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图书分类

Book classification
  1. 安全学科的研究对象是事故,研究目的是预防故事的发生和控制事故后的损失。本书主要研究钢筋混凝土结构高层建筑中短柱的抗震能力,由此得到抗侧移能力强,承载能力高、可实现“大震不倒、中震可修”目的的钢筋混凝土带芯分体柱的模型及其基本计算参数、构造理论和设计方法,为预防高层建筑底部短柱在地震作用下发生脆性破坏,同时为减小柱的截面面积提供设计依据。所以,本书研究对象属安全学科范畴。
    本书介绍了地震造...查看更多
  2. 安全学科的研究对象是事故,研究目的是预防故事的发生和控制事故后的损失。本书主要研究钢筋混凝土结构高层建筑中短柱的抗震能力,由此得到抗侧移能力强,承载能力高、可实现“大震不倒、中震可修”目的的钢筋混凝土带芯分体柱的模型及其基本计算参数、构造理论和设计方法,为预防高层建筑底部短柱在地震作用下发生脆性破坏,同时为减小柱的截面面积提供设计依据。所以,本书研究对象属安全学科范畴。
    本书介绍了地震造成的破坏特点并举例说明其危害性,阐述了在地震作用下研究高层建筑钢筋混凝土结构带芯分体柱及其计算机模拟技术的必要性。传统钢筋混凝土高层建筑随着建筑层数的增加,竖向荷载加大,因受轴压比限制而使得底部几层柱的截面加大,造剪跨比小、延性差,由此而易发生剪切破坏和小偏心受压破坏的短柱甚至超短柱。这两类破坏形式都是脆性破坏,是没有预兆的突发性破坏。建筑物抗震性能主要取决于结构物吸收地震能量的能力,它等于结构承载力与变形能力的乘积,即结构抗震能力是由其承载力和变形能力共同决定的。
    短柱的脆性破坏和延性不足是钢筋混凝土框架结构地震及风灾作用下造成结构破坏甚至倒塌的主要原因。正确判断和处理短柱、超短柱是结构抗震设计过程中必须面对的主要问题。为提高承载能力和变形能力,在钢筋混凝土短柱内加入芯部钢筋并结合分体柱技术,形成钢筋混凝土带芯分体柱,将核心柱的高轴压比和分体柱的大剪跨比特点结合起来,直接变短柱为“长”柱, 提高了延性、承载能力,同时也减小了柱截面面积,破坏形式由剪切型变为弯曲型,从而消除短柱、改善短柱的抗震性能,实现结构的抗震安全性的目的。工程结构在地震时遭受破坏是造成人员伤亡和财产损失的主要原因,其破坏程度与结构类型和抗震措施等有关。
    本书研究钢筋混凝土带芯分体柱在压、弯、剪及地震作用下的承载能力,对提高高层建筑底部短柱竖向承载力、侧向变形能力和地震作用下的延性能力具有重要意义。结合钢筋混凝土带芯柱的强抗压性能(高轴压比)和钢筋混凝土分体柱的大侧移能力(减小的侧移刚度),提出了具有二者各自优点的钢筋混凝土带芯分体柱,采用理论推导和数值模拟的方法对钢筋混凝土带芯分体柱在压、弯、剪及地震作用下的承载能力进行了较为系统的研究。运用材料力学、理论力学、弹塑性力学、钢筋混凝土结构学等相关理论,用理论推导和数值模拟的方法对钢筋混凝土带芯分体柱在轴心受压、偏心受压、剪切及地震作用下的承载能力进行了较为系统的研究,并推导出轴压、偏压、剪切承载力计算表达式,限定了使用条件。以此为基础,运用大型通用有限元ANSYS/LS-DYNA显示动力分析软件,建立了钢筋混凝土带芯分体柱承载能力计算模型,对轴压、偏压、剪切及地震作用下的钢筋混凝土带芯分体柱进行了模拟计算,通过分析计算结果与理论计算结果相比较,对计算公式的正确性和适用性进行验证,得出钢筋混凝土带芯分体柱同时具有分体柱和带芯柱各自的优点。在此基础上,提出了设计建议。
    本书通过理论分析和数值模拟,主要得出以下结论:
    (1)钢筋混凝土带芯分体柱具有钢筋混凝土带芯柱的强抗压能力,结构面积小。由于柱芯钢筋参与受力,对钢筋混凝土带芯柱的轴压力提供一个增量,使得钢筋混凝土带芯分体柱可以承担更大的竖向荷载。因此,钢筋混凝土带芯柱在同等竖向承载力的情况下,相较其他柱体可以减小柱截面面积,增大房屋使用面积,减小混凝土用量,具有一定的经济效果。该增量与芯部钢筋及混凝土的材料系数、芯部配筋量、面积特征系数等有关。
    (2)钢筋混凝土带芯分体柱延性好。该柱中普通配箍率的提高和芯部箍筋的设置能够改善钢筋混凝土带芯分柱体的抗震性能,即使在轴压比很高时,配箍率对构件抗震性能——延性也有所提高作用。因此,为防止斜裂缝的出现及提高带芯分体柱的塑性转动能力,在带芯分柱体中采用较高配箍率是必要的。
    (3)带芯分柱体的抗弯承载力低于整截面柱的抗弯承载力。由于柱体中间设缝,抗弯刚度削弱,使其抗弯承载力低于整截面柱的抗弯承载力;但由于隔板的摩擦作用,其值略高于四个独立小柱的受弯承载力之和。本书取等于四个独立小柱的受弯承载力之和作为钢筋混凝土带芯分体柱的抗弯承载力。
    (4)带芯分柱体的截面承载力可以简化地按四个独立小柱之和计算。本书给出了钢筋混凝土带芯分体柱轴心受压、偏心受压及受剪承载力计算公式,分别用四个独立小柱的轴心受压、偏心受压及受剪承载力之和作为钢筋混凝土带芯分体柱的轴心受压、偏心受压及受剪承载力。
    (5)柱上下端整截面过渡区的设置是必要的。过渡区对分柱体受力性能的影响不大,但对防止竖向分缝开展过早进入节点区起到保护作用。
