高強(qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu)

前言

　　高性能混凝土具有高強(qiáng)度和高耐久性等特點(diǎn)，是建造百年大計(jì)重大土木工程的理想和重要結(jié)構(gòu)材料；高強(qiáng)混凝土與鋼材有機(jī)地巧妙結(jié)合，通過(guò)變形協(xié)調(diào)共同工作，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展出完美的新型鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)人們期望的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)。鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)誕生于19世紀(jì)末期，但只有高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)，才使鋼與混凝土得以完美的結(jié)合而形成高性能鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)代新型組合結(jié)構(gòu)已經(jīng)超越了傳統(tǒng)組合結(jié)構(gòu)的概念，拓展了傳統(tǒng)組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵，組合結(jié)構(gòu)的形式更豐富，體型更復(fù)雜，性能也更高，它已經(jīng)成為建造高層建筑和大跨度橋梁的理想結(jié)構(gòu)體系，世界上已經(jīng)建造和正在建造的最高的高層建筑、已經(jīng)建造的最大跨度的斜拉橋均為鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)體系，這充分展示了鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在高層建筑和大跨度橋梁建設(shè)中的重要作用和美好前景。本書(shū)系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了高強(qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)方法及工程應(yīng)用的主要研究成果，以及作者及其合作者相關(guān)的研究成果。全書(shū)包括緒論和1～10章。緒論較全面地綜述了高強(qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用的主要進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。第1章高強(qiáng)與高性能混凝土原材料與配合比，介紹了高性能混凝土和高強(qiáng)混凝土原材料的選擇原則及其配合比。第2章高強(qiáng)與高性能混凝土的基本物理力學(xué)性能和耐久性，介紹了國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)混凝土的各種強(qiáng)度、彈性模量、應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型、高性能混凝土的耐久性及其試驗(yàn)方法。第3章高性能混凝土的抗火性能與火災(zāi)后的修復(fù)策略，介紹了高性能混凝土高溫爆裂及其機(jī)理和防治措施、高性能混凝土高溫中和高溫后的力學(xué)性能損傷與耐久性損傷及其評(píng)價(jià)方法。第4章高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的分析與設(shè)計(jì)方法，介紹了高強(qiáng)混凝土受彎構(gòu)件受力全過(guò)程分析與設(shè)計(jì)方法、高強(qiáng)混凝土彎剪構(gòu)件受力全過(guò)程分析與設(shè)計(jì)方法、高強(qiáng)混凝土壓彎構(gòu)件受力全過(guò)程分析與設(shè)計(jì)方法及抗震性能。第5章鋼管高強(qiáng)混凝土柱分析與設(shè)計(jì)方法，介紹了鋼管高強(qiáng)混凝土柱受力全過(guò)程分析方法、抗震性能及其參數(shù)對(duì)受力性能和抗震性能的影響規(guī)律、鋼管高強(qiáng)混凝土柱設(shè)計(jì)方法。第6章鋼骨高強(qiáng)混凝土柱分析與設(shè)計(jì)方法，介紹了鋼骨高強(qiáng)混凝土柱受力全過(guò)程分析方法、抗震性能及其參數(shù)對(duì)受力性能和抗震性能的影響規(guī)律、鋼骨高強(qiáng)混凝土柱設(shè)計(jì)方法。第7章高強(qiáng)混凝土疊合柱的分析與設(shè)計(jì)方法，介紹了高強(qiáng)混凝土疊合柱的概念、受力全過(guò)程分析方法、抗震性能、軸力重分配及軸壓比限值和設(shè)計(jì)方法。