فهرست مطالب

1-1-پيشگفتار: 2
2-سازه نرم 3
شكل (1-1)- نقشه پهنه بندي خطر نسبي زمين لرزه در ايران 4

فصل دوم 5
رفتار سازه ها تحت بار زلزله 5
2-1-فلسفه طراحي سازه هاي مقاوم تحت بار زلزله ]13[و]9[ 6
2-2-رفتار مناسب سازه تحت بارگذاري متناوب 8
الف) هيسترزيس ثابت(خوب) 9
ب)هيسترزيس كاهنده(بد) 9
2-3-ضريب رفتار سازه ها 9
شكل (2-1)-نمودار نيرو- تغيير شكل مصالح 11
شكل (2-2)-نمودار پسماند 11
شكل (2-3)-رفتار ثابت سازه ها تحت بار افقي تكراري 12
شكل (2-4)-رفتار كاهنده سازه ها تحت بار افقي تكراري 12
شكل (2-5)-رفتارسازه الاستيك و غير الاستيك 13

فصل سوم 14
ملاحظات طراحي سازه ها 14
3-1-مقدمه 15
3-2-اهميت سيستم سازه اي 15
3-3-عوامل موثر در مقاومت سازه 16
3-3-1-پلان ساختمان ونسبت ابعاد 16
3-3-2-ارتفاع ساختمان ونسبت ارتفاع به ابعاد 16
3-3-3-طبقه نرم 17
3-3-4-طبقه ضعيف 17
3-3-5-اثرات نامتقارني ساختمان 17
3-3-6-تاثير اعضاء غير سازه اي 18
3-4-بارگذاري 18
3-4-1-بارهاي قائم 18
3-4-2-بارهاي اجرايي 19
3-4-3-بارهاي ضربه اي قائم 19
3-4-4-بارهاي زلزله 19
3-4-4-1-بارجانبي معادل 20
3-4-4-2-آناليز مودال 20
شكل (3-1)-حركات نسبي در سازه هاي پيوسته 22
شكل (3-2)-توزيع جرم در ارتفاع 22
شكل (3-3)-طبقه نرم 23

فصل چهارم 24
سيستم هاي سازه اي 24
4-1-مقدمه 25
4-2-سيستم هاي سازه اي مختلف 25
4-3-قاب خمشي صلب (MRF): 27
4-4-قابهاي مهاربندي شده 28
4-4-1-مقدمه 28
4-4-2-انواع مهاربندي 29
4-4-2-1-مهاربندهاي هم مركز (CBF) 30
4-4-2-2-مهاربندهاي خارجي از مركز (EBF) 31
4-4-2-2-1-شكل پذيري فولاد 33
4-5-قاب مهاربندي شده با قاب صلب 33
4-5-1-مقدمه 33
4-5-2-اندركنش سيستم مهاربندي وقاب صلب 34
4-6-1-مقدمه 35
4-6-2-عملكرد خرپاي كمربندي ومياني 35
4-6-3-اتصال كمربندهاي خرپايي به ستونهاي پيراموني 37
4-6-4-سيستمهاي با دو يا چند خرپاي كمربندي 38
4-7-قابهاي لوله اي 38
4-7-1-مقدمه 38
4-7-2-قاب لوله اي ساده 40
4-7-2-1-پديده لنگي برشي 41
4-7-3-قاب لوله خرپايي 44
4-7-3-1-رفتار تحت بارهاي قائم 45
4-7-3-2-رفتار تحت بارهاي جانبي 47
4-7-4-قاب لوله اي دسته شده 47
4-7-5-قاب لوله در لوله 49
4-8-قاب با سيستم خرپاي يك در ميان (Staggered truss) 50
4-8-1-مقدمه 50
4-8-2-عملكرد خرپاي يك در ميان 51
4-8-3-سيستم كف در خرپاي يك در ميان 52
4-8-4-ستونها در سيستم خرپاي يك در ميان 53
4-9-سازه هاي معلق 53
4-10-سازه هاي پيوندي 54
4-11-پروژه هاي عملي 55
4-11-1-قاب مهاربندي شده 55
4-11-2-قاب با سيستم خرپاي كمربندي 55
