傳統(tǒng)風(fēng)格建筑組合框架抗震性能及設(shè)計方法
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- 作者：薛建陽翟磊戚亮杰
- 出版時間：2023/7/1
- ISBN：9787111724186
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TU352.104
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
傳統(tǒng)風(fēng)格建筑是對我國珍貴文化遺產(chǎn)的傳承和發(fā)展，具有很高的藝術(shù)價值與科學(xué)價值，需要不斷地對其進(jìn)行深入的發(fā)掘與研究創(chuàng)新。本書共11章，主要內(nèi)容包括緒論、傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RCCFST組合柱抗震性能試驗研究及非線性有限元分析、傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RCSRC組合柱抗震性能試驗研究及抗側(cè)剛度計算、傳統(tǒng)風(fēng)格建筑混凝土梁柱組合件動力循環(huán)加載試驗研究、附設(shè)黏滯阻尼器的傳統(tǒng)風(fēng)格建筑新型梁柱組合件動力循環(huán)加載試驗研究及非線性分析、傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RCCFST平面組合框架低周反復(fù)加載試驗研究及有限元分析、傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RCCFST平面組合框架擬動力試驗研究及彈塑性時程分析、傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RCCFST空間組合框架振動臺試驗研究，以及傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RCCFST組合框架基于位移的抗震設(shè)計。
本書內(nèi)容豐富，資料翔實，可供從事歷史建筑和傳統(tǒng)風(fēng)格建筑結(jié)構(gòu)性能研究的工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。
中國傳統(tǒng)建筑是中華文化、華夏文明的結(jié)晶，是珍貴的文化資源，具有極高的歷史、文化、藝術(shù)和科學(xué)價值。在對這些珍貴文化遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)和繼承的同時，如何傳承與創(chuàng)造出具有中華民族風(fēng)格與地域特色的現(xiàn)代建筑，是目前我國城市發(fā)展與建設(shè)中遇到的新課題。
在繼承中國傳統(tǒng)建筑文化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代建筑技藝及建筑材料模仿古建筑的形制、外觀而建造的建筑，統(tǒng)稱為“傳統(tǒng)風(fēng)格建筑”。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，為使建筑能更好地體現(xiàn)本地區(qū)的特點(diǎn)，避免各個城市建筑的千篇一律，越來越多、各具特色的傳統(tǒng)風(fēng)格建筑將會呈現(xiàn)于不同的城市中。
在諸多結(jié)構(gòu)形式中，組合結(jié)構(gòu)因其防腐、防火、防蟲蛀、抗震性能良好及節(jié)省后期維修費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)風(fēng)格建筑中。同時，古建筑形式復(fù)雜多變，利用組合結(jié)構(gòu)良好的可塑性，可以非常方便地將古建筑形制多樣的特點(diǎn)展現(xiàn)出來。因此，近年來組合結(jié)構(gòu)成為傳統(tǒng)風(fēng)格建筑的主流結(jié)構(gòu)形式。
目前，國內(nèi)學(xué)者已對傳統(tǒng)風(fēng)格建筑組合結(jié)構(gòu)開展了部分基礎(chǔ)性研究，但就其力學(xué)性能、抗震性能及設(shè)計方法等方面的研究尚不充分，且關(guān)于傳統(tǒng)風(fēng)格建筑組合結(jié)構(gòu)性能設(shè)計方面的研究更少。此外，學(xué)術(shù)界雖然對組合柱及組合框架進(jìn)行了一些抗震性能研究，但是研究的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造形式與傳統(tǒng)風(fēng)格建筑完全不同，且我國《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（JGJ 138—2016）中也沒有相關(guān)規(guī)定和設(shè)計方法，尚有很多關(guān)鍵的科學(xué)問題未能解決，需要進(jìn)一步深入和系統(tǒng)研究。因此，對傳統(tǒng)風(fēng)格建筑組合結(jié)構(gòu)的抗震性能開展研究，既是對現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法的擴(kuò)充，也是工程實踐的迫切需求，具有重要的理論意義和工程價值。
自2011年開始，著者及所領(lǐng)導(dǎo)的課題組陸續(xù)對傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合柱、RC-SRC組合柱、是否附設(shè)黏滯阻尼器的梁柱組合件以及傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架分別進(jìn)行了抗震性能試驗研究，并結(jié)合相關(guān)理論計算及有限元模擬分析，最終匯總成本書，以期對傳統(tǒng)風(fēng)格建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及工程推廣應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。
