高強混凝土及其組合結構

前言

　　高性能混凝土具有高強度和高耐久性等特點，是建造百年大計重大土木工程的理想和重要結構材料；高強混凝土與鋼材有機地巧妙結合，通過變形協(xié)調(diào)共同工作，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，發(fā)展出完美的新型鋼?混凝土組合結構體系，實現(xiàn)人們期望的結構性能目標。鋼混凝土組合結構誕生于19世紀末期，但只有高強混凝土的出現(xiàn)，才使鋼與混凝土得以完美的結合而形成高性能鋼?混凝土組合結構體系?，F(xiàn)代新型組合結構已經(jīng)超越了傳統(tǒng)組合結構的概念，拓展了傳統(tǒng)組合結構的內(nèi)涵，組合結構的形式更豐富，體型更復雜，性能也更高，它已經(jīng)成為建造高層建筑和大跨度橋梁的理想結構體系，世界上已經(jīng)建造和正在建造的最高的高層建筑、已經(jīng)建造的最大跨度的斜拉橋均為鋼?混凝土組合結構體系，這充分展示了鋼混凝土組合結構在高層建筑和大跨度橋梁建設中的重要作用和美好前景。本書系統(tǒng)地總結和闡述了高強混凝土及其組合結構的力學性能、結構分析、設計方法及工程應用的主要研究成果，以及作者及其合作者相關的研究成果。全書包括緒論和1～10章。緒論較全面地綜述了高強混凝土及其組合結構研究與應用的主要進展和發(fā)展趨勢。第1章高強與高性能混凝土原材料與配合比，介紹了高性能混凝土和高強混凝土原材料的選擇原則及其配合比。第2章高強與高性能混凝土的基本物理力學性能和耐久性，介紹了國內(nèi)外高強混凝土的各種強度、彈性模量、應力應變本構關系模型、高性能混凝土的耐久性及其試驗方法。第3章高性能混凝土的抗火性能與火災后的修復策略，介紹了高性能混凝土高溫爆裂及其機理和防治措施、高性能混凝土高溫中和高溫后的力學性能損傷與耐久性損傷及其評價方法。第4章高強混凝土結構基本構件的分析與設計方法，介紹了高強混凝土受彎構件受力全過程分析與設計方法、高強混凝土彎剪構件受力全過程分析與設計方法、高強混凝土壓彎構件受力全過程分析與設計方法及抗震性能。第5章鋼管高強混凝土柱分析與設計方法，介紹了鋼管高強混凝土柱受力全過程分析方法、抗震性能及其參數(shù)對受力性能和抗震性能的影響規(guī)律、鋼管高強混凝土柱設計方法。第6章鋼骨高強混凝土柱分析與設計方法，介紹了鋼骨高強混凝土柱受力全過程分析方法、抗震性能及其參數(shù)對受力性能和抗震性能的影響規(guī)律、鋼骨高強混凝土柱設計方法。第7章高強混凝土疊合柱的分析與設計方法，介紹了高強混凝土疊合柱的概念、受力全過程分析方法、抗震性能、軸力重分配及軸壓比限值和設計方法。第8章鋼混凝土組合梁和組合節(jié)點，介紹了鋼?混凝土組合梁的形式和設計方法、組合節(jié)點的形式及其抗震性能。第9章組合建筑結構，介紹了高層組合建筑結構體系的形式及其受力特點和抗震性能分析方法。第10章組合橋梁結構，介紹了組合橋梁的組合構件和組合橋梁結構形式、靜動力和穩(wěn)定性及抗震性能分析方法。高強混凝土及其組合結構涉及材料學、力學、高層建筑、大跨橋梁、地震工程和風工程等多門學科，新材料、新技術和新型結構體系的發(fā)展為高層建筑和大跨橋梁的建造提供了技術支撐，而高層建筑和大跨橋梁的建造又促進了新型結構體系及其分析設計理論的發(fā)展。我國正在進行空前的大規(guī)?；A設施建設，高性能混凝土及其組合結構是我國城市及其基礎設施建設的主要材料和結構形式，作者以期本書的出版對本學科領域的研究和應用以及對我國城市與基礎設施的建設能盡微薄之力。本書是在閆昕、劉金龍、王震宇、袁杰、蘭成明和張亮泉等的部分合作和參與下完成的。