4-11-3-قاب هاي لوله اي 56
4-11-4-تغييرات قابل ملاحظه در طرح اصلي براي  فراهم كردن مهاربندي 57
4-12-مقايسه اجمالي سيستم هاي سازه اي 58
شكل (4-1)- الف-پاسخ قاب صلب تحت بار جانبي؛ 61
ب-تغيير شكل خمشي تير و ستون به علت گره صلب 61
شكل (4-2)- مولفه هاي تغيير مكان جانبي قابهاي MRF 61
شكل (4-3)- قاب مقاوم خمشي يك طبقه تحت بارگذاري شديد تكراري 62
شكل (4-4)- تعدادي از اشكال مهاربندي 63
شكل (4-5)- تغيير شكل پلاستيك قاب با مهاربند هم مركز K شكل 64
شكل (4-6)- حلقه هاي پسماند براي يك قاب با مهاربند هم مركز K شكل 64
شكل (4-7)- تغيير شكل پلاستيك يك قاب EBF 65
شكل (4-8)- حلقه هاي پسماند براي يك قاب EBF 65
شكل (4-9)- شكل شماتيك اندركنش قابهاي مهاربندي و خمشي؛ 67
(a)هسته مهاربندي و قاب خمشي محيطي؛ 67
(b)هسته مهاربندي و قابهاي خمشي داخلي و خارجي 67
شكل (4-9)- ادامه؛   (c)هسته مهاربندي و قاب خمشي داخلي؛ 68
(d) مهاربندي داخلي در كل عرض و قابهاي خمشي خارجي 68
شكل (4-9)- ادامه؛  (e)مقطع نشان داده شده با مهاربندي اصلي و ثانويه 69
شكل (4-10)- عملكرد متقابل ميان قاب مهار شده و قاب صلب؛ 70
(a) تغيير شكل هر كدام از سيستمهاي مجزا؛ 70
(b) تغيير نيروي برشي عامل منتجه از اثر متقابل 70
شكل (4-11)- پلان كف ساختمان با خرپاي كمربندي 70
شكل (4-12)- عملكرد هسته مركزي و كمربندها 71
شكل (4-13)- (a) رفتار طره اي هسته؛ 72
(b) رفتار انحناء برگشتي خرپاي كلاهك 72
(الف)              شكل(4-14)- توزيع تنش دراعضاء كناري وهسته مقاوم 72
شكل (4-15)- نماي شماتيك از سازه اي با دو خرپاي مياني و كمربندي 73
شكل (4-16)- توزيع تنش محوري در لوله مربع شكل تو خالي 74
شكل (4-17)- توزيع نيروي محوري در ستونها، ناشي از بار جانبي؛ 76
(a) لوله مستطيلي؛ (b) لوله مثلثي؛ (c) لوله دايروي 76
شكل (4-18)- فرمهاي متنوع سيستمهاي لوله اي 77
شكل(4-19)- رفتار لوله توخالی طره ای تحت بارهای جانبی                              شكل(4-20)- توزيع نيروي  محوری در لوله تو خالی طره ای 78
شكل(4-21)- حذف ستونها در طبقات پايين 79
شكل(4-22)- سيستم قاب لوله اي با خرپاهاي قطري 79
شكل(4-24)- نيروهاي قاب لوله اي مهاربندي شده تحت اثر بار قائم 81
شكل(4-23)- قاب لوله اي مهاربندي شده فولادي 81
شكل(4-25)- فرمي از لوله دسته شده 81
شكل(4-26)- لوله دو سلولي                                  شكل(4-27)- لوله سه سلولي 82
شكل (4-28)- توزيع نيروي محوري و اثرات لنگي برشي در لوله دسته شده؛ 82
(a) لوله دو سلولي؛  (b) لوله نه سلولي 82