第8章鋼混凝土組合梁和組合節(jié)點(diǎn)，介紹了鋼?混凝土組合梁的形式和設(shè)計(jì)方法、組合節(jié)點(diǎn)的形式及其抗震性能。第9章組合建筑結(jié)構(gòu)，介紹了高層組合建筑結(jié)構(gòu)體系的形式及其受力特點(diǎn)和抗震性能分析方法。第10章組合橋梁結(jié)構(gòu)，介紹了組合橋梁的組合構(gòu)件和組合橋梁結(jié)構(gòu)形式、靜動(dòng)力和穩(wěn)定性及抗震性能分析方法。高強(qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu)涉及材料學(xué)、力學(xué)、高層建筑、大跨橋梁、地震工程和風(fēng)工程等多門學(xué)科，新材料、新技術(shù)和新型結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展為高層建筑和大跨橋梁的建造提供了技術(shù)支撐，而高層建筑和大跨橋梁的建造又促進(jìn)了新型結(jié)構(gòu)體系及其分析設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。我國(guó)正在進(jìn)行空前的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，高性能混凝土及其組合結(jié)構(gòu)是我國(guó)城市及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要材料和結(jié)構(gòu)形式，作者以期本書(shū)的出版對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域的研究和應(yīng)用以及對(duì)我國(guó)城市與基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)能盡微薄之力。本書(shū)是在閆昕、劉金龍、王震宇、袁杰、蘭成明和張亮泉等的部分合作和參與下完成的。

內(nèi)容概要

　　《高強(qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu) 》系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了高強(qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)方法及工程應(yīng)用的主要研究成果。第1～3章是高性能混凝土的制備工藝和配合比、基本物理力學(xué)性能和耐久性以及耐高溫性能；第4章是高強(qiáng)混凝土基本構(gòu)件的非線性分析與設(shè)計(jì)方法；第5～7章是豎向承重鋼-混凝土組合構(gòu)件及其分析與設(shè)計(jì)方法；第8章是水平向鋼-混凝土組合構(gòu)件和組合節(jié)點(diǎn)；第9、10章是鋼-混凝土組合建筑結(jié)構(gòu)和組合橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介?！陡邚?qiáng)混凝土及其組合結(jié)構(gòu) 》可供從事土木工程、水利工程和海洋結(jié)構(gòu)工程的廣大科技人員參考，可作為上述專業(yè)的研究生和高年級(jí)本科生的學(xué)習(xí)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

主要符號(hào)緒論第1章 高強(qiáng)與高性能混凝土原材料與配合比1.1 水泥1.1.1 水泥強(qiáng)度1.1.2 水泥的流變性能1.1.3 水泥用量和水灰比1.2 集料1.2.1 粗集料1.2.2 細(xì)集料1.3 礦物摻和料1.3.1 硅灰1.3.2 粉煤灰1.3.3 高爐礦渣1.3.4 F礦粉1.4 外加劑1.4.1 高效減水劑1.4.2 緩凝劑1.4.3 引氣劑1.4.4 其他類外加劑1.5 配合比設(shè)計(jì)1.5.1 高強(qiáng)混凝土的配合比1.5.2 高性能混凝土的配合比1.5.3 高性能混凝土配合比示例1.6 新拌混凝土的性能1.6.1 工作性1.6.2 可泵性1.6.3 早期收縮與開(kāi)裂1.6.4 新拌混凝土的流變性第2章 高強(qiáng)與高性能混凝土的基本物理力學(xué)性能和耐久性2.1 基本力學(xué)性能2.1.1 抗壓強(qiáng)度2.1.2 峰值應(yīng)變和極限應(yīng)變2.1.3 彈性模量2.1.4 橫向變形系數(shù)2.1.5 其他強(qiáng)度2.2 力學(xué)本構(gòu)關(guān)系模型2.2.1 非約束高強(qiáng)混凝土力學(xué)本構(gòu)關(guān)系模型2.2.2 約束高強(qiáng)混凝土力學(xué)本構(gòu)關(guān)系建模方法2.2.3 約束高強(qiáng)混凝土力學(xué)本構(gòu)關(guān)系模型2.3 耐久性2.3.1 抗?jié)B性2.3.2 抗凍性2.3.3 堿集料反應(yīng)2.3.4 耐化學(xué)侵蝕2.3.5 耐磨性第3章 