现代高层钢筋混凝土结构设计

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

　　    青山博之（Hiroyuki Aoyama），国际地震工程界著名学者，1955年毕业于日本东京大学建筑系，1960年获得东京大学博士学位，毕业后留校任教。1960-1964年任讲师，1964-1978年任副教授，1978-1993年任教授。1995年获得美国混凝土学会AlfiedE.Lindau奖；1992年获得日本科技省奖；1975年和1977年还分别获得日本混凝土学会及日本建筑学会奖。现为国际地震工程学会副主席、美国工程院外籍院士、美国混凝土学会荣誉会员、新西兰地震工程学会资深会员以及美国和日本工程学会的会员等。青山博之教授的研究领域为钢筋混凝土结构抗震性能和设计。他进行了大量的试验研究，确定钢筋混凝土构件和结构的滞回性能。他是高地震危险地区使用高强混凝土和钢筋的先驱者，为在日本这样高地震危险的国家建造高层钢筋混凝土建筑建立了抗震设计方法。

　　    《现代高层钢筋混凝土结构设计》介绍了1998-1993年在日本开展的国家研究项目“新钢筋混凝土”的主要研究成果。该项目的目的是要在日本这样高地震危险的国家采用高强混凝土和高强度钢筋建造混凝土高层建筑。这一项目涵盖了钢筋混凝土结构的所有方面，即材料、结构杆件、结构设计、施工以及可行性研究等；此外，《现代高层钢筋混凝土结构设计》还对现代分析方法，如有限元法和地震反应分析方法等进行了介绍。在《现代高层钢筋混凝土结构设计》最后，还给出了三种采用高强度材料的新形式建筑的可行性研究，并介绍了实际工程中已经设计、施工、或正在施工的新钢筋混凝土材料的高层建筑。
　　    《现代高层钢筋混凝土结构设计》的出版将进一步推进“新钢筋混凝土”项目的研究成果在全世界的应用，并将促进高强度材料和高性能材料在钢筋混凝土结构中的应用。