鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析

前言

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的科技進(jìn)步，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)及社會進(jìn)步具有重要意義。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在服役期間可能會受到火災(zāi)、地震、爆炸等災(zāi)害作用，災(zāi)害損失特別重大，將導(dǎo)致城市和區(qū)域功能癱瘓，使國家財(cái)產(chǎn)和人民生命蒙受重大損失，甚至可能影響國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2001年美國的9.11恐怖襲擊事件和2008年中國汶川的5.12地震的慘劇震驚世界，使得結(jié)構(gòu)在火災(zāi)、地震、爆炸等偶然載荷災(zāi)害作用下的安全可靠性立即成為工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。因此，城市建筑群與重大工程結(jié)構(gòu)的災(zāi)害預(yù)測與防治以及安全性評估是人類防災(zāi)減災(zāi)工作的首要問題，具有極其重要的戰(zhàn)略意義?！　?zāi)害是超出人類正常抵抗能力的、突發(fā)性的動力作用、對結(jié)構(gòu)和工程系統(tǒng)都有明顯的時(shí)空非線性動力作用效應(yīng)，呈現(xiàn)出一系列復(fù)雜的非線性問題。因此，從本質(zhì)上來研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在載荷作用下的非線性響應(yīng)具有重要意義?！　”緯闹饕康氖菫檠芯可M(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非線性分析打下。堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，既注意到了力學(xué)分析上的嚴(yán)格性，又側(cè)重工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用上的實(shí)用性。在編寫中努力吸取了國內(nèi)外的一些最新成果。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)、地震、爆炸災(zāi)害作用下非線性響應(yīng)分析的理論和方法。主要內(nèi)容包括：火災(zāi)高溫作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面溫度場的非線性有限元分析方法和過程；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)的一般原則、結(jié)構(gòu)構(gòu)件極限承載力的計(jì)算方法以及影響構(gòu)件極限承載力變化的主要因素；火災(zāi)作用下鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的發(fā)展變化過程和相應(yīng)的非線性計(jì)算分析方法；火災(zāi)后鋼筋混凝土材料力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)件剩余承載力的變化以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠性的評估方法；大體積混凝土的溫度場的基本原理、非線性有限元計(jì)算過程以及防裂措施和裂縫補(bǔ)救方法；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時(shí)程分析方法以及強(qiáng)地震作用下的靜力彈塑性分析方法；爆炸沖擊波載荷以及爆炸沖擊下的材料動力性能；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、柱、板以及結(jié)構(gòu)整體在爆炸沖擊波作用下的彈塑性動力響應(yīng)、結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)非線性分析的數(shù)值方法以及爆炸作用下的數(shù)值模擬技術(shù)與技巧。    本書可作為土木工程學(xué)科結(jié)構(gòu)：亡程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等專業(yè)的研究生教材，也可作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)科研人員的參考書籍。

