多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造

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出版者:中国建筑工业
作者:李国胜
出品人:
页数:425
译者:
出版时间:2008-12
价格:56.00元
装帧:
isbn号码:9787112104000
丛书系列:
图书标签:
  • 结构
  • wenzi
  • 钢筋混凝土结构
  • 高层建筑
  • 结构设计
  • 优化设计
  • 合理构造
  • 结构工程
  • 建筑工程
  • 抗震设计
  • 有限元分析
  • 工程结构
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具体描述

《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》是针对多高层钢筋混凝土结构设计中如何进行设计优化和合理构造编写的,共十三章:概述,基本规定,地基基础及地下室结构,楼盖结构,框架结构,剪力墙结构,框架一剪力墙结构,板柱一剪力墙结构。底部大空间剪力墙结构,筒体结构,大底盘多塔、连体、错层、竖向柱转换等复杂结构,混合结构,各类建筑结构经济指标。全书附有许多工程实例。

多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造 内容概要 本书深入探讨多高层钢筋混凝土结构的优化设计理论与实践,聚焦于如何通过科学的计算分析和精妙的构造措施,实现结构的安全性、经济性和耐久性的和谐统一。全书以解决实际工程问题为导向,理论联系实际,旨在为结构工程师、设计人员以及相关专业的研究生提供一套系统、实用的设计指南。 第一部分:多高层钢筋混凝土结构设计理论基础 本部分将系统梳理多高层钢筋混凝土结构设计的核心理论,包括但不限于: 荷载与作用: 详细介绍结构设计中需要考虑的各种荷载,如恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等,以及它们在不同组合下的取值原则。重点阐述多高层建筑在风荷载和地震作用下,其动力特性与低层建筑的显著差异,以及相应的分析方法。 材料性能与本构关系: 深入分析钢筋和混凝土在不同受力状态下的力学性能,包括其强度、延性、弹塑性行为等。介绍常用的材料本构模型,并阐述如何根据工程实际情况选择合适的模型进行分析。 结构传力机制: 剖析多高层钢筋混凝土结构中荷载的传递路径和方式,如框架、剪力墙、筒体结构等的传力特点。重点讲解其抗侧力体系的形成机理,以及不同体系组合下的优势与劣势。 弹性与塑性分析: 介绍结构的弹性分析基本原理,以及在多高层结构中,局部塑性区对整体承载能力和变形的影响。阐述塑性分析在评估结构极限承载能力和进行抗震设计中的作用。 变形控制理论: 详细阐述多高层结构在荷载作用下的变形(如层间位移、整体沉降、侧向变形等)的控制要求,以及影响变形的主要因素。介绍常用的变形计算方法和控制措施。 稳定性分析: 探讨多高层结构整体稳定性和构件稳定性的重要性,特别是在高耸结构中,以及如何通过合理的结构布置和构件设计来保证结构的稳定性。 抗震设计原理: 详细阐述多高层钢筋混凝土结构抗震设计的核心理念,包括基于性能的设计方法。深入讲解地震作用的特点,以及结构在地震作用下的动力反应。重点介绍延性设计、耗能设计等抗震策略。 第二部分:多高层钢筋混凝土结构设计优化方法 本部分着重于介绍如何通过各种优化手段,提升结构设计的整体性能和经济效益: 结构体系选择与优化: 对比分析不同类型多高层钢筋混凝土结构体系(如框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构等)的适用性、优缺点。指导读者如何根据建筑功能、场地条件、抗震设防烈度等因素,选择最适宜的结构体系,并对选定的体系进行优化组合。 