1 地震区钢筋混凝土高层建筑 1
1.1钢筋混凝土高层建筑的演变 1
1.1.1历史背景 1
1.1.2日本建筑中心的技术审查 2
1.1.3钢筋混凝土高层建筑的增多和新钢筋混凝土项目 3
1.2结构布置 4
1.2.1 建筑平面 4
1.2.3建筑立面 7
1.2.2结构体系 7
1.2.4典型结构构件 8
1.3材料和施工 9
1.3.1混凝土 9
1.3.2钢筋 10
1.3.3预制构件的应用 10
1.3.4钢筋笼的预装 11
1.3.5受力钢筋的搭接和锚固 11
1.3.6混凝土浇注 12
1.4.1基本原理 13
1.3.7施工管理 13
1.4抗震设计 13
1.4.2设计标准和方法 14
1.4.3设计地震荷载 15
1.4.4要求的极限承载能力 15
1.4.5第一阶段设计 16
1.4.6第二阶段设计 16
1.4.6.1极限承载能力的计算 16
1.4.6.2主梁的延性 16
1.4.6.3柱子强度和延性 17
1.4.6.4梁柱节点 17
1.4.6.5最低要求 17
1.4.6.6预期的偶然事件 17
1.4.7试验验证 18
1.5地震反应分析 18
1.5.1线性分析 18
1.5.5 阻尼 19
1.5.4输入地震运动 19
1.5.2非线性集中质量分析 19
1.5.3非线性框架分析 19
1.5.6反应分析结果 20
1.6今后的发展 21
1.6.1促进钢筋混凝土高层建筑发展的因素 21
1.6.2对更高强度材料的需求 22
2 新钢筋混凝土项目 23
2.1项目背景 23
2.2项目目标 23
2.3项目的组织 25
2.4结果简介 35
2.4.1 为高强钢筋混凝土进行的材料开发 35
2.4.2建筑标准的发展 36
2.4.3结构性能评价的发展 36
2.4.4结构设计的发展 36
2.4.5新钢筋混凝土建筑的可行性研究 37
2.5结果的公布 38
3 新钢筋混凝土材料 41
3.1高强度混凝土 41
3.1.1高强度混凝土的材料和配合比 41
3.1.1.1水泥 42
3.1.1.2骨料 43
3.1.1.3化学添加剂 44
3.1.1.4矿物添加剂 45
3.1.1.5配合比设计 46
3.1.2高强度混凝土性能 48
3.1.2.1 和易性 48
3.1.2.2抗压强度的标准试验方法 48
3.1.2.3力学性能 49
3.1.2.4干缩和徐变 50
3.1.2.5耐久性 51
3.1.2.6防火性能 53
3.2.2 高强度钢筋的优点和问题 54
3.2.1钢筋委员会 54
3.2高强度受力钢筋 54
3.2.3新钢筋与现行JIS的关系 55
3.2.4高强钢筋的建议标准 55
3.2.4.1 简介 55
3.2.4.2屈服强度 57
3.2.4.3屈服平台的应变 57
3.2.4.4屈服比 58
3.2.4.5伸长率和弯曲性能 58
3.2.5生产方法和化学组分 58
3.2.6防火性和耐久性 60
3.2.6.1高温的影响 60
3.2.6.2抗腐蚀性 61
3.2.7钢筋搭接 62
3.3钢筋混凝土的力学性能 64
3.3.1粘结与锚固 64
3.3.1.1梁筋在边节点中的锚固 65
3.3.1.2中间节点的粘结锚固 67
3.3.1.3梁筋的受弯粘结抗力 68
3.3.2横向钢筋 69
3.3.2.1约束混凝土的应力－应变关系 69
3.3.2.2横向钢筋应力的上限 72
3.3.2.3纵向钢筋的压曲 73
3.3.3平面应力状态下的混凝土受力性能 74
3.3.3.1素混凝土板的双轴加载试验 74
3.3.3.2平面剪力作用下钢筋混凝土板的试验 75
4.1 引 言 77
4 新钢筋混凝土结构构件 77
4.2梁和柱 78
4.2.1屈服后梁的粘结劈裂破坏 78
4.2.2板对梁抗弯性能的影响 81
