作者:熊学玉教授 上海土木工程学会预应力专业委员会主任委员
导读 我国预应力混凝土结构技术已日益广泛地应用于各类土木建筑工程之中,有关预应力混凝土结构设计理论和设计方法也已取得了大量的研究成果,但是针对现代预应力混凝土结构特点的设计理论和方法仍需不断研究加以充实完善。 本书融合作者及其团队近三十年在预应力领域所取得的成果,其中大部分设计理论与方法已收录到作者主编的我国首部《预应力混凝土结构设计规范》(JGJ369-2016),以及其主持重新修编的上海市《预应力混凝土结构设计规程》(DGJ 08-69-2015)中。 本书从以下几个方面开展问题的讨论与研究: 设计中全面考虑次内力的必要性 现代预应力混凝土结构的主要特征已由原来较为简单的预应力简单受力结构构件转变成预应力复杂受力结构。预应力混凝土超静定结构中由于施加预应力产生的附加内力,称为预应力次内力。预应力次内力包括次弯矩、次剪力、次轴力和次扭矩等,对于当今超长、超大体量特别是复杂约束的结构,其包括次轴力等次内力在许多情况下的显著影响不可忽略。 我国现行《混凝土结构设计规范》中两种状态的设计方法虽然采纳作者主编的上海预应力混凝土结构设计规程的意见要求考虑了次内力的影响,但没有系统的设计理论与设计公式,事实上无法应用。本书第2章除介绍国内外已有的次内力计算方法外,还介绍了作者提出的约束次内力法。第3章则介绍了约束作用对次内力的影响及全面考虑次内力的设计理论与方法。 新型预应力混凝土结构体系的设计方法 为满足现代预应力结构在大跨、超长、重载、超大体量的设计特点和要求,一些新型预应力体系得到应用,如预应力型钢混凝土结构、有粘及无粘预应力混合配筋混凝土结构、缓粘结预应力混凝土结构、体外预应力混凝土结构、后张预应力叠合混凝土结构等。但当前对相关结构受力性能及其系统的设计理论和方法的研究是缺乏的。本书第4至8章结合课题组近年来的试验及理论研究成果,对体外预应力混凝土、预应力型钢混凝土、缓粘结预应力混凝土、有粘无粘预应力混合配筋混凝土、后张预应力叠合混凝土等结构的受力性能及计算方法进行了探讨。 预应力混凝土防灾性能的研究 防灾减灾一直以来是土木建筑结构的重要课题之一。地震、火灾、泥石流等灾害严重威胁结构的安全,可能带来巨大的经济损失及人员伤亡。近年来,对预应力混凝土结构抗火性能、耐久性能、抗震性能的研究也引起了行业的重视。本书第9章介绍了大跨度预应力型钢混凝土框架梁及大跨度预应力井式楼盖的抗震性能试验及理论研究。第10章介绍了火灾下预应力混凝土结构的计算分析理论及相关的抗火设计建议。第11章介绍了预应力钢绞线的腐蚀试验研究,并在已有方法基础上提出了腐蚀预应力筋混凝土梁截面的承载力及刚度计算公式。 预应力解决超长结构的设计方法 随着社会和经济的发展,在超大型公共建筑和民用建筑物中,越来越多地出现了超长、超大体量结构体系。鉴于建筑与结构的整体性要求,此类建筑往往采用连续超长结构,并且不设温度伸缩缝或伸缩缝间距远远超过规范要求。 超长结构体系的裂缝控制是设计和施工过程中必须予以重视和解决的问题。因此,该部分的研究对于大量超长结构体系的裂缝控制具有较大的实践意义,合理设计可以缩短施工周期,节省设置收缩缝费用,提高整体结构的承载力和抗变形性能,满足建筑物美观和功能的要求,具有良好的经济效益,同时也是对现行规范的一个重要突破。本书第12章介绍超长预应力混凝土结构设计的基本原则及方法;第13章以某体育场超长环形预应力混凝土框架结构为研究对象,介绍了超长预应力混凝土结构施工过程的数值模拟方法;第14章基于拉丁超立方抽样的MC法,进行材料时随特性的敏感性分析;第15章结合上海虹桥SOHO及国家会展中心等超长及超大体量结构介绍了相关问题的研究情况。 内容提要 本书内容涉及预应力混凝土结构及理论的许多方面,这些理论与创新许多源于本书作者近30年的理论研究和大量工程实践的不断积累。本书结合作者的研究成果以及近年来承担的多项重大工程,介绍了其在预应力混凝土结构理论方面的研究、创新和实践。 本书主要内容包括:预应力混凝土结构约束作用对次内力的影响及全面考虑次内力的设计理论与方法,新型预应力混凝土结构体系的理论研究及设计方法,大跨预应力混凝土结构防灾性能研究,超长预应力混凝土结构设计方法、施工过程分析及裂缝控制,预应力结构分析与设计实例等。 本书可供从事预应力混凝土结构理论研究和设计、施工的工程技术人员参考,也可作为高等学校土木工程专业的研究生或高年级本科生选修课教材。 作者简介 熊学玉 博士,同济大学土木工程学院教授,博士研究生导师,预应力研究所副所长,致力于我国预应力领域的教学、研究、技术开发和推广工作。中国钢结构协会预应力结构分会副理事长;上海土木工程学会预应力专业委员会主任委员;中国勘察设计协会结构设计分会预应力技术委员会副主任委员;住房城乡建设部建筑结构标准化技术委员会第一届委员;住房城乡建设部建筑维护加固与房地产标准化委员会第二届委员;上海市住房和城乡建设管理委员会科学技术委员会委员;中国土木工程学会后张预应力混凝土委员会委员。 1994年在国内高校中率先编写《现代预应力混凝土结构设计与施工》本科生教材,并开设相关课程。先后独著与合作编著了《预应力工程设计施工手册》、《预应力结构原理与设计》和《体外预应力结构设计》三本预应力书籍。获得省部级科技进步一、二、三等奖共9项。主编和参编国家及地方标准16项,其中包括主编的国家首次发布的行业标准《预应力混凝土结构设计规范》J369—2016。参与了包括国家会展中心、上海南站、苏州火车站、上海东方体育中心、上海虹桥SOHO等百余项重大工程,解决了数十项预应力混凝土结构的复杂约束、大跨、超长、防灾和耐久性问题。为我国的预应力结构的行业发展做出了贡献。 精彩试读
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