    (6)钢筋混凝土带芯分体柱的轴压比提高。由于柱芯钢筋参与受力,对钢筋混凝土带芯柱的轴压力提供一个增量,使得钢筋混凝土带芯分体柱可以承担更大的竖向荷载,可以用各小柱面积之和来控制,与整体柱轴压比定义相同。
    (7)钢筋混凝土带芯分体柱有一定的适用范围。钢筋混凝土带芯分柱体适用于设防烈度为Ⅶ~Ⅺ度的框架,框架一剪力墙以及框支结构中剪跨比λ≤15的短柱。钢筋混凝土带芯分体柱框架在满足《混凝土结构设计规范》《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的设计计算要求和带芯分柱体单体模拟试验所得设计建议后,能够使原来的短柱框架达到延性框架的要求。
    (8)模拟计算验证了前面理论推导所得公式的正确性。通过模拟计算发现,钢筋混凝土带芯分柱的芯部箍筋迟于普通箍筋进入工作状态,芯部纵筋只是在轴心受压时才有可能进入屈服状态。
    得到主要创新点如下:
    (1)提出钢筋混凝土带芯分体柱的概念,并设计了在理论分析和数值模拟验证下得出相应的正截面轴心受压、偏心受压、斜截面受剪的承载力计算公式。
    (2)运用ANSYS结构分析软件对提出的结构模型进行了轴压、弯压、剪切、压弯剪共同作用及地震作用下的数值模拟计算,验证了推导出的钢筋混凝土带芯分体柱的承载力计算公式。
    (3)给出了钢筋混凝土带芯分体柱的轴压比计算公式,并给出了界限破坏时芯部钢筋的配筋率。
    本书还需要进行以下研究:
    (1)由于要对本书研究的对象进行实验室试验和现实工程应用实践需要大量资金和大面积场地,同时需要一定量的人力、物力,尤其是需要先进的试验检测设备,受条件所限没有进行实验室试验。但毕竟实验室试验和现实工程应用实践是目前验证理论研究的重要手段之一,因而本书还需要进行进一步的实验验证和现实工程应用实践。
    (2)本书研究主要是在前人研究经验和成果的基础上根据现行规范和有关标准进行的理论推导,目前规范中的有些缺陷也在书中有所体现。例如:“大震不倒”、“中震可修”并没有明确的标准。随着其他有关研究成果的发展和相关标准、规范的进一步细化,本研究会有更进一步的发展。
    (3)轴压比的提高使得钢筋混凝土带芯分体柱在高轴压比状态下仍然具有很好的延性,实现延性框架,改变短柱的破坏形态,使短柱由剪切型破坏转化为弯曲型破坏,抗震能力显著提高。但轴压比公式稍显复杂,不便于快速手算。
    (4)芯柱使得钢筋混凝土带芯分体柱的竖向承载力、轴压比提高,在满足承载力的情况下可以减小柱截面积,减少混凝土用量,增大使用面积,节约投资,但没有建立剪跨比的加大对承载力提高和侧移能力加大的直接关系式。
    (5)结合带芯柱的强抗压能力和分体柱的强侧移能力于一体,实现变短柱的脆性剪切破坏为长柱的延性弯剪破坏,但界限破坏时芯部钢筋只有一小部分参与受力,此时芯部钢筋的利用率不高。
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  1. 第1章  绪论
      1.1  问题提出的目的和意义
      1.2  本研究领域的国内外概况
      1.3  本书研究内容
      1.4  本章小结
    第2章  高层建筑的抗震能力分析
      2.1  抗震设计思想的发展历程
      2.2  抗震分析方法
      2.3  抗震设计方法
      2.4  我国钢筋混凝土抗震设计的分析方法和不足/>  2.5  高层建筑在地震作用下柱的破坏形态
      2.6  提高钢筋混凝土短柱抗震性能的方法
      2.7  本章小结
    第3章  钢筋混凝土带芯分体柱正截面受压承载力计算
      3.1  轴心受压承载力计算理论
      3.2  钢筋混凝土带芯分体柱的力学性质
      3.3  偏心受压破坏形态与特征
      3.4  钢筋混凝土带芯分体柱偏心受压基本理论
      3.5  本章小结
    第4章  带芯分体柱斜截面承载力计算
      4.1  钢筋混凝土柱斜截面受剪承载力
      4.2  钢筋混凝土带芯分体柱的斜截面承载力
      4.3  本章小结
    第5章  应用ANSYs/LS-DYNA对钢筋混凝土带芯分体柱的数值模拟
      5.1  ANSYS/LS-DYNA简介
      5.2  钢筋混凝土带芯分体柱承载力及抗震作用数值模拟
      5.3  钢筋混凝土带芯分体柱有限元模拟结果分析
      5.4  本章小结
    第6章  钢筋混凝土带芯分体柱抗震设计建议
      6.1  设计总原则
      6.2  钢筋混凝土带芯分体柱与框架的构造
      6.3  钢筋混凝土带芯分体柱框架与柱的设计计算
      6.4  钢筋混凝土带芯分体柱框架梁柱节点的设计计算
    第7章  结论和展望
      7.1  主要结论
      7.2  创新点
      7.3  展望
    参考文献...查看更多

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