鋼筋混凝土框架變梁異型節(jié)點抗震

前言

　　節(jié)點在框架中起著傳遞和分配內(nèi)力，保證結(jié)構(gòu)整體性的作用，是框架結(jié)構(gòu)的重要部件之一。歷次震害表明框架節(jié)點在地震作用下易發(fā)生多種類型破壞，且震后不易修復。國際上對地震區(qū)框架節(jié)點性能的研究已有近60年的歷史，經(jīng)過20世紀70～80年代系統(tǒng)的試驗研究與理論分析，各主要國家依據(jù)各自傳統(tǒng)建立了框架節(jié)點設(shè)計方法。我國在唐山地震后成立了框架節(jié)點專題研究組，系統(tǒng)地研究了框架節(jié)點的性能，并完成大量試驗及理論分析工作，在此基礎(chǔ)上建立了我國常規(guī)框架節(jié)點設(shè)計體系。20世紀90年代以后，國際上常規(guī)框架節(jié)點研究趨勢轉(zhuǎn)向?qū)σ延性囼灁?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，重新認識節(jié)點受力機理，提出新理論模型。我國由于經(jīng)濟高速發(fā)展，加之建設(shè)場地限制以及使用功能的需要，使得建筑平面布置和豎向體型日益復雜。在工業(yè)建筑方面，特別是冶金、電力、化工、礦山等的重載廠房，隨著生產(chǎn)能力的不斷擴大，為滿足工藝需要，構(gòu)件截面不斷增加，而現(xiàn)階段我國國情決定了在今后較長時期內(nèi)結(jié)構(gòu)體系仍主要采用鋼筋混凝土材料建造，這就不可避免地產(chǎn)生許多非規(guī)則的鋼筋混凝土框架節(jié)點，部分非規(guī)則節(jié)點則主要出現(xiàn)在我國，可以稱之為具有中國特色的框架節(jié)點，如錯層節(jié)點及本書研究的變梁異型節(jié)點等。我國70 9／6以上大中型城市都屬于抗震設(shè)防區(qū)，對該類具有中國特色的節(jié)點性能開展研究，建立合理的設(shè)計計算方法，對于保證含有該類節(jié)點結(jié)構(gòu)整體的安全具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值?！　”緯猿Ｒ?guī)節(jié)點研究成果為基礎(chǔ)，考慮變梁截面異型節(jié)點受力特點，采用試驗研究和理論分析相結(jié)合方法，系統(tǒng)全面地研究了變梁節(jié)點抗震性能、分類標準、破壞機理和設(shè)計計算方法，取得了一系列研究成果，建立了框架變梁異型節(jié)點理論模型，并提出了該類節(jié)點的設(shè)計方法?！　「兄x西安建筑科技大學白國良教授、朱佳寧博士和中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院李紅星博士在變梁變柱框架節(jié)點方面的基礎(chǔ)性研究工作。感謝長安大學土木工程研究所研究生楊樂、姚顯貴、張保亮、唐王龍、高爽、孫賢洋等，他們對本書個別章節(jié)進行了深入研究。本書引用了大量的參考文獻，在此對本書所引用參考文獻的作者表示謝意。　　感謝國家自然科學基金“鋼筋混凝土框架異型節(jié)點破壞機理及設(shè)計方法研究”（項目編號：50608004）及教育部高等學校博士點基金“鋼筋混凝土框架異型節(jié)點破壞機理及設(shè)計方法研究”（項目編號：20060710004）對作者所進行的研究工作的資助?！　∪珪擦?，具體分工如下：吳濤編寫第l、3、6章，劉伯權(quán)編寫第2章，邢國華編寫第4、5章及附錄。吳濤負責統(tǒng)稿。鋼筋混凝土框架節(jié)點研究涉及混凝土結(jié)構(gòu)抗剪分析這一百年學術(shù)難題，吸引了一代又一代追求理論完善的結(jié)構(gòu)工程師投身于節(jié)點受力機理研究，許多學者窮其一生積極探求，這都是我們學習的榜樣；而遠比常規(guī)節(jié)點復雜的異型節(jié)點，本書只是進行了積極探索。由于變梁節(jié)點問題的復雜性，限于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，懇請讀者批評指正，也歡迎廣大讀者就書中相關(guān)內(nèi)容和資料講行交流。