شكل (4-29)- اندر كنش قاب و ديوار برشي 83
شكل (4-30)-نمايش پرسپكتيو از آرايش خرپا در سيستم خرپاي يك در ميان 84
شكل (4-31)- پلان ساختمان نيم دايره اي در سيستم خرپاي يك در ميان 85
شكل (4-32)- انتقال بار جانبي از طريق عامل ديافراگم در سيستم خرپاي يك در ميان 85
شكل (4-33)- مسير انتقال بار در سيستم خرپاي يك در ميان 86
شكل (4-34)- سازه معلق دو طره اي 87
شكل (4-35)- سازه پيوندي 87
شكل (4-36)- پروژه هاي عملي با قاب مهار بندي شده؛ 89
شكل (4-37)- پروژه عملي با سيستم خرپاي كمربندي و مياني به همراه قابهاي خمشي؛ 90
شكل (4-38)- نماي شماتيك از خرپاي مياني در پروژه Houston center 91
شكل(4-39)-پروژه عملي با سيستم لوله اي؛ ساختمانWorld trade center 92
شكل(4-40)-پروژه عملي با سيستم لوله  خرپايي ؛ 94
ساختمان56 طبقۀ  First international plaza 94
شكل(4-41)-پروژه عملي با سيستم لوله خرپايي؛ ساختمان  John hancock 95
شكل(4-42)-پروژه عملي با سيستم لوله دسته شده؛ ساختمانSears tower 95
شكل(4-43)-   (a) ساختمان Citicorp center 96
(b) تصوير شماتيك از ساختمان 96
شكل(4-46)- مقايسه سيستمهاي سازه اي با توجه به تعداد طبقات ساختمان بر اساس نظريات فضلور خان 98
شكل(4-47)- مقدار فولاد سازه اي براي سيستمهاي ثقلي و جانبي 99
شكل(4-48)- ارزيابي نسبي بين ساختمانهاي بلند آمريكا 99

فصل پنجم 100
قاب هاي خمشي صلب(MRF) 100
5-1-كليات 101
5-2-رفتار قاب صلب 101
5-3-مقاومت افزون در قابهاي خمشي 102
5-4-نتيجه گيري 103
شكل (5-1)-ارتباط ايده آل بين ضرايب 105

فصل ششم 106
قابهاي  مهاربندي شده 106
6-1-قابهاي مهاربندي شده هم مركز(CBF) 107
6-1-1-كليات 107
6-1-2-رفتار مهاربندي هاي هم مركز 107
6-1-3-انواع مهاربندي هم مركز 108
6-1-3-1-مهاربند ضربدري × شكل 108
6-1-3-2-مهاربند تك قطري Z: 108
6-1-3-3-مهاربند 7و8(cherron) 108
6-1-3-4-مهاربندي k شكل 109
6-1-4-ملاحظات طراحي مهاربندي هاي هم مركز 109
6-1-4-1-اثربارهاي ثقلي 109
6-1-4-2-ضريب طول موثر 109
6-1-4-3-لاغري اعضا 109
6-1-4-4-كاهش تنش مجاز 110
6-1-4-5-نوع اتصال 110
6-1-5-بهبود رفتار مهاربندي هم مركز 110
6-1-6-نتيجه گيري 111
6-2-قابهاي مهاربندي شده خارج از مركز (EBF) 112
6-2-1-كليات 112
6-2-2-رفتار مهاربندي هاي خارج از مركز 112
6-2-3-استهلاك انرژي در قابهاي (EBF )خارج از مركز 114
6-2-4-طول تير پيوند درقابهاي EBF ومكانيزم آن 114
6-2-5-اثر سخت كننده ها بر رفتار تير پيوند 116
6-2-6-بهبود رفتار مهاربندي خارج از مركز 116
6-2-6-نتيجه گيري 117
