复杂高层结构非线性抗震性能分析和设计方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 高层结构抗震性能非线性分析模型及方法 1

1.1.1 结构在应力—应变层次的细致化分析 2

1.1.2 ABAQUS／Explicit及其二次开发 3

1.1.3 有限元刚度法结构非线性分析存在的问题 3

1.1.4 基于GPU高性能并行计算平台的发展趋势 4

1.2 高层建筑结构地震失效评价方法 5

1.2.1 高层建筑结构基于整体稳定的地震失效评价方法 5

1.2.2 高层建筑结构基于构件损伤的地震失效评价方法 6

1.3 高层建筑结构地震失效模式控制技术 7

1.4 高层建筑结构基于性能的抗震设计方法 8

第2章 ABAQUS／VUMAT二次开发技术 10

2.1 概述 10

2.2 空间梁柱基本力学模型简述 10

2.3 VUMAT的开发要点 12

2.4 VUMAT的应用技术要点 13

2.5 VUMAT的数值算例 14

第3章 ABAQUS／VUEL二次开发技术 16

3.1 概述 16

3.2 显式动力算法与VUEL用户子程序 16

3.3 空间梁柱有限单元模型 17

3.4 VUEL子程序关键数据的生成 19

3.4.1 单元集中质量矩阵定义 19

3.4.2 单元刚度矩阵和等效结点内力定义 20

3.4.3 坐标转换 20

3.4.4 稳定时间步长选取 21

3.5 单元截面内力和截面刚度的截面纤维积分 22

3.6 纤维束的单轴本构模型 23

3.7 VUEL子程序的算法流程 24

3.8 VUEL的数值算例 24

第4章 基于变形增量EEP超收敛计算的弹塑性梁分析 28

4.1 概述 28

4.2 梁问题的常规有限元解 28

4.3 梁问题的弹塑性有限元分析 29

4.4 变形增量EEP超收敛计算的弹塑性梁分析 30

4.4.1 梁问题的EEP超收敛解 30

4.4.2 弹塑性分析中的EEP超收敛解 31

4.4.3 变形增量EEP超收敛计算的弹塑性分析 32

4.5 恢复力模型的选取 33

4.6 数值算例 34

4.6.1 单调加载算例 34

4.6.2 往复加载算例 39

第5章 基于变形增量EEP超收敛计算的复杂结构弹塑性分析 42

5.1 概述 42

5.2 空间梁柱模型 42

5.3 梁问题的常规有限元解 44

5.4 空间梁柱单元的EEP超收敛法 44

5.5 基于变形增量超收敛计算的梁柱精细化弹塑性分析 46

5.5.1 梁柱构件弹塑性有限元分析的一般过程 46

5.5.2 内力-变形增量的EEP超收敛计算 47

5.5.3 基于内力—变形增量EEP超收敛计算的弹塑性分析 48

5.6 ABAQUS前处理二次开发 49

5.6.1 快速建模技术 49

5.6.2 网格划分和优化技术 51

5.6.3 构件精确配筋程序 52

5.7 ABAQUS后处理二次开发 55

5.7.1 ABAQUS／CAE GUI程序开发 55

5.7.2 层间位移角插件 56

5.7.3 结构损伤快速评价插件 57

5.8 数值算例 59

5.8.1 算例1：空间梁柱弹塑性分析 59

5.8.2 算例2：复杂高层钢筋混凝土结构弹塑性分析 61

第6章 基于CPU-GPU异构平台的结构弹塑性分析方法 69

6.1 概述 69

6.2 CPU-GPU异构平台设计 69

6.3 CPU-GPU异构平台上的分析模型 70

6.3.1 梁柱分析模型（纤维模型） 70

6.3.2 楼板剪力墙分析模型（分层壳模型） 71

6.4 基于GPU的结构弹塑性分析并行化策略 74

6.4.1 计算数据与线程之间的映射关系 74

6.4.2 基于GPU的线性方程组求解器 75

6.4.3 方程组迭代的EBE处理技术 76

6.4.4 并行程序设计框架 77

6.5 数值算例 79

6.5.1 算例1：框架结构反复荷载下的试验模拟 79

6.5.2 算例2：框架结构振动台试验模拟 80

6.5.3 算例3：高层框架-核心筒弹塑性时程分析实例 83

第7章 高层建筑结构基于整体稳定的失效评价方法 88

7.1 概述 88

7.2 高层建筑结构重力二阶效应的影响分析 88

7.2.1 等效抗侧刚度 89

7.2.2 重力二阶效应对结构的影响 96

7.3 基于整体稳定性的失效临界状态分析 98

7.3.1 瞬时等效刚重比 98

7.3.2 基于瞬时等效刚重比退化的失效判别方法 101

7.3.3 失效判别方法的数值验证 102

7.4 失效判别方法的试验验证 104

7.4.1 子结构试验验证 104

7.4.2 框架-核心筒结构试验验证 106

第8章 基于材料损伤的竖向构件失效评价 109

8.1 概述 109

8.2 墙肢的失效研究 109

8.2.1 失效影响因素分析 109

8.2.2 失效模式分类及失效演化过程描述 113

8.2.3 失效演化过程各阶段的损伤指标标定 118

8.2.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算 121

8.3 RC柱的失效研究 124

8.3.1 失效影响因素分析 124

8.3.2 失效模式分类及失效演化过程描述 127

8.3.3 失效演化过程各阶段损伤指标标定 132

8.3.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算 139

第9章 基于材料损伤的RC梁构件失效评价 142

9.1 概述 142

9.2 连梁的失效研究 142

9.2.1 失效影响因素分析 142

9.2.2 失效模式分类及失效演化过程 145

