高层建筑联肢剪力墙抗震设计与施工技术

为了满足日益严格的抗震设防要求，近年来我国中、高烈度地区城市超高层建筑多采用钢板混凝土联肢剪力墙，由于连梁的耦合作用与双重抗震防线机制，钢板混凝土联肢剪力墙在强震作用下可充分发挥钢材和混凝土材料性能，以尽可能小的墙体厚度满足高轴压、高延性和良好耗能的需求，实现超高层建筑结构体系力学、施工、成本等各方面的综合很优。《高层建筑联肢剪力墙抗震设计与施工技术》首先围绕建筑抗震基本理论介绍目前常用的抗侧力结构体系、建筑抗震设计方法的基本原理及高层建筑联肢剪力墙研究进展，然后采用试验验证钢框架钢板混凝土组合联肢剪力墙及基于螺栓连接的钢板混凝土组合联肢剪力墙的抗震性能，介绍基于耦联比的联肢剪力墙抗震设计方法，并采用有限元软件验证考虑耦联比的联肢剪力墙抗震性能及基于几何参数优化的联肢剪力墙抗震设计方法，最后结合多个工程实例对混合联肢剪力墙施工技术进行详细介绍。本书可为从事高层、超高层建筑设计、施工、管理的科研人员和实践工作人员提供技术指导，也可供相关专业的本科生及研究生学习参考。

第1章 抗震结构体系概论 1
1.1 水平地震作用及其效应 1
1.2 抗侧力结构体系 3
1.2.1 抗弯框架 3
1.2.2 剪力墙 4
1.2.3 支撑框架 5
1.3 建筑抗震设计方法的基本原理 6
1.3.1 建筑结构侧向力传力路径 6
1.3.2 抗侧力结构的基本概念 8
1.3.3 楼盖和屋盖抗震设计 9
第2章 高层建筑联肢剪力墙研究进展 10
2.1 钢板组合剪力墙 16
2.2 混凝土联肢剪力墙 18
2.3 混合联肢剪力墙结构 21
参考文献 22
第3章 组合联肢剪力墙抗震性能试验验证 27
3.1 钢框架钢板混凝土组合联肢剪力墙抗震性能 27
3.1.1 试验目的 27
3.1.2 试件设计 27
3.1.3 材性试验 35
3.1.4 加载装置和加载制度 36
3.1.5 测点布置 37
3.1.6 应变观测 37
3.1.7 位移及变形观测 37
3.1.8 裂缝观测 38
3.1.9 力观测 38
3.1.10 试验现象 38
3.1.11 试验破坏特征 50
3.1.12 试验数据处理 54
3.2 基于螺栓连接的钢板混凝土组合联肢剪力墙抗震性能研究 63
3.2.1 试件设计 64
3.2.2 钢构件模块划分及螺栓连接计算 65
3.2.3 试件制作及材性试验 67
3.2.4 加载装置和加载制度 70
3.2.5 量测方案 72
3.2.6 应变观测 72
3.2.7 荷载和变形监控 74
3.2.8 裂缝观测 75
3.2.9 试验现象 75
3.2.10 试件破坏过程 92
3.2.11 试验数据分析 95
参考文献 118
第4章 基于耦连比的联肢剪力墙抗震设计方法 118
4.1 规范设计方法 118
4.1.1 根据现行规范的分类 119
4.1.2 体系分析 119
4.1.3 连梁与墙肢超强 120
4.1.4 连梁荷载竖向调幅 121
4.1.5 设计流程 122
4.2 基于性能的抗震设计方法 122
4.2.1 性能目标 122
4.2.2 推荐的分析方法 122
4.2.3 建模概述 122
4.2.4 荷载模型 123
4.2.5 非线性分析程序的力-变形响应 123
4.2.6 非线性静态过程的简化模型 123
4.2.7 耦连比初步设计 123
4.2.8 混合联肢剪力墙参数的确定方法 123
4.2.9 验收标准 125
4.2.10 连梁 125
4.2.11 钢筋混凝土墙肢 125
4.2.12 设计过程 125
4.3 基于能量平衡的塑性设计方法 125
4.3.1 性能目标 125
4.3.2 目标屈服机制 125
4.3.3 目标层间位移角 126
4.3.4 简化的能量平衡方程 127
4.3.5 优选地震输入能 132
4.3.6 弹性振动能 132
4.3.7 塑性变形能 132
4.3.8 结构设计基底剪力与倾覆力矩 133
4.3.9 结构构件的塑性设计 133
4.3.10 构件的内力确定 133
4.3.11 构件设计准则 134
4.3.12 组合联肢剪力墙结构塑性设计方法流程 135
参考文献 137
第5章 考虑耦连比的联肢剪力墙抗震性能评估 139
5.1 算例设计 139
5.2 有限元模型的建立与验证 141