6-3-مقايسه رفتار سازه هاي مهاربندي شده هم مركز با خارج از مركز 117
6-3-1-كليات 117
6-3-2-نكاتي در طراحي قابها 117
6-3-3-بررسي روند تشكيل مفاصل پلاستيك 119
6-3-4-نتيجه گيري  ]20[ 119
6-4-تاثير آرايش مهاربندي ها در رفتار سازه 120
6-4-1-كليات 120
6-4-2-بحث در مورد بررسي هاي انجام گرفته 121
6-4-3-نتيجه گيري 122
6-5-تيرپيوند خمشي در قاب هاي EBF 123
6-5-1-كليات 123
6-5-2-مدل انتخابي براي تحليل 124
6-5-3-نتيجه گيري 125
6-6-بادبندهاي زانويي 125
6-6-1-كليات 125
6-6-2-رفتار بادبند زانويي 127
6-6-3-بررسي عملكرد قاب زانويي (KBF) 128
6-6-3-1-عوامل محدوده كننده شكل پذيري 129
6-6-3-2-بررسي ضريب رفتار   130
6-6-4-بررسي عملكرد قاب زانويي (CKB) 130
6-6-5-نتايج كلي از بررسي بادبند زانويي 131
6-7-بادبندهاي دروازه اي 132
6-7-1-كليات 132
6-7-2-مختصري از عملكرد بادبندهاي 8 133
6-7-3-عملكرد بادبند دروازه اي 134
6-7-4-كمانش خارج از صفحه 135
6-7-5-تاثير موقعيت گره مياني در مقدار باركمانش خارج از صفحه 136
6-7-6-ضريب طول موثر اعضاي مهاري 136
6-7-7-كمانش خارج از صفحه در برابر كمانش داخل صفحه 137
6-7-8-ملاحضات طراحي 137
6-7-9-نتيجه گيري ]36[ ]37[ 138
شكل (6-1)-رفتار پسماند براي قاب CBF 140
(الف)- تك مهار ؛ (ب)- جفت مهار 140
شكل (6-2)-چرخه پسماند براي يك سيستم دو گانه MRF  و CBF 141
شكل (6-3)-منحني هسيترزيس براي يك مهاربند،با لاغري متفاوت 141
شكل (6-4)-نمونه حلقه هاي پسماند مهاربند هاي X و 8 142
شكل (6-5)- سازه هاي قابي بدست آمده با تغيير فاصله d 142
شكل (6-6)- سازه هاي قابي بدست آمده با تغيير فاصله e 143
شكل (6-7)- انواع قابهاي EBF 144
شكل (6-8)- انواع آرايش مناسب مهاربندي هاي خارج از مركز 144
شكل (6-9)- انواع آرايش نا مناسب مهاربندي هاي خارج از مركز 145
شكل(6-10)-تغييرات سختي جانبي در حالت الاستيك نسبت به e/lبراي دو قاب ساده  EBF 146
شكل(6-11)-ارتباط اولين پريد طبيعي با نسبت e/l 146
شكل(6-12)-منحني اندركنش برش- لنگر 147
شكل(6-13)-حداكثر طول مفصل برشي در حالت مطلوب پلاستيك پيوند 147
شكل(6-14)-تشكيل مكانيزم در قاب و رابطه في ما بين 148
شكل(6-15)-رابطه بين طول پيوند و تغيير شكل عضو 149
شكل(6-16)- توزيع لنگر، برش و نيروي محوري 149
شكل(6-17)- فرمهاي خاص مهاربندي در حالتي كه چشمه هاي مهاربندي شده در يك دهانه نباشند 151
شكل(6-17)-ادامه 152
شكل(6-18)- يك نوع متداول پيكربندي سيستم قاب EBF 152
شكل(6-19)-تغييرات زاويه دوران مورد نياز تير پيوند بر حسب تغييرات نسبت e/l 153