9.2.3 失效过程各阶段的损伤指标标定 152

9.2.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算 155

9.3 框架梁的失效研究 158

9.3.1 失效影响因素分析 158

9.3.2 失效模式分类及失效演化过程描述 160

9.3.3 失效演化过程各阶段损伤指标标定 163

9.3.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算 164

第10章 基于构件损伤的结构整体大震失效描述 167

10.1 概述 167

10.2 各类型构件失效过程的损伤模型 167

10.3 构件整体失效演化过程分析 168

10.3.1 构件到整体损伤信息表征系数的确定 168

10.3.2 构件整体失效演化过程描述 170

10.4 结构整体的失效演化过程 179

10.4.1 构件损伤传递系数及结构整体失效演化的损伤分析 179

10.4.2 结构整体损伤程度及损伤传递系数的确定 180

10.4.3 结构整体大震失效评价 182

10.4.4 结构大震失效描述流程 183

10.5 高层建筑结构大震失效描述的工程应用 184

10.5.1 工程概况 184

10.5.2 构件整体失效演化过程 185

10.5.3 结构整体失效演化过程 188

第11章 高层建筑结构大震失效模式控制技术 190

11.1 引言 190

11.2 新型附着式连梁钢板阻尼器 190

11.2.1 连梁阻尼器的设计方法 190

11.2.2 连梁阻尼器的性能指标试验研究 194

11.2.3 连梁阻尼器的结构地震模拟试验与仿真研究 205

11.3 实施内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁设计方法及分析 211

11.3.1 内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁设计方法 211

11.3.2 内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁破坏模式 216

11.3.3 内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁性能分析 222

11.3.4 结构地震作用耗能分析 224

第12章 斜交网格筒受力特点分析 230

12.1 概述 230

12.2 斜交网格筒受力特点 230

12.2.1 分析模型 230

12.2.2 竖向荷载作用下的受力特点 231

12.2.3 侧向荷载作用下的受力特点 234

12.2.4 环梁与斜柱连接形式的影响 236

12.2.5 非节点层环梁对斜柱受力的影响 236

12.3 侧向刚度影响因素分析 237

12.3.1 主要影响因素探讨 237

12.3.2 主要影响因素敏感性分析 240

第13章 斜交网格筒-核心筒协同工作性能分析 244

13.1 概述 244

13.2 协同工作机理分析 244

13.2.1 基本假定及方程 244

13.2.2 均布侧向荷载作用 245

13.2.3 三角形侧向荷载作用 247

13.2.4 顶部集中侧向荷载作用 248

13.2.5 结构算例 249

13.3 体系协同工作性能 250

13.3.1 主要影响因素分析 250

13.3.2 协同工作性能分析 251

13.4 斜交网格筒网格形式探讨 254

13.4.1 刚度及经济性分析 254

13.4.2 网格形式评价指标探讨 256

13.4.3 网格形式优选分析 256

第14章 斜交网格筒-核心筒结构抗震性能分析 260

14.1 概述 260

14.2 分析模型及方法 260

14.2.1 模型介绍 260

14.2.2 分析方法 262

14.3 体系塑性发展过程 264

14.3.1 构件屈服顺序 264

14.3.2 斜交网格筒失效路径 265

14.3.3 斜交网格筒剪力滞后效应分析 266

14.4 内外筒内力分配特点 267

14.5 体系刚度发展过程 269

14.6 体系抗震概念 270

14.6.1 构件塑性耗能分配特点 270

14.6.2 抗侧刚度关键构件 272

14.6.3 塑性耗能关键构件 273

14.6.4 抗震概念探讨 273

14.7 斜交网格筒-核心筒结构抗震性能试验验证 275

14.7.1 试验概况 275

14.7.2 试验过程及现象 280

11.7.3 试验数据分析 282

14.8 高层斜交网格筒体系抗震研究的工程应用 293

14.8.1 工程概况 293

14.8.2 分析模型 294

14.8.3 结构大震性能分析 295

14.8.4 结论和建议 296

第15章 体系失效模式优选及其控制指标 304

15.1 引言 304

15.2 体系失效模式主要影响因素探讨 304

15.2.1 核心筒整体系数α 304

15.2.2 等效刚度比γ 306

15.2.3 算例参数 307

15.3 体系失效模式分析 311

15.3.1 系列1算例分析（变化α固定γ） 311

15.3.2 系列2算例分析（变化γ固定α） 315

15.3.3 系列3算例分析（同时变化α和γ） 320

15.4 体系失效模式优选 327

15.5 体系大震失效控制指标 329

15.5.1 指标类型探讨 330

15.5.2 斜交网格筒抗侧力退化点性能指标 331

15.5.3 参数ζ取值分析 332

15.5.4 体系失效控制指标分析 338

参考文献 342