高性能混凝土的抗火性能與火災(zāi)后的修復(fù)策略3.1 混凝土結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)方法3.1.1 升溫制度3.1.2 力學(xué)性能試驗(yàn)方法3.1.3 耐久性試驗(yàn)方法3.2 受火中高性能混凝土的性能與損傷3.2.1 高性能混凝土的火效應(yīng)3.2.2 高性能混凝土爆裂損傷3.2.3 高性能混凝土力學(xué)性能的劣化3.3 受火后高性能混凝土的損傷與修復(fù)策略3.3.1 力學(xué)性能劣化3.3.2 耐久性退化3.3.3 受火后高性能混凝土的修復(fù)策略第4章 高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的分析與設(shè)計(jì)方法4.1 受彎構(gòu)件4.1.1 受力特點(diǎn)4.1.2 單調(diào)加載下的全過(guò)程分析4.1.3 滯回模型與抗震性能4.1.4 設(shè)計(jì)方法4.2 彎剪構(gòu)件4.2.1 受力特點(diǎn)4.2.2 彎剪構(gòu)件受力全過(guò)程的有限元分析方法4.2.3 設(shè)計(jì)方法4.3 壓彎構(gòu)件4.3.1 受力特點(diǎn)4.3.2 單調(diào)加載下壓彎構(gòu)件全過(guò)程分析4.3.3 滯回模型與抗震性能4.3.4 設(shè)計(jì)方法第5章 鋼管高強(qiáng)混凝土柱分析與設(shè)計(jì)方法5.1 鋼管高強(qiáng)混凝土柱受力性能概述5.1.1 鋼管混凝土柱研究與發(fā)展概述5.1.2 鋼管高強(qiáng)混凝土柱受力性能概述5.2 鋼管高強(qiáng)混凝土柱受力全過(guò)程分析5.2.1 鋼管高強(qiáng)混凝土的基本參數(shù)5.2.2 鋼管高強(qiáng)混凝土壓彎構(gòu)件全過(guò)程分析5.3 鋼管高強(qiáng)混凝土柱抗震性能與滯回模型5.3.1 抗震性能5.3.2 滯回模型5.4 鋼管高強(qiáng)混凝土柱設(shè)計(jì)方法5.4.1 軸心受壓極限承載力5.4.2 壓彎極限承載力第6章 鋼骨高強(qiáng)混凝土柱分析與設(shè)計(jì)方法6.1 鋼骨高強(qiáng)混凝土柱受力特點(diǎn)及全過(guò)程分析6.1.1 軸心受壓破壞形態(tài)與受力特點(diǎn)6.1.2 壓彎構(gòu)件破壞形態(tài)與受力特點(diǎn)6.1.3 壓彎構(gòu)件全過(guò)程分析6.1.4 壓彎構(gòu)件特征點(diǎn)計(jì)算6.2 鋼骨高強(qiáng)混凝土柱抗震性能與滯回模型6.2.1 抗震性能6.2.2 滯回模型6.3 鋼骨高強(qiáng)混凝土柱設(shè)計(jì)方法6.3.1 軸心受壓極限承載力6.3.2 壓彎極限承載力6.3.3 抗剪極限承載力第7章 高強(qiáng)混凝土疊合柱的分析與設(shè)計(jì)方法7.1 疊合柱的概念7.1.1 概念7.1.2 抗震機(jī)理7.1.3 疊合柱參數(shù)7.2 疊合柱受力全過(guò)程分析7.2.1 數(shù)值分析方法7.2.2 荷載-變形關(guān)系的影響因素7.2.3 骨架曲線特征點(diǎn)計(jì)算方法7.3 疊合柱的抗震性能與滯回模型7.3.1 試件設(shè)計(jì)與加載制度7.3.2 疊合柱滯回曲線與滯回模型7.4 軸力重分配及軸壓比限值7.4.1 鈾力重分配規(guī)律7.4.2 最佳疊合方式7.4.3 軸壓比限值7.5 設(shè)計(jì)方法7.5.1 截面尺寸的初步設(shè)計(jì)7.5.2 抗彎極限承載力設(shè)計(jì)方法7.5.3 抗剪極限承載力設(shè)計(jì)方法7.5.4 設(shè)計(jì)要求與構(gòu)造措施7.5.5 設(shè)計(jì)實(shí)例第8章 鋼-混凝土組合梁和組合節(jié)點(diǎn)8.1 鋼-混凝土組合梁與組合樓板8.1.1 鋼-混凝土組合梁和組合樓板的形式及工作機(jī)理8.1.2 鋼-混凝土組合梁的分析與設(shè)計(jì)方法8.2 組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)8.2.1 鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)8.2.2 鋼骨混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)第9章 組合建筑結(jié)構(gòu)9.1 組合建筑結(jié)構(gòu)體系及其分析設(shè)計(jì)理論發(fā)展概述9.2 組合建筑結(jié)構(gòu)體系及其受力特點(diǎn)9.2.1 框架-核心筒組合結(jié)構(gòu)體系9.2.2 巨型組合結(jié)構(gòu)體系9.2.3 鋼管混凝土和鋼骨混凝土框架結(jié)構(gòu)體系9.3 組合高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震分析方法9.3.1 