高层建筑结构分析与设计PDF电子书下载

第一章　高层建筑结构基本知识 1

第一节　绪论 1

目录 1

第二节　高层建筑结构的受力特点和要求 11

第三节　高层建筑的结构类型 14

第四节　高层建筑的结构体系 18

一、框架结构体系 18

二、剪力墙结构体系 19

三、框架-剪力墙结构体系和框架-筒体结构体系 22

四、筒体结构体系 24

五、巨型（超级）结构体系 28

二、控制结构的侧向变形 29

第五节　结构的总体布置 29

一、总体布置原则 29

三、结构的平面布置 30

四、结构的竖向布置 30

五、缝的设置与构造 33

六、温差的竖向效应 37

第六节　高层建筑的结构布置 39

一、框架体系的结构布置 40

二、剪力墙体系的结构布置 41

三、框架-剪力墙体系的结构布置 42

四、筒体结构的布置 46

一、竖向荷载 49

第七节　高层建筑的荷载作用及其效应组合 49

二、风荷载 50

三、地震作用 54

四、荷载效应和地震作用效应的组合 58

第八节 内力与位移计算的一般原则 59

第九节　高层建筑结构的稳定和倾覆验算 60

第二章　高层及多层框架结构的近似分析 62

第一节　高层和多层框架在竖向荷载作用下的近似分析——分层计算法 62

第二节 用反弯点法近似分析高（多）层框架的水平荷载作用 68

一、确定柱的反弯点高度 69

二、确定柱的侧移刚度 69

四、确定柱端弯矩 70

三、楼层剪力在同层各柱间的分配 70

五、确定梁端弯矩 71

六、确定梁的剪力 71

七、确定柱的轴力 71

八、部分柱端铰接的情况 75

九、局部框架横梁不贯通的情况 77

第三节　用D值法近似分析高（多）层框架的水平荷载作用 79

一、柱的侧移刚度D 79

二、柱的反弯点高度比η 81

第四节 高（多）层框架在水平荷载作用下侧移的近似计算 96

一、剪切型和弯曲型侧移曲线 96

二、框架由梁、柱弯曲变形所产生的侧移 98

三、框架由柱的轴向变形所产生的侧移 99

第三章　剪力墙结构分析 106

第一节　剪力墙结构的计算简图 106

第二节　剪力墙的受力特点、分类和计算方法 108

一、无洞口单肢剪力墙 108

二、整截面墙 108

三、小开口整体墙 108

四、联肢剪力墙 108

五、壁式框架 109

六、框支剪力墙 109

七、开有不规则大洞口的墙 110

第三节　无洞口单肢剪力墙的计算 112

第四节　整截面墙的计算 119

第五节　小开口整体墙的计算 120

一、小开口整体墙的判别条件 120

二、小开口整体墙的计算公式 121

第六节　双肢剪力墙的计算 131

一、连梁连续化方法的基本假设 131

二、基本微分方程的建立 133

三、基本微分方程的解 136

四、双肢剪力墙的内力 139

五、双肢剪力墙的水平位移 141

六、双肢剪力墙的计算图表 144

七、各类剪力墙的划分和判别的讨论 175

八、墙肢受轴心和偏心竖向均布载作用时剪力墙内力和位移的计算 186

九、墙肢在顶端受轴心和偏心竖向集中载时剪力墙内力和位移的计算 188

十、墙肢在顶端受集中弯矩（力偶矩）作用时剪力墙内力和位移的计算 192

十一、结构自重作用的分析 193

十二、各墙板温度变化不同时双肢剪力墙内力和位移分析 195

第七节 具有对称轴的三肢剪力墙的计算 218

第八节　联（多）肢剪力墙的近似计算 220

一、基本微分方程组 221

二、将基本微分方程组近似简化为一个综合基本微分方程求解 223

三、确定分配系数ηj 225

四、内力和位移计算公式 228

第九节 壁式框架在水平荷载作用下的近似分析 237

一、计算简图 237

三、带刚域杆件线刚度的修正 238

二、特点 238

四、壁式框架柱的侧移刚度D值 239

五、反弯点高度比的修正 240

第十节　楼板作为墙肢的耦联构件时的有效宽度 245

一、几个重要尺寸参数对楼板有效宽度的影响 246

二、楼板有效宽度比的设计曲线 248

三、楼板有效宽度比的简化设计曲线和经验公式 248

四、考虑墙厚或筒式核厚的经验设计公式 249