5.2.1 混凝土本构模型 141
5.2.2 钢材本构模型 142
5.2.3 单元类型选取与网格划分 143
5.2.4 荷载与分析步设置 144
5.2.5 结构阻尼 146
5.2.6 模态分析 146
5.2.7 试验对比验证 147
5.3 静力弹塑性分析 151
5.3.1 静力弹塑性分析方法简述 151
5.3.2 推覆曲线基本特征 151
5.3.3 结构整体屈服情况 151
5.3.4 墙肢内力发展规律 151
5.3.5 连梁剪力发展规律 152
5.3.6 结构CR发展规律 154
5.4 动力弹塑性时程分析 158
5.4.1 动力弹塑性时程分析概述 158
5.4.2 地震记录选择标准 158
5.4.3 地震记录来源 159
5.4.4 地震记录的调幅 161
5.4.5 优选层间位移角 162
5.4.6 层剪力与弯矩分布 165
5.4.7 动力基底剪力 173
5.4.8 墙肢内力 174
5.4.9 连梁剪力 175
5.4.10 结构地震损伤 177
参考文献 189
第6章 基于几何参数优化的联肢剪力墙抗震设计方法 189
6.1 联肢剪力墙的耦连比及其主要几何参数的关系 189
6.2 基于几何参数的联肢墙原型结构设计 189
6.3 基于Perform-3D的联肢墙建模 190
6.3.1 材料本构的模型化 190
6.3.2 构件的模型化 198
6.3.3 模态分析对比 201
6.4 程序对比试验验证 206
6.4.1 试验概况 206
6.4.2 试件建模 207
6.4.3 滞回曲线对比 209
6.5 静力推覆分析 210
6.5.1 静力推覆分析概述 210
6.5.2 刚性隔板与轴力释放分析 213
6.5.3 推覆曲线分析 216
6.5.4 极限承载力 218
6.5.5 结构刚度 219
6.5.6 结构位移 220
6.5.7 楼层变形 220
6.6 非线性动力时程分析 222
6.6.1 顶点位移角 222
6.6.2 层间位移角 223
6.6.3 层剪力 225
6.6.4 构件弯矩 225
6.6.5 构件损伤 226
6.7 基于IDA方法的结构地震易损性分析 236
6.7.1 增量动力分析 236
6.7.2 结构地震易损性分析 239
6.8 响应面分析 257
6.8.1 响应面法基本理论与应用 257
6.8.2 中心复合设计 258
6.8.3 响应面分析与性能评价 262
参考文献 287
第7章 混合联肢剪力墙施工技术 288
7.1 施工难点及传统施工方法 288
7.1.1 施工难点 288
7.1.2 传统施工方法及施工流程 288
7.1.3 地脚螺栓预埋 288
7.1.4 钢梁预埋施工 288
7.1.5 钢柱安装 289
7.1.6 钢梁的安装 294
7.1.7 核心筒钢骨柱、钢板墙的安装 296
7.1.8 焊接工艺 298
7.1.9 焊接应力控制 298
7.1.10 钢结构测量技术 298
7.1.11 测量控制点的精度复核 298
7.2 施工技术创新及特点 298
7.2.1 技术创新 298
7.2.2 技术特点 298
7.2.3 施工技术原理 298
7.2.4 整体施工流程 298
7.2.5 操作要点 298
7.3 施工质量控制措施 298
7.3.1 执行的主要质量控制标准 298
7.3.2 质量控制措施 298
7.4 施工安全措施 298
7.4.1 安全文明施工目标 298
7.4.2 安全管理体系 298
7.4.3 防火防触电措施 298
7.4.4 钢结构安装安全管理体系 298
7.4.5 特殊气候条件下施工 298
7.5 工期保证措施 298
7.5.1 机械保证 298
7.5.2 组织保证 298
7.5.3 管理保证 298
7.5.4 技术保证 298
7.5.5 物资保证 298
7.5.6 劳动力保证 298
7.6 环保措施 298
附录A 组合墙肢含钢及配筋信息 298
附录B 钢连梁截面信息 298
附录C 动力弹塑性时程分析所用地震加速度原始时程及其反应谱 298
附录D 结构模型配筋信息 298
附录E 非线性动力时程分析所用的地震动加速度时程及反应谱 298
附录F 增量动力分析所用的地震动加速度时程曲线 298