本書由薛建陽、翟磊撰寫，由薛建陽統(tǒng)稿、戚亮杰校閱全書。著者及課題組成員博士生董金爽、馬林林、張新和碩士生林建鵬、李海博、葛朱磊、趙軒、門博宇等都進(jìn)行了大量的試驗和理論分析工作。此外，本書涉及的研究內(nèi)容還得到國家自然科學(xué)基金（52278317）、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃（2021JM-367）、陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊計劃（2019TD-029）和中建股份有限公司科技研發(fā)計劃（CSCEC-2012-Z-16）等科研課題的資助與大力支持，在此一并表示衷心感謝。
限于著者水平，書中難免存在不妥與錯誤之處，敬請廣大讀者批評指正。
著者
前言
第1章緒論1
1.1研究背景及意義1
1.1.1傳統(tǒng)風(fēng)格建筑簡介1
1.1.2傳統(tǒng)風(fēng)格建筑的形成和發(fā)展2
1.1.3傳統(tǒng)風(fēng)格建筑常用結(jié)構(gòu)體系3
1.1.4研究意義3
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀5
1.2.1傳統(tǒng)風(fēng)格建筑研究現(xiàn)狀5
1.2.2組合柱研究現(xiàn)狀6
1.2.3附設(shè)消能器的阻尼節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀7
1.2.4鋼-混凝土組合框架研究現(xiàn)狀8
1.3本書的主要研究內(nèi)容9
1.3.1傳統(tǒng)風(fēng)格建筑組合柱力學(xué)性能研究9
1.3.2傳統(tǒng)風(fēng)格建筑新型梁柱組合件力學(xué)性能及減震研究10
1.3.3傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST平面組合框架抗震性能研究10
1.3.4傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST空間組合框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究10
1.3.5傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架性能化設(shè)計及建議10
第2章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合柱抗震性能試驗研究11
2.1引言11
2.2試驗概況11
2.2.1試件設(shè)計11
2.2.2試驗加載及測點(diǎn)布置12
2.3試驗結(jié)果分析15
2.3.1破壞模式15
2.3.2滯回曲線15
2.3.3骨架曲線16
2.3.4位移及延性17
2.3.5耗能能力18
2.3.6剛度退化19
2.3.7承載力衰減21
2.4本章小結(jié)21
第3章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合柱非線性有限元分析22
3.1引言22
3.2模型建立22
3.2.1混凝土本構(gòu)關(guān)系22
3.2.2鋼材本構(gòu)關(guān)系24
3.2.3單元選型及網(wǎng)格劃分24
3.2.4定義相互作用關(guān)系25
3.2.5定義邊界條件及施加荷載26
3.3計算結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析27
3.3.1骨架曲線27
3.3.2變形模式29
3.3.3模型應(yīng)力分析29
3.4傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合柱參數(shù)分析33
3.4.1鋼管屈服強(qiáng)度34
3.4.2混凝土強(qiáng)度36
3.4.3縱筋配筋率37
3.4.4上下柱線剛度比39
3.4.5軸壓比41
3.5本章小結(jié)42
第4章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-SRC組合柱抗震性能試驗研究及抗側(cè)剛度計算44
4.1引言44
4.2試驗概況44
4.2.1試件設(shè)計44
4.2.2試驗加載及測點(diǎn)布置45
4.3試驗結(jié)果分析46
4.3.1破壞過程及特征46
4.3.2滯回曲線48
4.3.3骨架曲線48
4.3.4承載力及延性49
4.3.5耗能能力49
4.3.6剛度退化50
4.3.7強(qiáng)度衰減51
4.4傳統(tǒng)風(fēng)格建筑組合柱抗側(cè)剛度研究51
4.4.1截面抗彎剛度51
4.4.2組合柱抗側(cè)剛度公式推導(dǎo)及驗證53
4.5本章小結(jié)55
第5章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑混凝土梁柱組合件動力循環(huán)加載試驗研究56
5.1引言56
5.2試件設(shè)計56
5.2.1模型設(shè)計及制作56
5.2.2材性試驗60
5.3加載方案61
5.3.1加載裝置61
5.3.2加載制度62
5.3.3量測方案63
5.4試驗加載過程及破壞形態(tài)64
5.4.1雙梁-柱試件DLJ-164
5.4.2單梁-柱試件SLJ-166
5.5應(yīng)變分析67
5.6試驗結(jié)果及分析68
5.6.1柱頂荷載-位移曲線68
5.6.2柱頂荷載-位移骨架曲線69
5.6.3承載力及特征位移70
5.6.4延性分析71
5.6.5耗能性能71
5.6.6剛度退化及剛度分析73
5.6.7承載力衰減75
5.7本章小結(jié)76
第6章附設(shè)黏滯阻尼器的傳統(tǒng)風(fēng)格建筑新型梁柱組合件動力循環(huán)加載試驗研究77
6.1引言77
6.2試件設(shè)計與制作77
6.2.1試件設(shè)計77
6.2.2黏滯阻尼器的選擇79
6.3加載方案80
6.3.1加載裝置80
6.3.2加載制度81
6.3.3量測方案83
6.4試驗加載過程及破壞形態(tài)84
6.4.1雙梁-柱試件DLJ-284
6.4.2雙梁-柱試件DLJ-386
6.4.3單梁-柱試件SLJ-288
6.4.4單梁-柱試件SLJ-390
6.5應(yīng)變分析92
6.6試驗結(jié)果及分析93
6.6.1柱頂荷載-位移滯回曲線93
6.6.2黏滯阻尼器阻尼力-位移曲線94
6.6.3柱頂荷載-位移骨架曲線96
6.6.4承載力分析97
6.6.5變形能力及延性98
6.6.6耗能分析98
6.6.7剛度退化及剛度分析101
6.6.8承載力衰減103
6.7累積損傷分析105
6.7.1地震損傷計算105
6.7.2地震損傷模型106
6.7.3損傷模型的適用性分析107