內(nèi)容概要

　　《高強混凝土及其組合結構 》系統(tǒng)地總結和闡述了高強混凝土及其組合結構的力學性能、結構分析、設計方法及工程應用的主要研究成果。第1～3章是高性能混凝土的制備工藝和配合比、基本物理力學性能和耐久性以及耐高溫性能；第4章是高強混凝土基本構件的非線性分析與設計方法；第5～7章是豎向承重鋼-混凝土組合構件及其分析與設計方法；第8章是水平向鋼-混凝土組合構件和組合節(jié)點；第9、10章是鋼-混凝土組合建筑結構和組合橋梁結構簡介?！陡邚娀炷良捌浣M合結構 》可供從事土木工程、水利工程和海洋結構工程的廣大科技人員參考，可作為上述專業(yè)的研究生和高年級本科生的學習參考書。

書籍目錄

主要符號緒論第1章 高強與高性能混凝土原材料與配合比1.1 水泥1.1.1 水泥強度1.1.2 水泥的流變性能1.1.3 水泥用量和水灰比1.2 集料1.2.1 粗集料1.2.2 細集料1.3 礦物摻和料1.3.1 硅灰1.3.2 粉煤灰1.3.3 高爐礦渣1.3.4 F礦粉1.4 外加劑1.4.1 高效減水劑1.4.2 緩凝劑1.4.3 引氣劑1.4.4 其他類外加劑1.5 配合比設計1.5.1 高強混凝土的配合比1.5.2 高性能混凝土的配合比1.5.3 高性能混凝土配合比示例1.6 新拌混凝土的性能1.6.1 工作性1.6.2 可泵性1.6.3 早期收縮與開裂1.6.4 新拌混凝土的流變性第2章 高強與高性能混凝土的基本物理力學性能和耐久性2.1 基本力學性能2.1.1 抗壓強度2.1.2 峰值應變和極限應變2.1.3 彈性模量2.1.4 橫向變形系數(shù)2.1.5 其他強度2.2 力學本構關系模型2.2.1 非約束高強混凝土力學本構關系模型2.2.2 約束高強混凝土力學本構關系建模方法2.2.3 約束高強混凝土力學本構關系模型2.3 耐久性2.3.1 抗?jié)B性2.3.2 抗凍性2.3.3 堿集料反應2.3.4 耐化學侵蝕2.3.5 耐磨性第3章 高性能混凝土的抗火性能與火災后的修復策略3.1 混凝土結構抗火試驗方法3.1.1 升溫制度3.1.2 力學性能試驗方法3.1.3 耐久性試驗方法3.2 受火中高性能混凝土的性能與損傷3.2.1 高性能混凝土的火效應3.2.2 高性能混凝土爆裂損傷3.2.3 高性能混凝土力學性能的劣化3.3 受火后高性能混凝土的損傷與修復策略3.3.1 力學性能劣化3.3.2 耐久性退化3.3.3 受火后高性能混凝土的修復策略第4章 高強混凝土結構基本構件的分析與設計方法4.1 受彎構件4.1.1 受力特點4.1.2 單調(diào)加載下的全過程分析4.1.3 滯回模型與抗震性能4.1.4 設計方法4.2 彎剪構件4.2.1 受力特點4.2.2 彎剪構件受力全過程的有限元分析方法4.2.3 設計方法4.3 壓彎構件4.3.1 受力特點4.3.2 單調(diào)加載下壓彎構件全過程分析4.3.3 滯回模型與抗震性能4.3.4 設計方法第5章 鋼管高強混凝土柱分析與設計方法5.1 鋼管高強混凝土柱受力性能概述5.1.1 鋼管混凝土柱研究與發(fā)展概述5.1.2 鋼管高強混凝土柱受力性能概述5.2 鋼管高強混凝土柱受力全過程分析5.2.1 鋼管高強混凝土的基本參數(shù)5.2.2 鋼管高強混凝土壓彎構件全過程分析5.3 鋼管高強混凝土柱抗震性能與滯回模型5.3.1 抗震性能5.3.2 滯回模型5.4 鋼管高強混凝土柱設計方法5.4.1 軸心受壓極限承載力5.4.2 壓彎極限承載力第6章 鋼骨高強混凝土柱分析與設計方法6.1 鋼骨高強混凝土柱受力特點及全過程分析6.1.1 軸心受壓破壞形態(tài)與受力特點6.1.2 壓彎構件破壞形態(tài)與受力特點6.1.3 壓彎構件全過程分析6.1.4 壓彎構件特征點計算6.2 鋼骨高強混凝土柱抗震性能與滯回模型6.2.1 抗震性能6.2.2 滯回模型6.3 鋼骨高強混凝土柱設計方法6.3.1 軸心受壓極限承載力6.3.2 壓彎極限承載力6.3.3 抗剪極限承載力第7章 高強混凝土疊合柱的分析與設計方法7.1 疊合柱的概念7.1.1 概念7.1.2 抗震機理7.1.3 疊合柱參數(shù)7.2 疊合柱受力全過程分析7.2.1 數(shù)值分析方法7.2.2 荷載-變形關系的影響因素7.2.3 骨架曲線特征點計算方法7.3 疊合柱的抗震性能與滯回模型7.3.1 試件設計與加載制度7.3.2 疊合柱滯回曲線與滯回模型7.4 軸力重分配及軸壓比限值7.4.1 鈾力重分配規(guī)律7.4.2 最佳疊合方式7.4.3 軸壓比限值7.5 設計方法7.5.1 截面尺寸的初步設計7.5.2 抗彎極限承載力設計方法7.5.3 抗剪極限承載力設計方法7.5.4 設計要求與構造措施7.5.5 設計實例第8章 鋼-混凝土組合梁和組合節(jié)點8.1 鋼-混凝土組合梁與組合樓板8.1.1 鋼-混凝土組合梁和組合樓板的形式及工作機理8.1.2 鋼-混凝土組合梁的分析與設計方法8.2 組合結構節(jié)點8.2.1 鋼管混凝土梁柱節(jié)點8.2.2 鋼骨混凝土梁柱節(jié)點第9章 組合建筑結構9.1 組合建筑結構體系及其分析設計理論發(fā)展概述9.2 組合建筑結構體系及其受力特點9.2.1 框架-核心筒組合結構體系9.2.2 巨型組合結構體系9.2.3 鋼管混凝土和鋼骨混凝土框架結構體系9.3 組合高層建筑結構的抗震分析方法9.3.1 靜力彈塑性分析方法9.3.2 動力彈塑性時程分析方法第10章 組合橋梁結構10.1 組合構件和組合橋梁結構體系10.1.1 橋梁結構的組合構件10.1.2 組合橋梁結構10.2 組合橋梁結構靜力分析方法10.2.1 組合斜拉橋空間非線性有限元模型10.2.2 組合斜拉橋靜力與穩(wěn)定性分析10.3 組合橋梁結構動力分析方法10.3.1 組合斜拉橋動力特性分析10.3.2 組合斜拉橋地震反應分析參考文獻

