重力-侧力系统可分组合结构体系抗震性能研究

作　者：	赵鹤
出版社：	清华大学出版社
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标　签：	暂缺

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作者简介

　　赵鹤，工学博士，北京科技大学副教授。主要从事钢-混凝土组合结构、装配式结构、建筑智能建造等方向的研究工作，入选中国博士后创新人才支持计划，获国际刘恢先地震工程奖，主持或作为子课题负责人承担国家级省部级项目7项，发表学术论文二十余篇，申请或授权发明专利近十项。

内容简介

本书针对装配式组合结构的发展需求，提出一种重力-侧力系统可分组合结构体系，系统介绍了对该结构体系抗震性能、数值模拟技术和抗震损伤评估方法所取得的研究成果。主要包括以下几个方面：（1）完成了3个大比例体系力学性能试验。根据试验结果对比了新型结构体系与传统刚接组合框架结构体系抗震性能的差异，分析了结构在竖向荷载和水平滞回荷载作用下的受力机理、变形特征和破坏模式，通过需求谱法对两种结构体系进行了抗震性能评价，并对新型结构体系中的节点半刚性问题进行了探讨。（2）通过三维精细数值模型对重力-侧力系统可分组合结构体系的受力机理展开研究。在通用有限元计算程序MSC.MARC平台上建立了壳-实体混合模型，提出了考虑焊缝开裂问题的模拟方法，分析了体系中各构件的受力变形特征、屈曲形态和破坏模式。（3）建立了适用于重力-侧力系统可分组合结构体系的高效数值分析工具。基于组件法的基本思想提出了适用于该结构体系的半刚性节点模型，基于通用有限元计算程序MSC.MARC平台的二次开发功能实现了高效、准确、便捷的半刚性节点单元，对组合结构非线性分析子程序包COMPONA-FIBER纤维梁模型进行扩展，形成适用于该结构体系的高效分析工具。（4）利用高效数值工具研究了重力-侧力系统可分组合结构体系在地震作用下的滞回行为。以某实际六层办公楼结构为例，开展弹塑性时程分析，研究了新型结构体系的抗震机理以及节点半刚性作用对体系抗震性能的影响。（5）建立了适用于重力-侧力系统可分组合结构体系的抗震损伤评估方法。结合新型结构体系在地震作用下损伤特征，选取楼层曲率作为其抗震损伤评估指标，基于截面分析方法确定了组合剪力墙的关键损伤临界状态，探讨了结构关键参数对体系抗震损伤行为的影响机制。本书面向的读者对象主要为土木工程行业从事钢-混凝土组合结构、装配式结构、结构抗震减灾等领域学习和研究以及对相关领域感兴趣的人员。

图书目录

第1章引言

1.1研究背景和意义

1.2研究和应用现状及不足

1.2.1装配式组合框架或组合框架-支撑结构

1.2.2装配式框架剪力墙或框架-核心筒组合结构

1.2.3带重力框架的组合结构

1.2.4文献调研小结

1.3研究目标和总体思路

1.3.1研究目标

1.3.2总体思路

第2章重力-侧力系统可分组合结构体系试验研究

2.1概述

2.2重力-侧力系统可分组合结构体系概念设计

2.3试件设计

2.3.1传统刚接组合框架原型结构

2.3.2可分体系子结构设计方案

2.3.3试件设计结果

2.3.4材料性能

2.4试验方案

2.4.1试验装置

2.4.2加载方案

2.4.3测量方案

2.5竖向堆载试验结果

2.5.1楼板裂缝发展

2.5.2主梁跨中挠度

2.5.3应变分布

2.6水平滞回加载试验结果

2.6.1试验现象

2.6.2荷载-位移曲线

2.6.3强度和刚度退化

2.6.4耗能能力

2.6.5变形特征

2.6.6组合楼板性能分析

2.7可分体系力学性能分析

2.7.1抗震性能评价

2.7.2节点半刚性

第3章重力-侧力系统可分组合结构体系精细数值模型研究

3.1概述

3.2三维精细有限元模型

3.2.1几何尺寸与单元类型

3.2.2材料本构

3.2.3连接设置

3.2.4边界和加载条件

3.3竖向堆载工况计算结果

3.3.1挠度发展

3.3.2柱截面应变发展

3.3.3梁截面应变发展

3.4水平滞回加载工况计算结果

3.4.1荷载-位移曲线

3.4.2钢柱、钢梁受力分析

3.4.3剪力墙受力分析

3.4.4楼板受力分析

3.4.5节点受力分析

第4章重力-侧力系统可分组合结构体系高效数值模型研究

4.1概述

4.2半刚性节点研究综述

4.2.1节点的分类

4.2.2常见半刚性节点连接形式

4.2.3半刚性节点研究发展历程

4.2.4半刚性节点研究方法

4.3可分体系半刚性节点模型

4.3.1混凝土等效弹簧

4.3.2钢筋等效弹簧

4.3.3开孔钢板等效弹簧

4.3.4螺栓剪切等效弹簧

4.3.5螺栓滑移等效弹簧

4.3.6下翼缘接触等效弹簧

4.4数值处理与程序实现

4.5模型验证

4.5.1节点层面

4.5.2体系层面

第5章重力-侧力系统可分组合结构体系抗震机理分析

5.1概述

5.2结构设计方案

5.2.1结构布置及设计要求

5.2.2传统体系结构设计方案

5.2.3可分体系结构设计方案

5.3建模方法

5.4自振特性

5.5动力弹塑性时程分析

5.5.1地震波选取

5.5.2结构位移响应

5.5.3结构塑性铰的发展

5.5.4基底剪力时程

5.5.5关键构件内力分布

第6章重力-侧力系统可分组合结构体系抗震损伤评估

6.1概述

6.2组合剪力墙损伤评估指标

6.2.1常见剪力墙损伤评价指标

6.2.2基于截面的组合剪力墙分析方法

6.2.3组合剪力墙的损伤临界状态

6.3组合剪力墙损伤评估指标影响因素研究

6.3.1剪力墙墙肢钢板厚度

6.3.2剪力墙边缘约束构件钢板厚度

6.3.3剪力墙总宽度

6.3.4钢材屈服强度

6.3.5混凝土抗压强度

6.4基于损伤评估的体系抗震性能分析

6.4.1剪力墙宽度的影响

6.4.2剪力墙厚度的影响

6.4.3剪力墙含钢率的影响

6.4.4楼层数的影响

第7章结论与展望

7.1主要研究成果

7.2有待研究的问题

参考文献

致谢

在学期间完成的相关学术成果