混凝土结构统一理论PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 结构工程 2

1.2.1 结构分析 2

1.2.2 主体区域与局部区域 3

1.2.3 构件和连接设计 4

1.3 统一理论的六个模型 5

1.3.1 六个模型的原则和应用 5

1.3.2 钢筋混凝土理论的发展历程 6

1.4 拉压杆模型 12

1.4.1 简述 12

1.4.2 梁的拉压杆模型 13

1.4.3 框架节点的拉压杆模型 13

1.4.4 小结 18

2 平衡（塑性）桁架模型 19

2.1 基本平衡方程 19

2.1.1 弯曲平衡 19

2.1.2 单元剪切平衡 20

2.1.3 梁剪切平衡 28

2.1.4 扭转平衡 29

2.1.5 基本平衡方程小结 31

2.2 相互作用关系 32

2.2.1 弯剪相互作用 32

2.2.2 弯扭相互作用 35

2.2.3 弯剪扭相互作用 38

2.2.4 弯剪轴拉相互作用 44

2.3 ACI规范中的剪扭规定 45

2.3.1 受扭钢筋设计 45

2.3.2 受剪钢筋设计 48

2.3.3 最大受剪和受扭承载力 49

2.3.4 设计需要考虑的其他因素 50

2.3.5 设计实例 52

2.4 平衡（塑性）桁架模型小结 60

3 弯矩和轴向荷载共同作用 62

3.1 线性弯曲理论 62

3.1.1 伯努利协调桁架模型 62

3.1.2 钢筋的等效面积 67

3.1.3 开裂截面的弯曲刚度 68

3.1.4 未开裂截面的弯曲刚度 71

3.1.5 钢筋混凝土构件的弯曲变形 74

3.2 非线性弯曲理论 77

3.2.1 伯努利协调桁架模型 77

3.2.2 单筋矩形截面梁 81

3.2.3 双筋矩形截面梁 89

3.2.4 带翼缘的梁 93

3.2.5 弯矩-曲率（M-φ）关系 95

3.3 轴力与弯矩共同作用 99

3.3.1 物理中心和偏心荷载 99

3.3.2 界限状态 102

3.3.3 受拉破坏 103

3.3.4 受压破坏 104

3.3.5 弯矩-轴力相关性 107

3.3.6 弯矩-轴力-曲率（M-N-ψ）关系 109

4 剪切的基本原理 111

4.1 平面单元的应力 111

4.1.1 应力变换 111

4.1.2 莫尔应力圆 112

4.1.3 主应力 116

4.2 平面单元的应变 117

4.2.1 应变变换 117

4.2.2 几何关系 119

4.2.3 莫尔应变圆 120

4.2.4 主应变 121

4.3 钢筋混凝土平面单元 122

4.3.1 钢筋混凝土平面单元的应力状态与开裂模式 122

4.3.2 固定角理论 124

4.3.3 转动角理论 126

4.3.4 混凝土的受剪承载力（Vc） 127

4.3.5 钢筋混凝土剪切单元的莫尔应力圆 129

5 转角剪切理论 131

5.1 钢筋混凝土平面单元的应力平衡 131

5.1.1 平衡方程的变换类型 131

5.1.2 第一类平衡方程 132

5.1.3 第二类平衡方程 134

5.1.4 基于倍角的平衡方程 135

5.1.5 例题5.1平衡（塑性）桁架模型的应用 136

5.2 钢筋混凝土平面单元的应变协调 139

5.2.1 协调方程的变换类型 139

5.2.2 第一类协调方程 140

5.2.3 第二类协调方程 141

5.2.4 裂缝控制 142

5.3 莫尔协调桁架模型（MCTM） 146

5.3.1 基本原理 146

5.3.2 基本方程 147

5.3.3 计算方法 148

5.3.4 例题5.2莫尔协调桁架模型的应用 150

5.3.5 钢筋混凝土平面单元的容许应力设计法 153

5.4 转角软化桁架模型（RA-STM） 154

5.4.1 基本原理 154

5.4.2 基本方程 155

5.4.3 计算方法 158

5.4.4 例题5.3连续加载问题 161

5.4.5 比例加载下的平面单元 167

5.4.6 例题5.4的比例加载问题 173

5.4.7 钢筋混凝土平面单元的失效模式 180

5.5 本章小结 187

6 固定角剪切理论 188

6.1 软化膜模型（SMM） 188

6.1.1 基本原理 188

6.1.2 钢筋混凝土平面单元的研究 190

6.1.3 钢筋混凝土的泊松效应 192

6.1.4 徐朱比V12和V21 195

6.1.5 试验应力-应变曲线 199

6.1.6 混凝土受压时的软化应力-应变关系 201