五、墙肢的内、外翼缘对楼板有效宽度的影响 250

六、端山墙处楼板的有效宽度 252

七、正交异性楼板的有效宽度 252

第一节　基本假定、分类与计算简图 253

第四章　框架-剪力墙结构在水平荷载作用下的近似分析 253

第二节　框架的剪切刚度 255

一、水平一：用反弯点法求框架的剪切刚度 256

二、水平二：用D值法求框架的剪切刚度 257

三、水平三：考虑柱轴向变形影响的框架等效剪切刚度C？ 257

第三节　框架-剪力墙铰结体系结构分析 258

一、结构参数的确定和结构体系的工作性态 258

二、基本方程的建立及其一般解 260

三、均布水平荷载作用时的计算公式和图表 261

四、倒三角形分布载作用时的计算公式和图表 263

五、任意高度处或顶端集中载作用时的计算公式和图表 266

六、各榀剪力墙和框架的内力 270

第四节　框架-剪力墙刚结体系结构分析 271

一、墙间连梁的等效剪切刚度 272

二、墙和柱间的梁的双重角色及其性能 273

三、总剪力墙内力与位移的微分关系 274

四、基本微分方程及其解 274

五、连梁的内力 276

六、各榀剪力墙和框架的内力 277

第五节　框架-剪力墙结构的内力和位移特征 277

一、水平位移的特征 277

二、剪力分布的特征 278

三、荷载的分担和框架、剪力墙间的相互作用力特征 278

第六节　关于计算方法的说明 279

二、考虑墙、柱间连梁远端的实际转动情况 280

第七节　关于墙、柱间连梁的两点讨论 280

一、关于墙、柱间连梁的刚度折减系数 280

第八节　例题和习题 281

第五章　底层大空间剪力墙结构分析 291

第一节　框支剪力墙在竖向荷载作用下的工作特点和分析计算 292

一、单跨框支剪力墙 293

二、双跨框支剪力墙 296

第二节　框支剪力墙在水平荷载作用下的工作特点和分析计算 300

第三节　底层大空间剪力墙结构体系布置及其协同工作计算 302

第四节　大底盘大空间剪力墙结构体系布置及计算 303

第五节　例题与习题 305

一、抗侧力结构的抗推刚度 309

第一节　抗推刚度和刚度中心 309

第六章　建筑物受扭时抗侧力结构的近似分析 309

二、刚度中心 310

三、计算偏心距和附加效应 311

第二节　抗侧力结构正交布置时的受扭分析 312

第三节　抗侧力结构任意方向布置时的水平荷载分配 316

一、主轴的概念 316

二、结构单元的主轴方向 317

三、结构单元刚度中心的坐标 318

四、水平荷载（剪力）在各榀抗侧力结构间的分配 319

第七章　筒体结构分析 322

一、框筒的工作性态 324

第一节　框筒结构的基本分析 324

二、初步设计时的粗略估算——等效槽形截面方法 325

三、将框筒展开成为等效平面框架的分析方法 326

四、应用影响曲线进行初步设计 328

五、框筒受扭的近似计算 333

第二节　实腹筒体结构的计算——开口薄壁杆件的自由扭转和约束扭转 334

一、自由扭转的剪应力 335

二、约束扭转正应力 336

三、主极点和主零点的位置 338

四、约束扭转正应力aw所对应的内力——双力矩 343

五、弯曲扭转的剪应力及其相应的内力——弯曲扭转力矩 345

六、扭转角微分方程及其解 349

七、开口薄壁筒体约束扭转的边界条件 356

第三节　连梁和楼板对开口薄壁筒体约束扭转的影响 358

第四节 闭合薄壁截面筒体的约束扭转 362

一、闭合薄壁截面的广义扇性几何性质 362

二、闭合薄壁截面筒体的自由扭转 367

三、闭合薄壁截面筒体约束扭转的正应力 369

四、闭合薄壁截面筒体约束扭转的剪应力 370

五、闭合薄壁截面筒体扭转角的微分方程 372

六、扭转角微分方程的通解和初参数方程 374

第五节　框筒化作等效实腹筒的结构分析 375

一、等效实腹筒的特征 375

二、水平荷载作用下的内力计算 377

三、水平荷载作用下的位移计算 384

四、扭转荷载作用下的内力计算 386

五、扭转荷载作用下的位移计算 389

第六节　水平荷载作用下筒中筒结构分析 390

一、荷载分配法 391

二、能量解法 395