內(nèi)容概要

本書是作者近年來對鋼筋混凝土變梁異型節(jié)點受力機理、抗震性能和設(shè)計方法研究工作及成果的總結(jié)，并對國內(nèi)外相關(guān)研究做了介紹。    全書共六章，主要內(nèi)容包括常規(guī)框架節(jié)點抗震研究、鋼筋混凝土框架變梁異型節(jié)點試驗研究、變梁異型節(jié)點分類標準與破壞機理研究、變梁異型節(jié)點非線性分析、變梁異型節(jié)點抗震設(shè)計方法及算例分析等專題。另外，對國內(nèi)外混凝土節(jié)點抗震性能、混凝土構(gòu)件抗剪的相關(guān)研究內(nèi)容也做了較深入的闡述與分析。    本書可供結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的研究人員、教師、工程技術(shù)人員和大專院校的學生閱讀，也可供相近專業(yè)的科技人員參考。

書籍目錄

前言第1章  緒論　1.1  框架節(jié)點受力特點與分類    1.1.1  框架節(jié)點受力特點    1.1.2  框架節(jié)點分類    1.1.3  框架節(jié)點震害　1.2  框架節(jié)點研究概況    1.2.1  常規(guī)節(jié)點研究    1.2.2  節(jié)點抗剪能力計算方法    1.2.3  變梁節(jié)點研究　1.3  本書的結(jié)構(gòu)安排　參考文獻第2章  常規(guī)框架節(jié)點抗震研究　2.1  框架節(jié)點抗剪模型    2.1.1  斜壓桿機理    2.1.2  桁架機構(gòu)    2.1.3  約束機理    2.1.4  其他機理　2.2  節(jié)點抗剪強度影響因素    2.2.1  混凝土強度等級    2.2.2  節(jié)點幾何尺寸    2.2.3  配筋率    2.2.4  軸壓力      2.2.5  粘結(jié)性能　2.3  國外框架節(jié)點抗震設(shè)計方法      2.3.1  AC1—ASCE 352建議設(shè)計方法      2.3.2  AU建議設(shè)計方法      2.3.3  NZS3101建議設(shè)計方法　參考文獻第3章  鋼筋混凝土框架變梁異型節(jié)點試驗研究  3.1  試驗概況    3.1.1  試件模型的選取    3.1.2  試件設(shè)計與制作    3.1.3  加載裝置及量測內(nèi)容　3.2  試驗方法    3.2.1  加載制度    3.2.2  加載程序　3.3  試驗過程及破壞特點    3.3.1  初裂階段    3.3.2  通裂階段    3.3.3  極限階段    3.3.4  破壞階段　3.4  試驗結(jié)果分析    3.4.1  滯回曲線      3.4.2  剪力一剪切變形骨架曲線    3.4.3  影響因素分析    3.4.4  特殊配筋構(gòu)造措施    3.4.5  剛度退化    3.4.6  層間變形能力    3.4.7  節(jié)點耗能　參考文獻第4章  變梁異型節(jié)點分類標準與破壞機理研究  　4.1  變梁異型節(jié)點分類    4.1.1  常規(guī)節(jié)點受力特性    4.1.2  變梁節(jié)點受力特性    4.1.3  變梁節(jié)點分類標準    4.1.4  變梁節(jié)點特性對比　4.2  變梁異型節(jié)點破壞機理    4.2.1  常規(guī)節(jié)點破壞機理簡述    4.2.2  變梁節(jié)點破壞機理分析    4.2.3  變梁節(jié)點破壞機理應(yīng)用　參考文獻第5章  變梁異型節(jié)點非線性分析　5.1  概述　5.2  改進斜壓場理論    5.2.1  基本假定    5.2.2  MCFT理論簡述    5.2.3  變梁節(jié)點計算模型    5.2.4  試驗驗證    5.2.5  常規(guī)節(jié)點抗剪計算　5.3  轉(zhuǎn)角軟化桁架模型    5.3.1  基本方程　　……第6章　變梁異型節(jié)點抗震設(shè)計方法及算例分析附錄　國內(nèi)外混凝土節(jié)點研究資料

