工程结构抗震分析PDF电子书下载

第1章 地震的基本概念 1

1.1 地震的成因 3

1.1.1 地球的构造 3

1.1.2 地震的发生过程 4

1.1.3 地震的成因 4

1.2 地震的活动性 6

1.2.1 世界的地震活动 6

1.2.2 我国的地震活动及主要特点 8

1.2.3 地震活动性分析 10

1.3 地震波特性 11

1.3.1 波动方程 11

1.3.2 体波 12

1.3.3 面波 14

1.3.4 地震波的反射与折射 16

1.3.5 地震波的衰减 19

1.4 地震震级与烈度 20

1.4.1 地震观测及震级的确定 20

1.4.2 地震烈度与地震烈度表 22

1.4.3 烈度的定量标准 24

1.4.4 地震烈度的分布 26

1.4.5 基本烈度与设防烈度 28

1.4.6 场地因素对烈度的影响 31

第2章 地震震害分析 34

2.1 引言 34

2.2 建筑结构房屋震害 34

2.2.1 砌体结构震害 34

2.2.2 钢筋混凝土结构房屋的震害 38

2.2.3 钢结构房屋的震害 43

2.2.4 木结构房屋的震害 45

2.2.5 地基基础震害 46

2.3 交通基础设施震害 48

2.3.1 道路震害 48

2.3.2 桥梁震害 49

2.3.3 隧道震害 54

2.3.4 道路与桥梁、隧道连接处震害 55

2.3.5 机场震害 56

2.3.6 港口震害 57

2.4 生命线工程震害 58

2.4.1 水利工程震害 58

2.4.2 供水—排水系统震害 59

2.4.3 煤气传输系统和供热系统震害 61

2.4.4 供电系统震害 62

2.4.5 邮电通信系统震害 64

2.5 地震引发的地质灾害 65

2.5.1 滑坡 65

2.5.2 泥石流 65

2.5.3 崩塌 66

2.5.4 堰塞湖 66

2.5.5 边坡失稳 67

2.5.6 地裂 67

2.5.7 地面隆起 68

第3章 地震动与反应谱理论 69

3.1 引言 69

3.2 地震动的量测 69

3.2.1 强震化 69

3.2.2 强震观测 71

3.2.3 强震观测记录在地震工程中的应用 71

3.2.4 强震观测的发展方向 72

3.3 强震动特性 73

3.3.1 振幅 73

3.3.2 频谱 75

3.3.3 持时 79

3.3.4 地震转动分量 82

3.4 地震动的空间相关性 83

3.4.1 三维地震动的相关性与主轴 83

3.4.2 空间不同质点地震动相关性 84

3.5 影响地震动特性的因素 85

3.5.1 影响振幅的主要因素 85

3.5.2 影响频谱的主要因素 86

3.5.3 影响持时的因素 86

3.6 地震动的估计 87

3.6.1 三种估计途径 87

3.6.2 地震动的衰减规律 87

3.6.3 无记录地区的地震动衰减关系的估计 92

3.7 人造地震动 94

3.7.1 比例法 94

3.7.2 数值法 94

第4章 结构抗震分析方法概述 99

4.1 结构地震反应分析的发展过程 99

4.1.1 静力阶段 99

4.1.2 反应谱阶段 100

4.1.3 随机振动 101

4.1.4 结构地震反应的数值分析 101

4.1.5 非线性振动反应 101

4.2 结构地震反应分析的力学模型 102

4.2.1 地面运动的简化与地基的模型化 102

4.2.2 结构振动形式及结构体系的模型化 102

4.3 结构地震反应分析的发展趋势 104

第5章 弹性地震反应分析 106

5.1 引言 106

5.2 结构运动方程的建立 106

5.2.1 结构的离散化方法 106

5.2.2 建立运动方程的基本方法 108

5.2.3 一维地震输入时的动力方程 109

5.2.4 多维地震输入时的动力方程 110

5.2.5 多点地震输入时的动力方程 113

5.3 时域分析方法 115

5.3.1 线性加速度方法 115

5.3.2 纽马克β法与威尔逊θ法 117

5.3.3 阻尼的处理 118

5.4 频域分析方法 119

5.4.1 频域传递函数 119

5.4.2 线性单自由度体系的地震反应 120

5.4.3 线性多自由度体系的地震反应 121

5.5 振型迭加法 123

5.5.1 振型与自振频率 123

5.5.2 振型的正交性 124

5.5.3 一般动力反应按振型的分解 125

5.5.4 运动方程的解耦 126

5.5.5 振型迭加法 127

5.5.6 多维地震输入 128

第6章 振型分解反应谱法 129

6.1 引言 129

6.1.1 概述 129