شكل(6-20)-پيكر بندي مدل تحليلي سيستم EBF خمشي 153
شكل(6-21)-فرم كلي قاب تحت بررسي               شكل(6-22)-رفتار كلي بار-تغيير مكان 153
شكل(6-23)-ابعاد بادبند زانويي(KBF) 154
شكل(6-24)-اثر سطح مقطع بادبند  بر روي سختي قاب 154
شكل(6-25)-اثر طول عضو زانويي بر روي سختي قاب 154
شكل(6-26)-فرم كلي از سيستم مهاربند زانويي شورن(CKB) 155
شكل(6-27)-تصوير و مشخصات پارامتر هاي سيستم (CKB) 155
شكل(6-28)-هندسه كلي قابهاي مورد بررسي 156
شكل(6-29)-تغيير شكل غير خطي در يك بادبند به شكل 8 156
شكل(6-30)-تغيير شكل غير خطي در يك بادبند دروازه اي 157
شكل(6-31)-مقايسه مسير انتقال نيروي جانبي در بادبند هاي 8 و دروازه اي 158
شكل(6-32)-قاب دروازه اي با ارتفاع زياد 158
شكل(6-33)-تعريف مختصات گره مياني 159

فصل هفتم 159
قاب با سيستم خرپاي كمربندي ومياني 159
7-1-كليات 160
7-1-كليات 160
7-2-فرضيات در نظر گرفته شده در تحليل 160
7-3-تعيين موقعيت بهينه براي يك خرپاي كمربندي 161
7-4-تعيين موقعيت بهينه براي دو خرپاي كمربندي 161
7-5-محل خرپاي كمربندي براي سازه 30 طبقه 163
7-5-1-بررسي نتايج تحليل 163
7-6-نتيجه گيري 164
7-7-نكات پاياني 165
شكل(7-1)-مدل شماتيك ساده سازه براي يك سيستم خرپاي مياني 166
شكل(7-2)-نمودار تعيين موقعيتهاي بهينه براي خرپاي كمربندي 167
شكل(7-3)-جابجايي افقي سازه در مدهاي مختلف در برابر ارتفاع سازه 168
شكل(7-4)-جابجايي افقي سازه با مهار كمربندي در مدهاي مختلف در برابر ارتفاع سازه 169

فصل هشتم 170
8-1-كليات 171
8-2-بررسي لنگر برشي در قاب لوله اي 172
8-3-بررسي رفتار سيستم سازه اي لوله در لوله 174
8-3-1-كليات 174
8-3-2-مشخصات سازه هاي بررسي شده 174
6-3-3-ارتفاع بهينه قطع لوله داخلي 175
8-3-4-نتيجه گيري 175
8-4-بررسي سيستمهاي مختلف لوله اي تحت بارهاي گرانشي وجانبي 176
8-4-1-كليات 176
8-4-2-مدلهاي سازه اي براي ساختمان مورد مطالعه 176
8-4-3-نرم افزارهاي تحليل و طراحي 177
8-4-4-بررسي اثرات خروج از مركزيت 178
8-4-5-بررسي اثر   178
8-4-6-بررسي تغيير شكل ها 178
8-4-7-بررسي حداكثر برش پايه 178
8-4-8-بررسي وزن ساختمان مورد مطالعه 179
8-5-مقايسه كارايي سيستم سازه اي لوله اي، لوله در لوله وقاب خمشي 179
8-6-بررسي رفتار سيستم تركيبي قاب لوله اي،هسته مركزي وكمربند خرپايي 181
8-7-رفتار سازه لوله اي مهاربندي شده 181
8-8-سازه هاي با كارايي بالا 182
شكل(8-1)-تغييرات نيروي محوري درستونهاي پيراموني ضلع شمالي طبقه همكف 185
(قاب بال) 185