章節(jié)摘錄

　　我國的國情決定今后在相當長時間內(nèi)，仍然大量應(yīng)用鋼筋土材料建造民用高層建筑及大跨、重載工業(yè)廠房。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國的基本建設(shè)規(guī)模宏大，特別是西部能源重化工基地如火如荼。結(jié)合我國國情，大量含有異型節(jié)點的高層民用建筑和重載、大跨廠房結(jié)構(gòu)正在興建，如何保障該類結(jié)構(gòu)中重點受力部位異型節(jié)點在地震作用下，特別是強震作用下的安全是關(guān)系到國計民生的大事。開展變梁異型節(jié)點研究，對于有效保證鋼筋混凝土變梁異型節(jié)點的安全，有利于提高此類結(jié)構(gòu)整體的安全性，必將對經(jīng)濟建設(shè)起到良好的促進作用?！　「鶕?jù)鋼筋混凝土變梁異型節(jié)點特點，采用試驗研究與理論分析相結(jié)合方法，借鑒常規(guī)節(jié)點研究成果，對鋼筋混凝土變梁異型節(jié)點的破壞機理、影響因素進行研究，采用數(shù)值方法進行變梁異型節(jié)點機理分析和抗剪能力計算，在此基礎(chǔ)上提出變梁異型節(jié)點的抗震設(shè)計方法，并進行算例分析?！　〉?章重點介紹常規(guī)節(jié)點相關(guān)研究成果，為變梁異型節(jié)點分析提供理論支持和方法指導。介紹斜壓桿機構(gòu)、桁架機構(gòu)、約束機構(gòu)等常規(guī)節(jié)點主要抗剪分析模型，對影響節(jié)點抗震性能的主要參數(shù)，如混凝土強度等級、軸壓比、配箍率、粘結(jié)性能等進行了闡述，介紹了美國、日本、新西蘭對節(jié)點抗震的設(shè)計規(guī)定?！　〉?章介紹變梁異型節(jié)點的偽靜力試驗相關(guān)情況，為后續(xù)理論分析提供了第一手試驗資料。分析了梁柱截面尺寸變化、配箍率、軸壓比等參數(shù)對變梁異型節(jié)點抗震性能的影響，表明按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計的變梁異型節(jié)點難以滿足“強節(jié)點”設(shè)計要求，驗證了梁端加腋、梁端配“x”形筋等改進配筋方法的有效性?！　〉?章針對梁柱截面變化對節(jié)點性能的影響，提出了變梁截面異型節(jié)點類型的劃分準則，結(jié)合異型中節(jié)點左右梁高不等的特性提出等效斜壓桿機理，并以該破壞機理為基礎(chǔ)，提出了一種預測異型節(jié)點區(qū)強度和變形的新模型?！　〉?章基于混凝土構(gòu)件抗剪的基本理論，如改進斜壓場理論、軟化桁架模型方法、軟化拉一壓桿模型方法和Attaalla模型等對框架節(jié)點抗剪性能進行理論計算，重點對變梁節(jié)點的計算結(jié)果進行對比分析?！　〉?章在試驗研究和理論分析基礎(chǔ)上，給出了與現(xiàn)行規(guī)范相協(xié)調(diào)的變梁節(jié)點設(shè)計方法，并對實際算例進行分析。　　……

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