4.2.3屈服后柱子的变形性能 84
4.2.4双向受弯时的柱子 87
4.2.5高轴压时柱子的竖向劈裂 90
4.2.6柱子的抗剪强度 92
4.2.7梁的抗剪强度 95
4.3墙 99
4.3.1剪压破环型墙的抗弯强度 99
4.3.2双向加载时墙的变形能力 104
4.3.3高墙的抗剪切强度 107
4.4梁柱节点 110
4.4.1 梁柱中间节点的粘结 111
4.4.2双向加载下三维节点的抗剪强度 115
4.4.3边柱节点的抗剪性能 119
4.4.4底层柱和基础混凝土强度的差异 121
4.5结构性能评价的方法 123
4.5.1梁的恢复力特性 123
4.5.1.1初始刚度 124
4.5.1.2受弯开裂 124
4.5.1.3屈服变形 124
4.5.1.4抗弯强度 125
4.5.2.1弯压破坏 126
4.5.2柱子的变形能力 126
4.5.1.5位移限值 126
4.5.1.6等效粘滞阻尼 126
4.5.2.2沿纵筋的粘结劈裂 127
4.5.2.3屈服后塑性铰区的剪切破坏 127
4.5.2.4梁和柱的剪切强度 128
4.5.3墙的抗弯强度 129
4.5.4梁柱节点的抗剪强度 130
4.5.5.3增强 132
4.6结束语 132
4.5.5.1 承载应力 132
4.5.5.2劈裂应力 132
4.5.5第一层柱子与基础的连接 132
5 有限元分析 135
5.1有限元方法的基本原理 135
5.2有限元方法和钢筋混凝土 136
5.2.1钢筋混凝土有限元分析的历史 136
5.2.2.4裂缝的模拟 138
5.2.2.3钢筋的模拟 138
5.2.2.2混凝土模拟 138
5.2.2.1二维分析和三维分析 138
5.2.2钢筋混凝土的模型化 138
5.2.2.5对钢筋和混凝土粘结的模拟 139
5.3使用高强度材料的钢筋混凝土构件的有限元法 139
5.4采用高强度材料的钢筋混凝土构件的对比分析 140
5.4.1梁、板和剪力墙的对比分析 140
5.4.2材料本构关系 140
5.4.2.1混凝土单轴受压应力－应变曲线 140
5.4.2.2开裂混凝土抗压强度折减系数 141
5.4.2.3混凝土的约束效应 141
5.4.2.4混凝土的双轴效应 141
5.4.2.5混凝土的受拉硬化 141
5.4.2.6开裂截面的剪切刚度 141
5.4.3.1梁试件的分析 142
5.4.3分析模型和分析结果 142
5.4.2.10粘结特性 142
5.4.2.8钢筋的应力－应变关系 142
5.4.2.7开裂强度 142
5.4.2.9钢筋的销栓作用 142
5.4.3.2板试件的分析 143
5.4.3.3剪力墙的分析 143
5.4.3.4结论 144
5.5.1 目的和方法 145
5.5.2剪切钢筋率的影响 145
5.5高强度梁的有限元参数分析 145
5.5.3 Pwσwy一定时混凝土约束模型的影响 146
5.5.4结论 147
5.6高强柱子的有限元参数分析 147
5.6.1 目的和方法 147
5.6.2分析结果 148
5.6.3结论 149
5.7高强梁柱节点的有限元参数分析 149
5.7.1 目的和方法 149
5.7.3参数分析的结果 150
5.7.2试验和分析结果的比较 150
5.7.4结论 152
5.8高强度墙的有限元参数分析 152
5.8.1 目的和方法 152
5.8.2研究简介 152
5.8.3分析结果及讨论 154
5.9高强度板的有限元参数分析 155
5.9.1 目的和方法 155
5.9.2分析结果和总结 156
6 结构设计原理 159
6.1新钢筋混凝土结构设计指针的特点 160
6.1.1三阶段抗震设计 160
6.1.2设计地面运动的建议 160
6.1.3双向和竖向地震运动 160
