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高层建筑钢筋混凝土带芯分体柱
作者:楚秀娟
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≤15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。 -
工程测量实验与实训(第2版)
作者:刘蒙蒙, 主编
本书是编者在多年测量实验与测量实训教学经验以及教学改革的基础上,结合目前专业教学计划和配套教材的内容与要求编写而成的。内容上力求与教材紧密联系,增加了全站仪测量实训的课时,并适量添加内业作业,旨在提高学生在工程实践活动中解决、分析问题的能力。本书内容主要包括测量须知、测量实验指导、测量实训指导、附录四部分。
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建筑电气与安全用电
作者:李唐兵 龙 洋
本书为教材。全书共分9章,第1章介绍了电工基础理论知识;第2章讲述变压器的运行及特点;第3章介绍了交流电机的构造和运行;第4章介绍电力系统相关内容;第5章讲解建筑防雷的标准和方法;第6章分别建筑配电及建筑电工负荷计算;第7章为建筑电气工程图的识图;第8章智能化建筑的结构和特点;第9章介绍安全用电的相关内容。本教材内容的编排是根据本校水利和建筑专业对电气专业的需求和要求而设置,本书可作为从事水利、建筑专业的自学和教学教材。
图书分类
Book classification- 本书主要介绍了测量学科的数据采集方法(包括水准仪高程测量,经纬仪角度测量,钢尺、测距仪距离测量,全站仪坐标测量)、数据处理方法(误差处理、坐标平差计算)、数据应用方法(测定:测绘地形图,如平板测图、数字测图方法;测设:施工测量方法,如房屋建筑、道路测量、桥梁测量、隧道测量及变形监测等)。
- 随着科学技术的迅速发展,测绘技术的发展也是日新月异。为使教学紧密结合实际,也为了满足生产单位对毕业学生知识、能力等的要求,以西华大学土木学院为主组织人员编写了本书。
本书在编写内容和要求上,以全面介绍土木工程测量为主,以现行有关规章、国家标准、行业标准为依据,按照“理论少而精,充分联系实际”的原则,及时将测量技术的发展和测量方法的更新纳入其中,力求体现出科学性、系统性,以便更加符合现代化、...查看更多
- 第2章 高程测量
本章重点:水准测量的原理;望远镜成像的原理;水准器的作用;水准仪的技术操作与检验;水准测量的施测程序;测站检核、成果检核、高差闭合差的分配;测量误差的削弱;三、四等水准测量方法。
2.1 概 述
高程是确定地面点位置的一个基本要素,所以高程测量是基本测量工作之一。高程测量根据所使用的仪器和测量方法的不同,可以分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量等...查看更多
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第1章 绪 论 1
1.1 工程测量学简介 1
1.2 地面点位的表示方法 2
1.3 地球曲率对测量工作的影响 8
1.4 测量工作的原则 9
第2章 高程测量 12
2.1 概 述 12
2.2 水准测量的原理 13
2.3 水准测量的仪器和工具 14
2.4 水准测量的方法 20
2.5 ...查看更多