شكل(8-2)-تغييرات نيروي محوري درستونهاي پيراموني ضلع شرقي طبقه همكف 186
(قاب جان) 186
شكل(8-3)-تغييرات نيروي محوري در ستونهاي پيراموني ضلع شمالي طبقه پانزدهم 187
(قاب بال) 187
شكل(8-4)-تغييرات نيروي محوري در ستونهاي پيراموني ضلع شرقي طبقه پانزدهم 187
(قاب جان) 187
شكل(8-5)-درصد جذب برش عناصر مقاوم ساختمان 10 طبقه ( جهتx ، تيپA ) 188
شكل(8-6)-درصد جذب برش عناصر مقاوم ساختمان 10 طبقه پس ازقطع لوله داخلي 189
( جهتx ، تيپA ) 189
شكل(8-7)-سطح مقطع و سطح عمودي سيستم سازه اي لوله بادبندي شدهدر ساختمان مورد مطالعه 189
شكل(8-8)-پلان سيستمهاي سازه اي مختلف مورد مطالعه 191
شكل(8-9)-شكلهاي مختلف مهاربند 191
شكل(8-10)- (a)-قاب متداول با ستونهاي داخلي و خارجي؛ 193
(b)-ستونهاي خارجي به سمت پايين رفته ولي ستونهاي داخلي توسط خرپاي انتقالي به كنار منتقل شده اند؛ 193
(c)-تنها چهار ستون گوشه اي به فونداسيون متصل شده اند و ستونهاي ديگر توسط خرپاي انتقالي به گوشه منتقل شده اند؛ 193
(d)-نظريه "خان" براي ساختمانهاي بلند مرتبه با كارايي بالا. 193
ستونهاي خارجي 194
مهار بندي قطري داخلي 194
شكل(8-11)- پروژه عملي از سيستم با كارايي بالا، Bank of Southwest Tower ؛ (a)-تصوير شماتيك از مهاربندهاي قطري داخلي؛ 195
(b)-تصوير شماتيك از پلان؛ 195
(c)-تصوير شماتيك از مقطع؛ 195
(d)-تصوير ساختمان. 195

فصل نهم 196
9-1-مقدمه 197
9-2-سيستمهاي مهاربندي متقاطع 197
الف-لوله مهاربندي شده خارجي 197
ب-لوله مهاربندي شده داخلي 197
پ-تركيب لوله قاب بندي ومهاربندي شده 198
9-3-سيستمهاي لوله اي با ستونهاي نزديك و تيرهاي عميق 198
الف-قاب لوله اي با فاصله بين ستوني (3 و58/4متر) 198
ب-قاب لوله اي با فاصله بين ستوني(3متر) 198
پ-لوله متقارن با فاصله ستون هاي 3متر 198
ت)قاب لوله اي با فواصل ستون هاي 1/6 متر 199
9-4-سيستم هاي غيرلوله اي 199
الف)قاب خمشي وهسته مهاربندي شده 199
ب)خرپاي كمربندي ومياني 199
شكل(9-1)-پلان نمونه طبقات 201
شكل(9-2)- نماي فضايي از لوله مهار بندي شده خارجي 201
شكل(9-3)- نماي فضايي نوع ديگري از لوله مهار بندي شده 203
شكل(9-4)- پلان سيستم مهار بندي شده متقاطع داخلي 203
هسته مهار بندي 203
شكل(9-5)-نماي فضايي از سيستم مهار بندي شده متقاطع داخلي 204
شكل(9-6)-نماي فضايي از سيستم لوله اي و مهار بندي 204
شكل(9-7)-قاب لوله اي با فاصله ستونهاي 3 تا 4.57 متر 205
شكل(9-8)- سيستم لوله دو تايي با فاصله ستونهاي 3 متر 205
شكل(9-9)- سيستم قاب خمشي و هسته مهار بندي شده 206
منابع