建筑结构抗震设计理论与方法 上PDF电子书下载

上册 1

第一章 绪论 1

1.1 建筑结构抗震的任务和内容 1

1.2 建筑结构抗震设计的特点 1

1.3 本书的主要内容 3

第二章 地震学基础知识 4

2.1 有关地震的一些基本概念 4

2.2 地震的成因和机制 5

2.3 地震波概述 8

2.3.1 地震波特性 8

2.3.2 传播机制 9

2.4 地震震级 13

2.4.1 里氏震级 13

2.4.2 面波震级 14

2.4.3 体波震级 14

2.4.4 持时震级 14

2.4.5 矩震级 14

2.4.6 震级和能量 15

2.4.7 震级和频率 16

2.4.8 震级和断层 16

2.5 地震震害 16

2.6 地震烈度 17

2.7 地震动 20

2.7.1 地震动观测 21

2.7.2 地震动类型 21

2.7.3 地震动频率特征 23

2.7.4 地震持时 26

2.7.5 地震三要素综合影响实例 27

2.7.6 地震动的衰减规律 32

思考题与习题 34

主要参考文献 34

第三章 结构振动分析基础 35

3.1 结构动力分析模型 35

3.2 结构振动方程 37

3.2.1 振动体系的自由度 37

3.2.2 单自由体系的动力方程 37

3.2.3 多自由度体系的振动方程 40

3.3 单自由度体系的振动分析 42

3.3.1 无阻尼自由振动 42

3.3.2 有阻尼自由振动 43

3.3.3 强迫振动 46

3.3.4 Duhamel积分 50

3.4 多自由度体系 53

3.4.1 振型分析 53

3.4.2 无阻尼体系的自由振动 55

3.4.3 有阻尼体系自由振动 56

3.4.4 强迫振动 58

3.4.5 特征值和特征向量计算 59

3.5 动力分析的数值方法 61

3.5.1 线性加速度法 62

3.5.2 平均加速度法 64

3.5.3 Newmark-β法 65

3.5.4 多自由度体系 67

3.6 频域分析方法 69

3.6.1 对周期性荷载的反应 69

3.6.2 频域分析 70

3.6.3 时域和频域转换函数之间的关系 72

思考题与习题 72

第四章 单自由度结构的地震反应 73

4.1 单自由度结构的地震反应 73

4.2 反应谱的概念 74

4.3 弹性反应谱 77

4.3.1 反应谱之间的关系 77

4.3.2 反应谱的特征 79

4.3.3 反应谱的标准化与设计反应谱 81

4.3.4 傅里叶谱与反应谱 85

4.3.5 弹性反应谱的不足 87

4.4 结构恢复力模型 87

4.5 单自由度结构的弹塑性地震反应 93

4.5.1 承载力和延性对地震响应的影响 93

4.5.2 滞回模型对弹塑性地震响应的影响 99

4.6 弹塑性反应谱 101

思考题与习题 105

主要参考文献 106

第五章 多自由度结构弹塑性分析模型 107

5.1 概述 107

5.2 层模型 108

5.2.1 剪切型层模型 108

5.2.2 弯曲型层模型 115

5.2.3 弯剪型层模型 116

5.3 杆单元模型 120

5.3.1 两端简支杆单元 120

5.3.2 两端自由杆单元 121

5.3.3 两端有刚域杆单元 122

5.3.4 杆端弹塑性弹簧杆模型 124

5.3.5 其他弹塑性杆模型 128

5.3.6 多弹簧杆模型 132

5.3.7 基于纤维模型的杆单元 133

5.4 剪力墙模型 137

5.4.1 柱模型 137

5.4.2 支撑桁架模型 138

5.4.3 边柱＋中柱复合模型 138

5.4.4 分层壳模型 139

5.5 上部结构与基础的共同工作 140

思考题与习题 141

第六章 多自由度结构弹塑性分析方法 142

6.1 动力弹塑性时程分析法 142

6.1.1 简述 142

6.1.2 动力弹塑性时程分析基本原理 142

6.1.3 动力弹塑性时程分析地震波选择 146

6.2 静力弹塑性分析方法 148

6.2.1 简述 148

6.2.2 加载模式 150

6.2.3 等效单自由度及其位移模式 155

6.2.4 目标位移 157

6.2.5 静力弹塑性分析的适用条件 164

6.2.6 不规则结构的适用性 165

6.2.7 MPA方法 166

6.3 等价线性化方法 169

6.3.1 单自由度结构的等价线性化方法 169

6.3.2 多自由度结构的等价线性化方法 174

思考题与习题 177

主要参考文献 179

第七章 多自由度结构的地震响应 180

7.1 动力方程 180

7.2 线弹性多自由度体系的振动分析 181

7.3 振型分解组合法 185

7.4 结构弹塑性地震响应 187

7.4.1 剪切层模型结构 188

7.4.2 双重结构层模型 200

思考题与习题 207

主要参考文献 207

第八章 地震能量和损伤分析方法 208

8.1 单自由度地震能量分析 208

8.1.1 振动能量方程 208

8.1.2 地震输入能量谱 215

8.1.3 最大弹塑性位移 220

8.2 多自由度体系的能量分析 224

8.2.1 弹性多自由度体系 224

8.2.2 弹塑性多自由度体系 227