荷载效应组合与最不利情况分析: 详细讲解如何根据规范要求进行荷载效应的组合,并强调在多高层结构设计中,风荷载和地震荷载组合下的重要性。介绍识别最不利荷载组合对结构安全和经济性的影响。 内力与变形的优化分析: 介绍采用有限元等数值分析方法,对结构内力(弯矩、剪力、轴力)和变形进行精确计算。阐述如何通过调整结构构件截面尺寸、配筋等参数,实现内力分布的合理化,降低构件的内力峰值,从而减小构件尺寸,节省材料。 参数化设计与性能驱动设计: 引入参数化设计理念,允许设计参数的自动调整和优化。结合性能驱动设计,设定结构在不同荷载工况下的性能指标(如位移、应力、裂缝宽度等),通过迭代计算,寻找满足所有性能要求的最佳设计方案。 构件截面优化: 重点讲解如何优化梁、柱、板、墙等主要构件的截面尺寸和配筋,以达到在满足强度、刚度、稳定性和延性要求的前提下,最大限度地减少钢筋和混凝土用量。 整体刚度与柔度的协调: 探讨多高层结构整体刚度和柔度的合理分配。如何通过调整抗侧力构件的数量、位置和尺寸,以及框架构件的刚度,实现结构整体响应的优化,既能抵抗侧向力,又能避免过大的侧向位移。 经济性评估与优化: 建立结构设计经济性评估模型,将材料成本、施工成本、后期维护成本等纳入考量。通过优化设计方案,在保证安全的前提下,寻求综合造价最低的结构形式。 减隔震技术的应用与优化: 介绍阻尼器、隔震支座等减隔震技术的原理和应用。阐述如何根据结构的特点和设防目标,合理选用和布置减隔震装置,以提升结构的抗震性能,同时优化结构的整体设计。 第三部分:多高层钢筋混凝土结构合理构造措施 本部分聚焦于多高层结构在实际施工和使用过程中的具体构造要求,以确保结构的可靠性和耐久性: 基础结构构造: 详细介绍多高层建筑基础类型(如桩基础、筏板基础、箱型基础等)的选择依据及其构造要点。特别强调基础与上部结构的连接构造,以及对地基承载力、沉降差异的处理。 框架-剪力墙结构构造: 深入阐述框架梁、柱、墙的连接节点构造,以及框架与剪力墙之间的连接构造。重点讲解框架梁柱节点域的配筋要求,以保证其延性。 剪力墙结构构造: 详细介绍剪力墙的配筋方式(竖向筋、横向筋、分布筋)、插筋构造、边缘构件的配筋设计等。强调剪力墙端部的延性构造,以抵抗地震作用。 楼板与屋面板构造: 介绍不同类型的楼板(如密肋楼板、现浇板、预制板)的构造特点。重点阐述楼板与梁、墙的连接构造,以及楼板的配筋要求,以保证其整体性和承载能力。 节点构造设计: 强调节点是结构的关键部位,详细阐述梁柱节点、梁墙节点、柱墙节点、楼板与墙的连接节点等关键节点的受力机理和配筋构造。重点关注节点的承载力、延性、整体性和抗裂性。 构造措施在抗震设计中的应用: 结合抗震设计的要求,详细阐述各种构造措施如何实现延性、耗能和抗裂等目标。例如,负弯矩钢筋的锚固、箍筋的加密、插筋的布置等。 耐久性构造: 关注结构的耐久性,介绍混凝土保护层厚度、钢筋锈蚀防护、防水排水等方面的构造要求。 施工缝与变形缝构造: 详细讲解施工缝和变形缝的设置原则、位置选择以及处理方法,以保证结构的整体性和使用功能。 特殊构件构造: 针对高层建筑中的特殊构件,如伸臂构件、转换梁、转换层等,详细阐述其设计原则和构造要求。 第四部分:设计案例分析与实践指导 本部分将通过具体的工程案例,演示如何将前述理论和方法应用于实际工程设计中。 案例一:某多层框架-剪力墙结构住宅设计。 从结构体系选择、荷载分析、内力计算、构件设计到节点构造,进行详细的流程展示和讲解,并突出优化设计和合理构造的应用。 案例二:某高层钢筋混凝土办公楼设计。 重点分析该案例中抗震设计、变形控制以及经济性优化等方面的难点和解决方案。 案例分析的侧重点: 结构体系的优选与调整。 关键构件(如巨型柱、连体柱)的内力分析与构造。 复杂节点的构造详图与配筋说明。 参数化设计在案例中的应用。 经济性分析与材料节约的体现。 施工中的注意事项与常见问题。 本书力求条理清晰,内容翔实,图文并茂,便于读者理解和应用。通过对理论的深入解析、方法的细致讲解以及案例的生动展现,帮助读者掌握多高层钢筋混凝土结构设计优化的核心技术,并能独立完成合理、经济、可靠的结构设计。