6.8本章小結(jié)109
第7章附設(shè)黏滯阻尼器的傳統(tǒng)風(fēng)格建筑新型梁柱組合件非線性分析110
7.1引言110
7.2有限元模型建立110
7.2.1分析步設(shè)置110
7.2.2黏滯阻尼器模擬111
7.3數(shù)值模擬分析結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析112
7.3.1破壞模式112
7.3.2荷載-位移曲線112
7.3.3骨架曲線116
7.3.4黏滯阻尼器阻尼力-位移曲線117
7.4參數(shù)分析118
7.4.1軸壓比118
7.4.2混凝土強(qiáng)度125
7.4.3阻尼系數(shù)131
7.4.4阻尼指數(shù)138
7.4.5黏滯阻尼器放置角度144
7.5設(shè)計建議150
7.6本章小結(jié)151
第8章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST平面組合框架低周反復(fù)加載試驗研究及有限元分析153
8.1引言153
8.2試驗概況153
8.2.1模型設(shè)計與制作153
8.2.2試驗測試內(nèi)容與測點(diǎn)布置158
8.2.3試驗加載裝置和加載制度159
8.3試驗現(xiàn)象與破壞特征160
8.3.1試驗過程及現(xiàn)象描述160
8.3.2結(jié)構(gòu)破壞模式分析163
8.4試驗結(jié)果與分析163
8.4.1滯回曲線163
8.4.2骨架曲線164
8.4.3層間位移角與延性165
8.4.4耗能能力166
8.4.5剛度退化166
8.4.6承載力衰減167
8.5傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST平面組合框架非線性有限元分析167
8.5.1模型建立167
8.5.2計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比167
8.5.3參數(shù)分析168
8.5.4抗震能力評估及設(shè)計建議170
8.6本章小結(jié)170
第9章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST平面組合框架擬動力試驗研究及彈塑性時程分析171
9.1試驗概況171
9.1.1模型設(shè)計與制作171
9.1.2相似關(guān)系173
9.1.3試驗方法原理173
9.1.4試驗加載與測點(diǎn)布置175
9.2試驗結(jié)果及分析176
9.2.1破壞過程及特征176
9.2.2自振頻率及周期177
9.2.3位移響應(yīng)177
9.2.4加速度響應(yīng)178
9.2.5恢復(fù)力特征曲線179
9.2.6骨架曲線與位移角180
9.2.7應(yīng)變響應(yīng)181
9.3傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST平面組合框架動力非線性分析182
9.3.1模型建立182
9.3.2計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比182
9.3.3彈塑性動力反應(yīng)183
9.3.4出鉸順序分析183
9.3.5抗震能力評估184
9.4本章小結(jié)185
第10章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST空間組合框架振動臺試驗研究186
10.1引言186
10.2試驗概況186
10.2.1模型設(shè)計與制作186
10.2.2模型材料190
10.2.3模型的相似設(shè)計191
10.2.4模型的配重設(shè)計193
10.3試驗方案194
10.3.1測量內(nèi)容與儀器布置194
10.3.2地震波的選取及加載方案194
10.4試驗過程及現(xiàn)象197
10.5結(jié)構(gòu)破壞模式202
10.6模型動力特性分析202
10.6.1自振頻率204
10.6.2阻尼比204
10.7模型地震反應(yīng)分析205
10.7.1加速度反應(yīng)205
10.7.2位移反應(yīng)210
10.7.3柱架層間位移角215
10.7.4地震剪力216
10.7.5滯回曲線217
10.7.6累積耗能219
10.7.7動力抗側(cè)剛度220
10.7.8應(yīng)變反應(yīng)221
10.7.9扭轉(zhuǎn)響應(yīng)223
10.8原型結(jié)構(gòu)抗震性能分析224
10.8.1原型結(jié)構(gòu)自振頻率及周期224
10.8.2原型結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)224
10.8.3原型結(jié)構(gòu)位移及扭轉(zhuǎn)響應(yīng)225
10.9傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST空間組合框架抗震能力評估及設(shè)計建議225
10.10本章小結(jié)226
第11章傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架基于位移的抗震設(shè)計228
11.1引言228
11.2傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架的性能水平及其量化228
11.2.1性能水平和性能目標(biāo)228
11.2.2性能指標(biāo)的量化230
11.3多層傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架側(cè)向位移模式研究233
11.3.1模型建立234
11.3.2模態(tài)分析235
11.3.3側(cè)移模式分析236
11.4傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架基于位移的抗震設(shè)計方法237
11.4.1傳統(tǒng)風(fēng)格建筑RC-CFST組合框架目標(biāo)側(cè)移的確定237
11.4.2多自由度體系的等效轉(zhuǎn)化238
11.4.3位移反應(yīng)譜240
11.4.4基于位移的抗震設(shè)計步驟240
11.5本章小結(jié)241
參考文獻(xiàn)242
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