6.1.4所需要的安全性的分类 160
6.2.2设计侧移限值 161
6.2.1设计地震烈度 161
6.2抗震设计标准 161
6.1.5材料强度的变化及强度评价的准确性 161
6.1.6基础的结构设计及土－结构相互作用 161
6.2.3设计标准 162
6.3设计地震运动 163
6.3.1地震运动的特性 163
6.3.2新钢筋混凝土设计采用的地震运动 163
6.4结构的模型化 164
6.4.1结构的模型化 164
6.3.3与建筑基本法的关系 164
6.4.2模型和地震运动的关系 165
6.4.2.1 固定基底模型 165
6.4.2.2侧移－转动模型 165
6.4.2.3土－基础－结构相互作用模型 165
6.5构件的恢复力特性 166
6.5.1可靠强度和上限强度 166
6.5.2构件模拟 167
6.5.3滞回规律 167
6.6.1任意方向的设计力 168
6.6抗震设计的方向 168
6.6.2双向地震输入 169
6.6.3竖向地震作用的影响 169
6.7基础结构 170
6.8设计例子 170
6.8.1 60层框架住宅建筑 171
6.8.2 40层双筒及核心筒办公楼建筑 176
6.8.2.1双筒结构 176
6.8.2.2核心筒结构 179
6.8.3 中等高度办公楼（15层墙－框架，15层空间框架，25层空间框架） 183
7 地震反应分析 187
7.1抗震设计中的地震反应分析 187
7.2结构模型 189
7.2.1三维框架模型 189
7.2.2二维框架模型 190
7.2.3多质点模型 191
7.3.1梁的单分量模型 192
7.3杆件模型 192
7.2.4土－结构模型 192
7.3.2柱子的多轴弹簧模型 194
7.3.3墙模型 196
7.4单自由度体系的非线性反应 198
7.4.1基于位移的设计方法 198
7.4.2非线性反应与线性反应的相关性 200
7.5数值分析 203
7.5.1运动方程的数值分析 203
7.5.2不平衡力的释放 203
8 新钢筋混凝土结构的施工 205
8.1简介 205
8.2足尺寸的施工试验 205
8.2.1 目的 205
8.2.2施工试验梗概 206
8.2.3混凝土配合比 207
8.2.4钢筋施工 211
8.2.5.1新混凝土 212
8.2.5混凝土施工 212
8.2.5.2柱子试件的施工 213
8.2.5.3框架试件的施工 214
8.2.5.4内部温度的测试 218
8.2.5.5强度发展 219
8.2.5.6框架试件的裂缝观测 220
8.2.6结论 223
8.3新钢筋混凝土的施工标准 223
8.3.1一般条文 223
8.3.2钢筋 224
8.3.3模板 224
8.3.4混凝土 224
8.3.4.1 简介 224
8.3.4.2混凝土质量 225
8.3.4.3材料 228
8.3.4.4配合比 229
8.3.4.6浇注和表面抹灰 230
8.3.4.5混凝土的制作 230
8.3.4.7养护 231
8.3.4.8抗压强度的检测 231
9 可行性分析与建筑物实例 233
9.1可行性研究 233
9.1.1高层板柱建筑 233
9.1.1.1带核心墙体的高层板柱住宅 233
9.1.1.2带曲线墙体的高层板柱住宅 239
9.1.2巨型结构 243
9.1.2.1 OP200直线型 244
9.1.2.2 OP300直线型 245
9.1.2.3 OP300锥型 245
9.1.2.4 BR200 K支撑型 245
9.1.2.5 BR200 D支撑型 246
9.1.2.6 BR300 X支撑型 247
9.1.2.7结束语 248
9.1.3热力发电站的箱形柱结构 249
9.2建筑物实例 254