8.2.3 最大层间位移 228

8.3 结构地震损伤分析 232

8.3.1 损伤的概念和损伤指标 232

8.3.2 单参数损伤模型 233

8.3.3 双参数损伤模型 235

8.3.4 等效极限延性系数 236

8.3.5 损伤程度评价 238

思考题与习题 240

主要参考文献 240

下册 241

第九章 结构抗震设计方法和规范 241

9.1 结构抗震设计方法的发展 241

9.1.1 基于承载力设计方法 241

9.1.2 基于承载力和构造保证延性设计方法 242

9.1.3 基于损伤和能量的设计方法 243

9.1.4 能力设计方法 243

9.1.5 基于性能／位移设计方法 244

9.2 结构抗震能力和性能指标 246

9.2.1 结构的性能指标 246

9.2.2 抗震设防水准与抗震性能需求 248

9.3 我国建筑结构抗震设计方法 250

9.3.1 我国结构抗震发展概况 250

9.3.2 三水准设防目标与二阶段设计 250

9.3.3 地震作用计算 252

9.3.4 结构抗震设计方法 262

9.4 美国抗震规范介绍 267

9.4.1 简述 267

9.4.2 抗震设防目标 269

9.4.3 反应谱 270

9.4.4 地震作用计算 271

9.4.5 抗震设计 272

9.4.6 结构体系 273

9.5 日本抗震规范介绍 274

9.5.1 简述 274

9.5.2 地震作用计算 275

9.5.3 第二阶段设计 277

思考题与习题 283

主要参考文献 283

第十章 基于性能／位移结构抗震设计方法 284

10.1 概述 284

10.2 结构抗震性能水准和目标 288

10.3 基于位移的设计方法 291

10.3.1 简述 291

10.3.2 结构抗震体系与结构性能控制 291

10.3.3 直接基于位移设计方法 293

10.4 基于性能的地震工程 298

10.4.1 简述 298

10.4.2 理论框架 298

主要参考文献 300

第十一章 地基与基础抗震与设计 302

11.1 概述 302

11.2 场地 303

11.2.1 建筑场地类别 303

11.2.2 建筑场地评价及有关规定 307

11.3 地震时的地面运动特性 307

11.3.1 场地土对地震波的作用与土的卓越周期 307

11.3.2 强震时的地面运动 314

11.4 天然地基与基础 315

11.4.1 可不进行天然地基与基础抗震承载力验算的范围 315

11.4.2 天然地基抗震承载力验算 316

11.5 地基土的液化与防治 317

11.5.1 液化的概念 317

11.5.2 影响地基土液化的主要因素 318

11.5.3 液化的判别 321

11.5.4 液化地基的评价 322

11.5.5 地基抗液化措施 324

11.6 桩基的抗震验算 325

11.6.1 桩基不需进行验算的范围 326

11.6.2 低承台桩基的抗震验算 327

11.7 软弱黏性土地基 328

思考题与习题 328

主要参考文献 330

第十二章 砌体结构的抗震性能与设计 331

12.1 砌体结构的震害 331

12.1.1 一般砌体结构震害特点 331

12.1.2 底部框架-抗震墙砌体房屋震害特点 334

12.1.3 砌体结构震害规律 335

12.2 多层砌体结构布置与选型 335

12.2.1 房屋层数和总高度的限制 336

12.2.2 房屋高宽比的限制 337

12.2.3 砌体抗震横墙的间距 337

12.2.4 房屋局部尺寸限值 337

12.2.5 多层砌体房屋的建筑布置和结构体系 338

12.2.6 防震缝设置 339

12.3 多层砌体结构的抗震设计 339

12.3.1 水平地震作用计算简图 339

12.3.2 楼层水平地震剪力的分配 341

12.3.3 墙体抗震承载力验算 344

12.4 多层砌体结构房屋的抗震构造措施 345

12.4.1 多层砖砌体房屋抗震构造措施 345

12.4.2 多层小砌块房屋的抗震构造措施 350

12.5 底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震构造措施 352

12.5.1 底部框架-抗震墙砌体房屋的结构布置 352

12.5.2 底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震计算 353

12.5.3 底部框架-抗震墙砌体房屋抗震构造措施 355

思考题与习题 357

主要参考文献 358

第十三章 钢筋混凝土结构的抗震性能与设计 359

13.1 多层和高层钢筋混凝土结构的震害 359

13.1.1 场地引起的震害 359

13.1.2 结构布置引起的震害 359

13.1.3 钢筋混凝土框架结构的震害 361

13.1.4 剪力墙结构的震害 365

13.2 多高层钢筋混凝土结构选型、结构布置和设计原则 365

13.2.1 结构选型 365

13.2.2 结构布置 367

13.2.3 钢筋混凝土结构房屋的抗震等级 372

13.2.4 钢筋混凝土结构房屋的延性和屈服机制 374