章節(jié)摘錄

　　目前，組合結構主要指鋼一混凝土組合梁（板）、鋼骨混凝土和鋼管混凝土以及它們延伸形成的其他豎向承重組合構件、鋼一混凝土組合結構體系。　　鋼一混凝土組合梁是指梁的下部采用鋼材、上部采用混凝土、通過抗剪連接件形成的一種結構構件。連接件保證了鋼材和混凝土能夠變形協(xié)調(diào)、共同工作。組合梁下部的鋼材受拉，上部的混凝土受壓，從而能夠充分發(fā)揮鋼材受拉性能好和混凝土受壓性能好的特點。鋼一混凝土組合梁具有截面高度小、自重輕、強度高、剛度大、延性好、跨越能力大、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性好、便于施工等特點，是高層建筑和大跨橋梁中的重要結構構件?！　′摴芑炷潦侵冈趫A形或方形鋼管中填充混凝土形成的一種組合結構形式。由于鋼管的側向約束作用，核心混凝土處于三向受壓應力狀態(tài)，極大地改善了混凝土的強度和變形性能；同時，核心混凝土對外圍鋼管提供骨架支撐作用，避免鋼管在受壓過程中較早地發(fā)生局部屈曲。兩種材料組合在一起，通過變形協(xié)調(diào)和共同工作，達到取長補短的效果，使鋼管混凝土結構具有較高的承載力和良好的變形性能及耗能能力。　　鋼骨混凝土結構又稱勁性鋼筋混凝土結構，是一種把型鋼埋入鋼筋混凝土中形成的組合構件。型鋼與混凝土之間通過粘結力和抗剪連接件使它們緊密地結合在一起，協(xié)調(diào)統(tǒng)一地工作。型鋼具有高強度和大變形的特點，將其埋入混凝土，可以避免型鋼局部失穩(wěn)和直接受火；而型鋼不僅可以承擔較多的荷載，提供大變形的能力，同時它對處于構件核心的混凝土形成約束，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，極大地改善了混凝土的強度和變形性能。與鋼筋混凝土結構相比，鋼骨混凝土結構具有承載能力高、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；與鋼結構相比，由于混凝土的外包作用，克服了型鋼鋼結構易失穩(wěn)和防火性能差的缺點。　　鋼一混凝土組合結構是指由鋼構件、組合構件、混凝土構件或者它們混合構成的結構體系，它充分利用鋼構件、組合構件、混凝土構件各自的優(yōu)勢，通過變形協(xié)調(diào)使它們共同工作，實現(xiàn)對結構期望的性能目標?！　?hellip;…

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