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1绪论 1

1.1 地震灾害和抗震工程 1

1.1.1 我国的地震灾害 1

1.1.2 我国抗震工程的发展 1

1.2 性能化抗震设计 3

1.2.1 性能化抗震设计的概念 3

1.2.2 美国基于性能抗震设计规范的发展及现状 6

1.2.3 我国基于性能抗震设计规范的发展及现状 23

1.2.4 中美性能化设计方法的比较讨论 25

1.2.5 结构弹塑性分析与性能化设计的关系 25

1.3 基于位移、能量的抗震设计方法 26

1.4 基于可恢复功能的抗震设计方法 28

1.5 结构弹塑性分析的未来发展 30

2弹塑性分析的计算模型 32

2.1 概述 32

2.2 框架结构的弹塑性有限元模型 32

2.2.1 恢复力模型概述 32

2.2.2 基于材料的模型 38

2.2.3 基于截面的模型 42

2.2.4 基于构件的模型 52

2.3 剪力墙结构的弹塑性有限元模型 54

2.3.1 微观模型（分层壳模型） 54

2.3.2 等效梁模型 61

2.3.3 等效桁架模型（宏模型1） 62

2.3.4 三垂直杆元模型（TVLEM）（宏模型2） 63

2.3.5 多垂直杆元模型（MVLEM）（宏模型3） 63

2.4 减震、隔震元件的弹塑性有限元模型 64

2.4.1 隔震支座 64

2.4.2 阻尼器 68

2.5 结构多尺度有限元计算方法 73

2.5.1 引论 73

2.5.2 多尺度模型界面连接方法与实现 74

2.5.3 界面连接方法的验证 76

2.5.4 钢-混凝土混合结构多尺度分析算例 77

2.5.5 钢框架多尺度分析算例 81

2.5.6 小结 81

2.6 地震下结构整体弹塑性分析的方法和注意事项 82

3弹塑性分析的分析方法 84

3.1 静力弹塑性分析 84

3.1.1 静力弹塑性分析方法的提出与发展 84

3.1.2 静力弹塑性分析的基本原理 85

3.1.3 几种常见的静力弹塑性分析方法 95

3.1.4 静力弹塑性分析方法的优缺点 97

3.1.5 基于多点位移控制的推覆分析算法 98

3.2 动力弹塑性时程分析 103

3.2.1 动力弹塑性分析的基本原理 104

3.2.2 动力弹塑性分析的地震动输入选择 110

3.2.3 地震动强度指标 116

3.2.4 弹塑性时程分析结果的判断 125

3.3 逐步增量时程分析（IDA） 127

4弹塑性分析在ABAQUS上的实践 131

4.1 ABAQUS软件简介 131

4.1.1 ABAQUS的求解模块 131

4.1.2 ABAQUS的建模方式 132

4.2 ABAQUS的纤维杆件模型 133

4.2.1 ABAQUS纤维杆件模型介绍 133

4.2.2 用户自定义材料在ABAQUS纤维模型中的使用实践 134

4.2.3 PQ-Fiber提供的材料模型简介 138

4.2.4 PQ-Fiber分析实例 142

4.3 ABAQUS的剪力墙模型 144

4.3.1 ABAQUS中钢筋混凝土剪力墙建模的基本方法 144

4.3.2 ABAQUS自带的混凝土本构模型 148

4.3.3 用ABAQUS进行剪力墙分析的实践 152

4.4 ABAQUS的显式和隐式计算 154

4.4.1 概述 154

4.4.2 ABAQUS/Standard隐式直接积分算法 154

4.4.3 ABAQUS/Standard的求解控制 154

4.4.4 ABAQUS/Explicit显式直接积分算法 155

4.4.5 算法比较 156

4.4.6 结构地震响应时程分析 157

4.5 ABAQUS前后处理 159

4.5.1 基于SAP2000模型转换的前处理 159

4.5.2 基于C＋＋后处理程序 161

4.6 工程实例介绍 164

4.6.1 工程概况 164

4.6.2 分析模型 165

4.6.3 地震波的选用 167

4.6.4 结构模型的模态 168

4.6.5 结构弹塑性响应历程分析 172