靜力彈塑性分析方法9.3.2 動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析方法第10章 組合橋梁結(jié)構(gòu)10.1 組合構(gòu)件和組合橋梁結(jié)構(gòu)體系10.1.1 橋梁結(jié)構(gòu)的組合構(gòu)件10.1.2 組合橋梁結(jié)構(gòu)10.2 組合橋梁結(jié)構(gòu)靜力分析方法10.2.1 組合斜拉橋空間非線性有限元模型10.2.2 組合斜拉橋靜力與穩(wěn)定性分析10.3 組合橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析方法10.3.1 組合斜拉橋動(dòng)力特性分析10.3.2 組合斜拉橋地震反應(yīng)分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　目前，組合結(jié)構(gòu)主要指鋼一混凝土組合梁（板）、鋼骨混凝土和鋼管混凝土以及它們延伸形成的其他豎向承重組合構(gòu)件、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)體系?！　′撘换炷两M合梁是指梁的下部采用鋼材、上部采用混凝土、通過(guò)抗剪連接件形成的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件。連接件保證了鋼材和混凝土能夠變形協(xié)調(diào)、共同工作。組合梁下部的鋼材受拉，上部的混凝土受壓，從而能夠充分發(fā)揮鋼材受拉性能好和混凝土受壓性能好的特點(diǎn)。鋼一混凝土組合梁具有截面高度小、自重輕、強(qiáng)度高、剛度大、延性好、跨越能力大、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性好、便于施工等特點(diǎn)，是高層建筑和大跨橋梁中的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件?！　′摴芑炷潦侵冈趫A形或方形鋼管中填充混凝土形成的一種組合結(jié)構(gòu)形式。由于鋼管的側(cè)向約束作用，核心混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)，極大地改善了混凝土的強(qiáng)度和變形性能；同時(shí)，核心混凝土對(duì)外圍鋼管提供骨架支撐作用，避免鋼管在受壓過(guò)程中較早地發(fā)生局部屈曲。兩種材料組合在一起，通過(guò)變形協(xié)調(diào)和共同工作，達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果，使鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的承載力和良好的變形性能及耗能能力?！　′摴腔炷两Y(jié)構(gòu)又稱勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是一種把型鋼埋入鋼筋混凝土中形成的組合構(gòu)件。型鋼與混凝土之間通過(guò)粘結(jié)力和抗剪連接件使它們緊密地結(jié)合在一起，協(xié)調(diào)統(tǒng)一地工作。型鋼具有高強(qiáng)度和大變形的特點(diǎn)，將其埋入混凝土，可以避免型鋼局部失穩(wěn)和直接受火；而型鋼不僅可以承擔(dān)較多的荷載，提供大變形的能力，同時(shí)它對(duì)處于構(gòu)件核心的混凝土形成約束，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，極大地改善了混凝土的強(qiáng)度和變形性能。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力高、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；與鋼結(jié)構(gòu)相比，由于混凝土的外包作用，克服了型鋼鋼結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)和防火性能差的缺點(diǎn)。　　鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)是指由鋼構(gòu)件、組合構(gòu)件、混凝土構(gòu)件或者它們混合構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，它充分利用鋼構(gòu)件、組合構(gòu)件、混凝土構(gòu)件各自的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)變形協(xié)調(diào)使它們共同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)期望的性能目標(biāo)?！　?hellip;…

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