作者简介

目录信息

第一章 概述 1.困难和挑战 2.执行规范、规程应根据具体工程区别对待 3.地方标准是规范、规程的补充和延伸 4.结构设计技术要创新,观念要适应市场经济 5.结构概念设计的重要性 6.对结构分析软件计算结果分析判断的必要性第二章 基本规定 1.与《荷载规范》有关的规定 2.结构的设计使用年限和安全等级 3.抗震设防分类及抗震等级 4.结构抗震设计的基本原则 5.多高层房屋适用高度和高宽比 6.建筑结构平面和竖向布置的重要规定 7.通过计算来限制建筑结构的不规则性 8.建筑结构的水平位移限值和舒适度要求 9.三种侧向刚度的计算及应用范围 10.上部结构嵌固部位的规定 11.钢筋混凝土构件可采用考虑塑性内力重分布计算方法 12.超限高层建筑结构审查的规定第三章 地基基础及地下室结构 1.地基选择及基础埋深 2.天然地基承载力修正 3.多高层建筑的基础选型 4.抗浮设计水位及抗浮稳定验算 5.主楼与裙房或地下车库基础之间不均匀沉降的控制 6.高层主楼地下室及地下车库楼盖结构选型 7.地下室外墙的计算与构造 8.多高层建筑地下室筏板的设计 9.地下室的基础梁可不考虑延性 10.后浇带的构造及浇灌时间 11.地下室基础底标高有高差时的处理 12.单独柱基设拉梁 13.“跳仓法”施工超长基础筏板 14.工程实例第四章 楼盖结构 1.楼盖结构的选型 2.楼板厚度、梁截面高度的确定 3.有关构造的规定 4.梁及单向板手算方法 5.梁斜截面受剪承载力的计算及应用图表 6.梁受扭截面承载力手算方法及应用图表 7.构件裂缝宽度验算 8.受弯构件挠度计算及应用图表 9.主梁支承次梁或上部柱子集中荷载时,附加横向钢筋的确定及应用图表 10.楼层梁支承在主梁或剪力墙上按固接计算的条件 11.楼层次梁设计可不考虑延性 12.后张无粘结预应力现浇楼板的应用范围 13.楼层梁为使用功能的需要采用分段变截面高度 14.居住建筑中常见的不规则楼板及阳台的设计第五章 框架结构 1.框架结构的特点及布置 2.框架梁的截面设计及应用图表 3.框架柱的截面设计及应用图表 4.小剪跨比柱(短柱)的设计 5.框架梁柱节点核心区截面抗震验算 6.梁上开洞的计算和构造第六章 剪力墙结构 1.剪力墙结构的特点及适用范围 2.剪力墙的分类及其延性 3.一般剪力墙结构的设计要点 4.结构布置 5.抗震等级及底部加强部位高度 6.剪力墙厚度的确定 7.短肢剪力墙结构的设计 8.约束边缘构件和构造边缘构件及应用图表 9.剪力墙的水平和竖向分布钢筋 10.算例 11.连梁的延性和设计 12.多层剪力墙结构的设计 13.剪力墙结构的矮墙及少层墙的设计第七章 框架-剪力墙结构 1.框架一剪力墙结构的特点 2.结构布置 3.剪力墙合理数量确定的简化方法 4.抗震等级 5.内力调整 6.构造要求第八章 板柱-剪力墙结构 1.结构特点及适用范围 2.结构布置 3.内力计算 4.截面设计 5.构造要求 6.实例第九章 底部大空间剪力墙结构 1.结构特点及适用范围 2.设计原则 3.结构设计要点 4.结构布置 5.抗震等级 6.底部加强部位高度及其结构内力调整 7.转换构件的设计第十章 简体结构 1.简体结构的分类及受力特点 2.框架一核心筒结构的设计要点 3.筒中筒结构的设计要点 4.加强层的作用及设计要点 5.《上海简体规程》和《广东高规补充》的有关规定 6.筒体结构工程实例第十一章 大底盘多塔、连体、错层、竖向柱转换等复杂结构 1.大底盘多塔结构 2.连体结构 3.错层结构 4.竖向柱转换结构第十二章 混合结构 1.结构特点及适用范围 2.抗震等级 3.结构布置 4.结构设计要点 5.结构构造 6.承载力计算 7.构造细部第十三章 各类建筑结构经济指标 1.掌握经济指标的必要性 2.全国各地一些工程的统计 3.工程材料用量和造价统计 4.地下车库结构选型的比较 5.商业建筑结构选型的比较 6.超高层建筑结构的用料和造价参考文献
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读后感

