學(xué)分析21
2.1理論基礎(chǔ)22
2.2力學(xué)分析23
2.2.1分析模型23
2.2.2彈性力學(xué)解24
2.3多夾心剪力墻27
2.4結(jié)果討論29
2.5本章小結(jié)38
本章參考文獻(xiàn)38
第3章混凝土夾心剪力墻的抗震性能試驗(yàn)研究39
3.1試驗(yàn)概述39
3.1.1試件設(shè)計(jì)39
3.1.2材料屬性和加載裝置41
3.1.3加載制度與測點(diǎn)布置42
3.2試驗(yàn)結(jié)果分析43
3.2.1破壞形態(tài)43
3.2.2水平力-位移曲線45
3.2.3承載能力和變形能力47
3.2.4剛度退化和耗能能力48
3.3本章小結(jié)50
本章參考文獻(xiàn)51
第4章混凝土夾心剪力墻的抗震性能影響因素分析52
4.1數(shù)值模型52
4.1.1材料本構(gòu)52
4.1.2單元和邊界54
4.1.3模型和求解54
4.2結(jié)果對比分析55
4.2.1骨架曲線對比55
4.2.2破壞形態(tài)對比56
4.3抗震性能影響因素分析59
4.3.1軸壓比59
4.3.2剪跨比59
4.3.3夾心段長度比61
4.3.4夾心板厚度比62
4.4本章小結(jié)64
本章參考文獻(xiàn)64
第5章裝配式混凝土夾心剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能試驗(yàn)研究66
5.1墻體試驗(yàn)設(shè)計(jì)67
5.2墻體試驗(yàn)結(jié)果分析70
5.2.1破壞形態(tài)70
5.2.2水平力-位移曲線71
5.2.3剛度退化和耗能能力74
5.3結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)75
5.3.1試件描述75
5.3.2材料屬性78
5.3.3加載裝置78
5.3.4加載制度和測點(diǎn)布置79
5.4結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果分析81
5.4.1水平力-位移曲線81
5.4.2破壞形態(tài)84
5.4.3耗能能力85
5.4.4自復(fù)位能力87
5.5本章小結(jié)88
本章參考文獻(xiàn)89
第6章裝配式混凝土夾心剪力墻結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析與評估91
6.1墻體數(shù)值模擬分析研究91
6.1.1數(shù)值模擬對比分析91
6.1.2抗震性能影響因素分析94
6.2結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬分析研究97
6.2.1數(shù)值模擬對比分析97
6.2.2抗震性能影響因素分析99
6.3摩擦耗能連接裝配式結(jié)構(gòu)力學(xué)性能評估107
6.3.1受力分析108
6.3.2試驗(yàn)對比分析111
6.4本章小結(jié)114
本章參考文獻(xiàn)115
第7章裝配式混凝土夾心剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法研究116
7.1基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法116
7.1.1性能目標(biāo)116
7.1.2設(shè)計(jì)步驟117
7.1.3設(shè)計(jì)算例118
7.2直接基于震后可修復(fù)性的抗震設(shè)計(jì)方法125
7.2.1非線性位移比譜與殘余位移比譜126
7.2.2抗震設(shè)計(jì)方法140
7.2.3設(shè)計(jì)算例143
7.3本章小結(jié)146
本章參考文獻(xiàn)147
下篇抗震韌性框架結(jié)構(gòu)
第8章緒論150
8.1研究背景150
8.2自復(fù)位裝置研究現(xiàn)狀152
8.2.1形狀記憶合金類153
8.2.2預(yù)應(yīng)力絲束類155
8.2.3機(jī)械彈簧類156
8.3自復(fù)位結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀158
8.3.1試驗(yàn)研究158
8.3.2抗震分析與設(shè)計(jì)159
8.4本篇研究內(nèi)容161
本章參考文獻(xiàn)162
第9章自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能研究166
9.1引言166
9.2受力分析167
9.2.1工作原理167
9.2.2理論分析168
9.2.3數(shù)值模擬171
9.2.4參數(shù)分析171
9.3試驗(yàn)研究173
9.3.1碟簧試驗(yàn)173
9.3.2摩擦系數(shù)測定176
9.3.3節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)176
9.4本章小結(jié)181
本章參考文獻(xiàn)181
第10章自復(fù)位支撐的力學(xué)性能研究183
10.1引言183
10.2工作原理185
10.3試驗(yàn)研究188
10.3.1試驗(yàn)概況188
10.3.2試驗(yàn)結(jié)果190
10.4結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析193
10.4.1數(shù)值模型193
10.4.2抗震設(shè)計(jì)方法195
10.4.3支撐框架原型結(jié)構(gòu)195
10.4.4結(jié)果與討論196
10.5本章小結(jié)200
本章參考文獻(xiàn)201
第11章自復(fù)位結(jié)構(gòu)的等效線性化及設(shè)計(jì)方法研究204
11.1引言204
11.2滯回參數(shù)影響205
11.3傳統(tǒng)等效線性化方法207
11.3.1若干傳統(tǒng)等效線性化方法207
11.3.2不同方法的比較209
11.4創(chuàng)新等效線性化方法(Proposed方法）214
11.4.1最優(yōu)等效線性化流程215
11.4.2回歸分析220
11.5有效性驗(yàn)證222
11.5.1精度評估222
11.5.2響應(yīng)預(yù)測223
11.6基于等效線性化模型的抗震設(shè)計(jì)方法224
11.6.1抗震設(shè)計(jì)方法224
11.6.2算例設(shè)計(jì)與分析驗(yàn)證225
11.7本章小結(jié)229
本章參考文獻(xiàn)230
第12章自復(fù)位拉索支撐鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能研究232
12.1引言232
12.2自復(fù)位摩擦阻尼器力學(xué)性能233
12.2.1理論分析233
12.2.2試驗(yàn)研究235
12.3支撐框架結(jié)構(gòu)振動臺試驗(yàn)236
12.3.1結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)236
12.3.2試驗(yàn)準(zhǔn)備239
12.3.3試驗(yàn)結(jié)果241
12.4數(shù)值模擬245
12.4.1模型建立245
12.4.2模型驗(yàn)證246
12.4.3參數(shù)分析247
12.5本章小結(jié)249
本章參考文獻(xiàn)250
第13章結(jié)語252
13.1當(dāng)前的問題252
13.2未來的研究方向253
附錄255
附錄A選取的地震動記錄255
附錄B單自由度模型響應(yīng)箱形圖257
附錄C單自由度模型非線性位移比259
附錄D單自由度模型殘余位移比262
附錄E單自由度模型最大絕對加速度265
附錄F單自由度模型總滯回耗能268