13.2.5 材料及连接 375

13.2.6 楼梯间 376

13.2.7 基础结构 376

13.3 钢筋混凝土框架结构的抗震设计 377

13.3.1 水平地震作用计算 377

13.3.2 框架结构内力及水平位移计算 378

13.3.3 内力组合及最不利内力 390

13.3.4 框架结构截面设计 392

13.3.5 框架结构构造措施 398

13.3.6 预应力混凝土框架的抗震设计要求 403

13.4 抗震墙结构的抗震分析 405

13.4.1 抗震墙结构的设计要点 405

13.4.2 地震作用的计算 405

13.4.3 地震作用在各剪力墙之间的分配及内力计算 409

13.4.4 截面设计和构造 410

13.5 框架-抗震墙结构的抗震设计 413

13.5.1 框架-抗震墙结构设计要点 413

13.5.2 地震作用的计算方法 413

13.5.3 结构内力计算 413

13.5.4 截面设计和配筋构造 422

思考题与习题 422

主要参考文献 424

第十四章 钢结构的抗震性能与设计 425

14.1 多层和高层钢结构房屋的主要震害特征 425

14.1.1 梁柱节点连接的破坏 426

14.1.2 梁、柱、支撑等构件破坏 428

14.1.3 结构倒塌 429

14.2 多层和高层钢结构的选型与结构布置 430

14.2.1 多层和高层钢结构体系的选型 430

14.2.2 多层和高层结构房屋的平面布置原则 431

14.2.3 多层和高层钢结构房屋的竖向布置原则 432

14.2.4 多层和高层钢结构布置的其他要求 433

14.3 多层和高层钢结构房屋的抗震概念设计 434

14.3.1 优先选用延性相对较好的结构方案 434

14.3.2 多道防线的设置 434

14.3.3 强节点弱构件的设计 434

14.3.4 强柱弱梁的设计 437

14.3.5 偏心支撑框架的弱消能梁段要求 437

14.3.6 其他抗震设计要求 438

14.4 多层和高层钢结构房屋的抗震计算 440

14.4.1 结构计算模型 440

14.4.2 地震作用的计算 442

14.4.3 计算要求 442

14.5 多层和高层钢框架结构房屋的抗震构造措施 442

14.5.1 纯框架结构抗震构造措施 442

14.5.2 钢框架-中心支撑结构的抗震构造措施 447

14.5.3 钢框架-偏心支撑结构的抗震构造措施 449

思考题与习题 451

主要参考文献 451

第十五章 消能减震结构设计 452

15.1 概述 452

15.1.1 基本概念 452

15.1.2 消能减震结构的发展与应用 453

15.2 阻尼器 454

15.2.1 速度相关型阻尼器 455

15.2.2 位移相关型阻尼器 457

15.3 消能减震结构的设计要点 460

15.3.1 消能减震结构的设防水准 460

15.3.2 消能减震结构方案 460

15.3.3 消能减震结构的设计计算方法 461

15.4 消能减震结构设计实例 463

15.4.1 项目背景 463

15.4.2 结构概况 463

15.4.3 结构模型 465

15.4.4 输入地震动评价 466

15.4.5 分析流程概述 467

15.4.6 基于能量法的减震效果评价 468

15.4.7 基于时程分析法的减震效果评价 469

15.5 其他结构减振（震）控制方法 472

思考题与习题 473

第十六章 隔震结构设计 474

16.1 概述 474

16.1.1 基本概念 474

16.1.2 隔震结构的发展与应用 475

16.2 隔震支座 477

16.2.1 叠层橡胶支座 477

16.2.2 摩擦摆隔震支座 479

16.2.3 其他隔震支座 480

16.3 隔震的基本原理 481

16.4 隔震结构的设计要点 486

16.4.1 隔震结构基本要求 486

16.4.2 隔震结构方案设计 486

16.4.3 隔震结构的设计计算方法 488

16.5 新建隔震结构的设计实例 489

16.5.1 结构概况 489

16.5.2 结构模型 491

16.5.3 输入地震动评价 492

16.5.4 设计流程概述 494

16.6 隔震加固结构的设计实例 495

16.6.1 项目背景 495

16.6.2 结构概况 495

16.6.3 结构模型 497

16.6.4 输入地震动评价 497

16.6.5 设计流程概述 499

16.7 高层结构隔震设计 499

思考题与习题 500

第十七章 震后功能可恢复的新型抗震体系 501

17.1 功能可恢复概念 501

17.2 自复位框架结构 502

17.2.1 自复位钢框架梁柱节点 502

17.2.2 自复位钢支撑 506

17.3 自复位摇摆墙 508

17.3.1 结构体系概述 508

17.3.2 工程应用实例 510

17.3.3 摇摆墙刚度需求 515

17.3.4 框架-墙连接形式探究 518

17.3.5 填充墙作为摇摆墙 523

17.4 可更换连梁高层剪力墙结构 527

17.4.1 组装式自复位连梁 530

17.4.2 开槽式楼板 534

思考题与习题 540

主要参考文献 540