4.7 ABAQUS建模时应注意的几个问题 175

4.7.1 梁单元类型的选择 175

4.7.2 梁单元方向和壳单元中钢筋层方向的定义 175

4.7.3 大型模型的建模 175

4.7.4 交互式与关键字式建模方式的选择 176

4.7.5 施工模拟 176

5弹塑性分析在MSC.Marc上的实践 179

5.1 MSC.Marc软件简介 179

5.2 基于MSC.Marc的纤维模型 179

5.2.1 THUFIBER程序简介 179

5.2.2 THUFIBER中的钢筋本构模型 180

5.2.3 THUFIBER中的混凝土本构模型 183

5.2.4 THUFIBER的模型验证及应用 188

5.2.5 THUFIBER程序使用示例 190

5.3 基于MSC.Marc的分层壳模型 198

5.3.1 概述 198

5.3.2 分层壳模型中的混凝土模型 198

5.3.3 分层壳模型中的钢筋模型 198

5.3.4 分层壳模型的验证及应用 199

5.3.5 分层壳模型使用示例 204

5.4 利用MSC.Marc的弹簧属性模拟减隔震装置 233

5.4.1 概述 233

5.4.2 减震阻尼器的模拟 233

5.4.3 隔震支座的模拟 235

5.5 MSC.Marc的接触与岩土模型 237

5.5.1 MSC.Marc的接触模型 237

5.5.2 MSC.Marc接触功能的基本流程 238

5.5.3 MSC.Marc的岩土模型 240

5.6 基于MSC.Marc的地震弹塑性分析 243

5.6.1 工程应用一 243

5.6.2 工程应用二 246

5.6.3 工程应用三 250

5.6.4 工程应用四 254

5.6.5 工程应用五——某黏滞阻尼减震高层结构 256

5.6.6 工程应用六——某高层基础隔震结构 261

5.6.7 计算分析示例 270

6基于SAP2000和Perform-3D的弹塑性计算 282

6.1 概述 282

6.2 SAP2000的常用模型 283

6.2.1 SAP2000中的一般塑性铰 283

6.2.2 SAP2000的特殊塑性铰 285

6.2.3 SAP2000塑性铰属性定义 287

6.2.4 SAP2000分层壳单元 288

6.3 Perform-3D的常用模型 289

6.3.1 Perform-3D中的组件和单元 289

6.3.2 梁单元模型 289

6.3.3 柱单元模型 290

6.3.4 剪力墙单元模型 291

6.4 SAP2000计算模型示例 292

6.5 Perform-3D的计算模型示例 310

6.5.1 建模阶段（Modeling phase） 310

6.5.2 分析阶段（Analysis phase） 327

7建筑弹塑性分析的最新进展 333

7.1 建筑结构的倒塌模拟 333

7.1.1 倒塌模拟的实现方法 334

7.1.2 框架结构倒塌模拟算例 336

7.1.3 框架核心筒结构倒塌模拟算例 338

7.1.4 砌体结构倒塌模拟算例 339

7.2 基于倒塌的结构体系安全性研究 341

7.2.1 第一代性能化抗震设计的局限和结构倒塌储备系数 342

7.2.2 CMR分析在科研中的应用举例 343

7.2.3 CMR分析在工程中的应用举例 347

7.2.4 基于一致倒塌率的建筑抗震设计方法 354

7.3 中美典型高层建筑抗震设计及性能对比 356

7.3.1 引言 356

7.3.2 Building 2抗震设计及结果对比 357

7.3.3 HuYu模型抗震设计及结果对比 362

7.3.4 中美典型RC框架-核心筒案例结构抗震性能评估 366

7.3.5 中美典型RC框架-核心筒案例地震损失评估 372

7.3.6 小结 380

7.4 基于开源有限元程序的弹塑性分析 380

7.4.1 引言 380

7.4.2 OpenSees软件简介 381

7.4.3 建模方法 384

7.4.4 分析方法 390

7.4.5 验证算例 396

7.4.6 工程实例——某500m级超高层结构动力时程分析 399

参考文献 401