書籍目錄

緒論  0.1　引言  0.2　結(jié)構(gòu)抗火研究  0.3　結(jié)構(gòu)抗震研究  0.4　結(jié)構(gòu)抗爆研究  0.5　結(jié)構(gòu)非線性分析的意義第1章　火災(zāi)下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗高溫性能及特點(diǎn)  1.1　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究的必要性及特點(diǎn)    1.1.1　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究的必要性    1.1.2　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗高溫性能的特點(diǎn)  1.2　國內(nèi)外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究的發(fā)展及研究現(xiàn)狀    1.2.1　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究的發(fā)展    1.2.2　國內(nèi)外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火性能研究現(xiàn)狀  1.3　鋼筋和混凝土的熱工性能和熱力學(xué)性能    1.3.1　材料的熱工性能    1.3.2　高溫下材料的熱力學(xué)性能  思考題第2章　火災(zāi)下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度場非線性有限元分析  2.1　鋼筋混凝土構(gòu)件熱傳導(dǎo)方程及其定解條件    2.1.1　鋼筋混凝土構(gòu)件熱傳導(dǎo)方程    2.1.2　鋼筋混凝土構(gòu)件熱傳導(dǎo)方程的定解條件  2.2　有限元法求解非線性瞬態(tài)溫度場分布    2.2.1　變分計(jì)算格式    2.2.2　有限單元法的單元劃分及溫度插值函數(shù)    2.2.3　單元變分計(jì)算    2.2.4　有限單元法的總體合成    2.2.5　時(shí)間差分格式    2.2.6　計(jì)算的穩(wěn)定性    2.2.7　試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)的比較    2.2.8　火災(zāi)高溫下鋼筋混凝土構(gòu)件截面溫度場的模擬  2.3　鋼筋混凝土構(gòu)件截面溫度場的影響因素分析    2.3.1　截面尺寸的影響    2.3.2　受火面數(shù)的影響    2.3.3　受火時(shí)間的影響    思考題第3章　火災(zāi)作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力　3.1　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的一般原則    3.1.1　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求    3.1.2　結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)要求    3.1.3　火災(zāi)作用下荷載效應(yīng)組合　3.2　火災(zāi)下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)　　3.2.1　與承載能力有關(guān)的極限狀態(tài)    3.2.2　與分隔功能有關(guān)的極限狀態(tài)  3.3　火災(zāi)高溫作用下鋼筋混凝土簡支梁的極限承載力與結(jié)構(gòu)等效樓面活荷載分析    3.3.1　基本假設(shè)    3.3.2　火災(zāi)高溫作用下鋼筋混凝土簡支梁抗彎、抗剪承載力分析    3.3.3　火災(zāi)高溫下鋼筋混凝土簡支梁樓面等效活荷載計(jì)算    3.3.4　不同混凝土強(qiáng)度等級鋼筋混凝土簡支梁極限承載力及等效樓面活荷載算例    3.3.5　計(jì)算結(jié)果分析    3.3.6　不同梁截面配筋率鋼筋混凝土梁極限承載力及等效樓面活荷載算例  3.4　鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件耐火極限分析    3.4.1　鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件極限承載力計(jì)算    3.4.2　試驗(yàn)驗(yàn)證    3.4.3　鋼筋混凝土構(gòu)件耐火極限承載力的影響因素分析  3.5　考慮薄膜效應(yīng)的鋼筋混凝土樓板耐火極限分析    3.5.1　火災(zāi)時(shí)鋼筋混凝土板內(nèi)溫度場分析    3.5.2　火災(zāi)作用下鋼筋混凝土板的薄膜效應(yīng)分析……第4章　火災(zāi)作用下鋼筋混凝土超靜定我非線性分析第5章　火災(zāi)高溫后鋼筋混凝土構(gòu)件可靠性分析第6章　大體積混凝土的溫度場和溫度應(yīng)力第7章　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時(shí)程分析第8章　鋼筋混凝結(jié)構(gòu)地震作用的靜力彈塑性分析第9章　爆炸載荷及材料動力性能第10章　基本構(gòu)件抗爆動力分析第11章　板殼動力分析第12章　結(jié)構(gòu)杭爆動務(wù)計(jì)算有限元方法第13章　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在爆炸作用下的數(shù)值模擬技術(shù)　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?、咴谖窗l(fā)生爆裂的情況下，高強(qiáng)混凝土板與普通混凝土板的耐火極限差別不大?！　。?）在柱式構(gòu)件方面的研究結(jié)果　?、偎拿婢鶆蚴芑饤l件下，軸壓柱主要因混凝土壓碎而破壞，偏壓柱則主要因側(cè)向撓度過大而失效，骨料種類對軸壓柱的影響比偏壓柱要大，但端點(diǎn)約束對偏壓柱的影響比軸壓柱更為顯著；　　②不均勻受火（如三面受火）柱的破壞形態(tài)與常溫下截然不同，此時(shí)截面的強(qiáng)度中心與幾何中心一般不再重合，常溫下的軸壓柱實(shí)際已處于偏壓狀態(tài)，最后呈現(xiàn)出與常溫不同的小偏心受壓破壞，且側(cè)向極限變形較大，恒載升溫柱比恒溫加載柱的抗火性能要好；　?、塾捎诒训陌l(fā)生，相同條件下高強(qiáng)混凝土柱的抗火性能比普通混凝土柱更差。　?。?）在墻式構(gòu)件方面的研究結(jié)果　?、倩馂?zāi)作用下混凝土強(qiáng)度較高的墻的變形比混凝土強(qiáng)度較低的墻要?。弧　、趩蚊媸芑饡r(shí)，墻的面內(nèi)承載力明顯降低，但混凝土強(qiáng)度對面內(nèi)承載能力影響不大；　　③與彎曲裂縫較多的墻相比，沒有彎曲裂縫或彎曲裂縫較少的墻更容易發(fā)生爆裂；　?、茕摻畋Ｗo(hù)層厚度對墻的承載能力具有顯著影響?！　?.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高溫性能研究　　實(shí)際的混凝土結(jié)構(gòu)都是超靜定體系，在火災(zāi)作用下，其結(jié)構(gòu)性能和安全性不僅取決于構(gòu)件的高溫性能，還在更大程度上取決于結(jié)構(gòu)整體的內(nèi)力分布及其變化過程。由于構(gòu)件截面上嚴(yán)重的不均勻溫度場，材料高溫性能的劣化，以及構(gòu)件彎曲和軸向變形受到構(gòu)件內(nèi)外的約束，使超靜定結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了嚴(yán)重的內(nèi)力重分布過程。

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