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用户评价

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这本书的价值,远超出了单纯的技术手册范畴,它更像是一本结构哲学探讨录。阅读过程中,我深刻体会到作者对于结构美学和功能统一性的追求。不同于一些充斥着复杂符号和晦涩数学语言的著作,这本书的语言更具人文关怀,它探讨的不仅仅是如何让结构“站得住”,更是如何让结构“站得好”,如何在满足安全性的前提下,实现建筑造型的自由度和空间尺度的舒适感。书中对于不同结构形式的优缺点对比分析,尤其深刻地揭示了设计决策背后的权衡艺术。比如,在超高层建筑中,核心筒与外围框架协同工作的模式,作者从力学角度剖析了其内在的耦合机制,并指出了当前行业内一些潜藏的风险点。这种宏观视野与微观把控的结合,让人读后心胸豁然开朗。

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这本书的封面设计实在令人眼前一亮,那种深邃的蓝色调配上简洁有力的白色字体,立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我是在寻找一本能深入剖析现代高层建筑结构体系的书籍时偶然发现它的,本来期望值不高,以为又是一本泛泛而谈的教材,但翻开目录后才发现,作者对结构设计的理解已经达到了一个很高的层次。尤其是对“优化”这个关键词的阐述,不是停留在理论公式的堆砌上,而是结合了大量的工程实例,分析了在不同荷载条件、不同场地限制下,如何通过合理的材料选择和几何布局,实现结构性能和经济效益的最大化。书中对于抗震设计中非线性分析的应用,更是体现了作者紧跟国际前沿研究的视野。这种将理论深度、工程实践和创新思维完美融合的叙述方式,让初学者也能领略到结构设计的魅力,而经验丰富的设计师也能从中获得新的启发,绝对是一本值得反复研读的精品。

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我对这本书的排版和配图印象极其深刻。在工程技术类书籍中,清晰直观的图示是理解复杂概念的关键,而这本书在这方面做得无可挑剔。无论是截面受力云图、荷载传递路径示意,还是关键节点的详图放大,都处理得极其精细,色彩运用也恰到好处,既不花哨又能突出重点。更值得称赞的是,作者似乎非常了解读者的学习习惯,很多复杂的理论公式都会附带一个简洁的文字总结或一个直观的类比,极大地降低了知识的吸收门槛。我感觉作者在编写这本书时,是抱着一种“教导而非说教”的态度,力求将最前沿、最实用的工程技术知识,以最易于接受的方式传递给下一代工程师。这使得这本书即使在长时间的阅读过程中,也不会让人产生阅读疲劳感。

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我不得不说,这本书的行文逻辑简直是教科书级别的流畅。从基础的材料本构关系到复杂的多层结构整体受力分析,每一步的推导都清晰到让人几乎不需要在草稿纸上重新演算,就能理解其背后的物理意义。特别是其中关于次构件和节点区域的构造细节处理,简直是救命稻草般的存在。很多设计规范只是给出了最低限度的要求,但这本书却深入探讨了“合理构造”的精髓,比如剪力墙与梁柱节点的配筋方式、伸臂桁架的连接处理等等,这些细节往往决定了工程的实际安全裕度和施工的可行性。作者没有回避工程中的“疑难杂症”,反而将其作为分析的重点,通过详细的图示和对比论证,展示了不同构造选择带来的性能差异。对于一个在设计院工作多年的工程师来说,这种详尽到近乎偏执的细致,才是最宝贵的财富。

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作为一个长期关注结构创新实践的同行,我尤其欣赏作者在书中对“迭代优化”过程的忠实记录。这本书没有将最终设计方案奉为圭臬,而是详细展示了从初步设想到最终定稿过程中,设计方案是如何一步步被挑战、被修正、被强化的。这种对设计思维过程的公开,对于提升年轻人的解决问题能力至关重要。例如,书中提到某项目初期采用了一种看似标准的抗侧力系统,但在进行了多轮的弹塑性时程分析后,发现其在罕遇地震下的耗能性能不理想,随后作者团队如何巧妙地引入了新的阻尼技术和转换层的设计来应对,整个过程的描述极具故事性和教育意义。这让我明白,优秀的设计不是一蹴而就的灵感迸发,而是严谨的计算、大量的试错和对潜在风险的持续敬畏所铸就的成果。

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