6.1.7 软化系数ζ 202

6.1.8 混凝土受拉时的弥散应力-应变关系 206

6.1.9 混凝土中钢筋的弥散应力-应变关系 209

6.1.10 混凝土受剪时的弥散应力-应变关系 218

6.1.11 计算方法 218

6.1.12 例题6.1 221

6.2 固定角软化桁架模型（FA-STM） 229

6.2.1 基本原理 229

6.2.2 计算方法 230

6.2.3 例题6.2 232

6.3 循环软化膜模型（CSMM） 238

6.3.1 基本原理 238

6.3.2 混凝土的循环应力-应变曲线 239

6.3.3 钢筋的循环应力-应变曲线 243

6.3.4 徐朱比vTC和vCT 245

6.3.5 求解步骤 245

6.3.6 滞回曲线 247

6.3.7 循环剪切作用下的捏缩效应和失效机理 251

6.3.8 八块试验板 254

6.3.9 剪切刚度 256

6.3.10 剪切延性 257

6.3.11 剪切耗能 258

7 扭转 262

7.1 扭转分析 262

7.1.1 平衡方程 262

7.1.2 协调方程 264

7.1.3 混凝土的本构关系 268

7.1.4 扭转控制方程 273

7.1.5 求解方法 274

7.1.6 例题7.1 279

7.2 扭转设计 285

7.2.1 扭转和弯曲的相似性 285

7.2.2 力臂面积A0的多种定义 286

7.2.3 设计取用的剪力流区厚度td 288

7.2.4 厚度td的简化计算公式 290

7.2.5 边梁的协调扭转 292

7.2.6 最小纵向受扭钢筋配筋率 299

7.2.7 例题7.2 301

8 受剪梁 305

8.1 梁的塑性桁架分析模型 305

8.1.1 跨中集中荷载作用下的梁 305

8.1.2 均布荷载作用下的梁 307

8.2 梁的协调桁架分析模型 311

8.2.1 均布荷载作用下梁的受力分析 311

8.2.2 箍筋内力和三角形剪力图 312

8.2.3 纵向钢筋内力 315

8.2.4 沿斜裂缝方向的钢筋应力 315

8.3 工字形截面预应力混凝土梁的受剪设计 316

8.3.1 研究背景 316

8.3.2 休斯敦大学的工字形截面预应力混凝土梁试验 318

8.3.3 休斯敦大学提出的受剪承载力公式 324

8.3.4 最大受剪承载力 327

8.3.5 最小配箍量 330

8.3.6 受剪设计方法与试验结果的对比 332

8.3.7 受剪设计案例 334

8.3.8 三个受剪设计实例 338

9 框架和剪力墙的有限元建模 340

9.1 概述 340

9.1.1 有限元分析（FEA） 340

9.1.2 OpenSees——面向对象的有限元分析平台 342

9.1.3 材料模型 342

9.1.4 一维和平面模型的有限元分析公式 343

9.2 混凝土结构的材料模型 343

9.2.1 OpenSees中的材料模型 344

9.2.2 休斯敦大学提出的材料模型 346

9.3 适用于框架分析的一维纤维模型 350

9.4 适用于墙体分析的平面循环软化膜模型 351

9.4.1 混凝土结构的坐标系统 351

9.4.2 应用 352

9.4.3 分析过程 353

9.5 地震作用下的运动方程 355

9.5.1 单自由度与多自由度问题 355

9.5.2 空间三维建筑 356

9.5.3 阻尼 358

9.6 非线性分析算法 358

9.6.1 荷载控制迭代过程 359

9.6.2 位移控制迭代方程 359

9.6.3 动力分析迭代方程 360

9.7 非线性有限元分析程序SCS 362

10 SCS程序在剪力墙结构中的应用 366

10.1 静载作用下的钢筋混凝土板 366

10.2 静载作用下的预应力混凝土梁 367

10.3 往复循环荷载作用下的框架剪力墙 369

10.3.1 休斯敦大学的框架剪力墙试验 369

10.3.2 NCREE的低矮框架剪力墙试验 371

10.3.3 NCREE的中高框架剪力墙试验 373

10.4 往复循环荷载作用下的后张预制桥墩 375

10.5 框架剪力墙的振动台试验 378

10.6 7层剪力墙结构的振动台试验 382

附录 384

例1 预应力混凝土工字形简支梁 384

例2 往复循环荷载作用下的后张预应力桥墩 393

例3 往复循环荷载作用下的混凝土框架剪力墙 405

例4 振动台激励下的剪力墙 415

参考文献 428

索引 437