6.1.2 基本假定 129

6.2 反应谱分析法 129

6.2.1 地震弹性反应谱的确定 129

6.2.2 地震反应谱的特性 130

6.2.3 设计反应谱 132

6.3 单自由度体系的地震反应 133

6.3.1 纽马克β法 133

6.3.2 威尔逊θ法 134

6.4 多自由度体系的地震反应 135

6.4.1 运动方程 135

6.4.2 振型和自振频率 136

6.4.3 振型分解 137

6.4.4 多自由度体系振型组合 139

6.5 地震作用 140

第7章 静力弹塑性分析 142

7.1 引言 142

7.2 静力弹塑性分析方法的基本原理 142

7.2.1 基本假定 142

7.2.2 等效单自由度体系的建立 143

7.2.3 实施过程 144

7.2.4 水平加载模式 145

7.2.5 结构目标位移 148

7.3 几种静力弹塑性分析方法 149

7.3.1 能力谱方法 149

7.3.2 等效位移系数法 152

7.3.3 N2方法 155

7.4 结构构件单元介绍 157

7.5 本章小结 159

第8章 弹塑性动力分析 160

8.1 引言 160

8.2 结构的计算模型 160

8.2.1 串联多自由度体系的计算模型 160

8.2.2 平面框架杆系模型 166

8.3 恢复力特性曲线 174

8.3.1 恢复力特性曲线的形式及特性 174

8.3.2 恢复力特性曲线的模型化 180

8.3.3 几种重要的恢复力曲线模型 183

8.3.4 双向恢复力模型 190

8.4 输入地震波的选择 200

8.4.1 利用强震记录 201

8.4.2 采用人工模拟地震波 202

8.5 地震反应的数值分析 202

8.5.1 单自由度体系 202

8.5.2 多自由度体系 210

8.6 地震弹塑性反应谱与地震作用 215

第9章 基于性能的抗震设计方法 217

9.1 基于性能的抗震设计理论 217

9.1.1 基于性能抗震设计理论的研究内容 217

9.1.2 基于性能抗震设计理论与现行抗震设计理论的区别与联系 219

9.2 基于位移的设计方法 220

9.2.1 基于位移的抗震设计方法概述 220

9.2.2 按延性系数设计的方法 221

9.2.3 能力谱法 221

9.2.4 直接基于位移的抗震设计方法 223

9.2.5 基于位移的结构抗震设计有待进一步解决的问题 224

9.3 基于能量的结构抗震设计 225

9.3.1 基于能量的抗震设计方法概述 225

9.3.2 基于能量的抗震分析方法原理 225

9.3.3 基于能量的抗震设计方法的主要内容 226

9.3.4 能量反应方程 227

9.3.5 能量分析中的输入地震动 231

9.3.6 能量反应抗震设计中的破坏准则 235

9.3.7 基于能量的抗震设计方法的特点 235

9.3.8 存在的问题与今后的发展方向 236

9.4 基于投资—效益准则的结构抗震设计 236

9.4.1 投资—效益准则 236

9.4.2 结构全寿命总费用评估 237

9.4.3 基于投资—效益准则的结构目标性能 248

9.5 结构分灾抗震设计 255

第10章 结构随机地震反应分析 263

10.1 引言 263

10.2 随机过程的数字特征 263

10.2.1 时域数字特征 263

10.2.2 频域数字特征 266

10.2.3 数字特征的运算法则 268

10.3 线性单自由度体系 270

10.3.1 线性单自由度振动系统的动态特性 270

10.3.2 输入为平稳过程的体系反应 272

10.3.3 输入为非平稳过程的体系反应 275

10.4 线性多自由度体系 278

10.4.1 线性多自由度振动系统的动态特性 279

10.4.2 单输入体系的反应 279

10.4.3 多输入体系的反应 283

10.5 非线性体系 286

10.5.1 单自由度体系的分析 287

10.5.2 多自由度体系的分析 289

10.6 结构地震动力可靠性分析 289

10.6.1 结构动力可靠性分析基础 289

10.6.2 结构破坏准则 295

10.6.3 基于界限破坏模式的结构可靠度计算 296

10.6.4 基于指数破坏模式的结构可靠度计算 298

第11章 结构的地震反应控制 303

11.1 引言 303

11.2 结构地震反应主动控制 304

11.1.1 消震 304

11.1.2 控震 304

11.3 结构地震反应被动控制 311

11.3.1 减震 311

11.3.2 隔震 320

参考文献 341