第七节　扭矩作用下筒中筒结构的计算 400

一、扭矩分配法 400

二、扭转角微分方程的简化分析法 402

第八章　高层建筑结构分析的矩阵位移法 406

第一节　矩阵代数基础 406

一、向量的概念及其运算 406

二、矩阵的定义和几种特殊矩阵 408

三、矩阵的相等、加法、减法和数乘矩阵 410

四、矩阵的转置 411

五、矩阵乘法 411

六、分块矩阵和带形矩阵 413

七、变换矩阵和正交矩阵 414

八、行列式及其性质 416

九、矩阵求逆和逆矩阵的性质 418

十、矩阵的微分法和积分法 426

第二节　桁架结构分析 427

一、局部坐标系中的单元刚度矩阵 427

二、整体坐标系中的单元刚度矩阵 429

三、结构的整体刚度方程 431

四、结构整体刚度矩阵的集成方法和步骤 434

五、引入结构的支承条件 436

六、解算结点位移、支座反力和杆端力 437

第三节　平面刚架结构分析 443

一、局部坐标系中的单元刚度矩阵 443

二、结构整体坐标系中的单元刚度矩阵 445

三、结构的整体刚度矩阵和整体刚度方程 447

四、引入结构的支承条件与建立基本方程 447

五、非结点荷载处理 449

六、解算结点位移、支座反力和杆端力 450

七、不考虑轴向变形的杆件单元刚度矩阵 450

九、带刚域杆件单元的刚度矩阵 462

八、考虑剪切变形时杆件单元的刚度矩阵 462

第四节　空间刚架结构分析 464

一、等截面棱柱杆件空间单元刚度矩阵 464

二、结构整体坐标系中的单元刚度矩阵〔k〕（？） 467

三、空间刚架的整体分析 468

四、薄壁杆件的单元刚度矩阵和单元刚度方程 474

五、薄壁杆件截面几何特征的计算 477

六、含有薄壁杆件的结构的坐标变换 479

七、结点偏移引起的坐标变换 481

第五节　应用矩阵位移法分析高层建筑结构 483

一、空间框架的计算方法 483

三、平面结构空间协调的分析方法——建筑物无扭转的情况 484

二、采用刚性楼面假设的空间框架分析法 484

四、平面结构空间协调的分析方法——建筑物产生扭转的情况 488

第九章　框架结构稳定和柱的计算长度 494

第一节　考虑轴力效应时杆件的计算 494

一、杆端转角的计算 495

二、杆件的倾角位移方程 499

三、在局部坐标系中杆件的单元刚度方程 514

四、结构整体坐标系中的单元刚度方程 515

第二节　框架的临界荷载 516

一、临界荷载的意义 516

二、结构的整体刚度矩阵和临界荷载的确定 517

一、框架柱计算长度的概念 529

第三节　框架柱的计算长度 529

二、与计算长度系数K有关的因素 530

三、水平一仅按柱端约束程度确定柱的计算长度系数k 530

四、水平二确定柱的计算长度时，考虑同层柱间的相互影响 543

五、水平三确定柱的计算长度时，考虑楼层间的相互影响 555

第十章　高层建筑结构的广义连续化方法 563

第一节　有任意n列孔洞的平面联肢剪力墙 563

一、基本微分方程组的建立 563

二、基本微分方程组的解 566

三、联肢剪力墙中构件的内力 570

四、剪力墙的水平位移 571

第二节　空间联肢剪力墙 578

一、基本微分方程组的建立 579

二、基本微分方程组的解 583

三、结构的变位 585

四、连梁和墙肢的内力 586

第三节　高层建筑结构的广义连续化分析方法 588

一、基本思想和连续化的处理 588

二、基本微分方程组及其解 595

三、结构的变位 595

四、连梁和墙肢的内力 595

第四节　高层建筑结构的连续-离散化分析方法 614

一、差分法的原理 614

二、均匀结构的计算 615

三、非均匀结构的计算 620

第五节　广义连续化分析方法中一些问题的深化和发展 628

一、墙肢采用折板计算模型 629

二、竖向荷载作用下的分析 631

三、墙板采用铁木辛柯梁组合模型 636

四、基本微分方程组数值解的其他方法 636

五、其他问题 636

第十一章　高层建筑结构分析中的有限元法和有限条法 638

第一节　常应变三角形单元分析 638

一、划分单元的原则 639

二、单元位移函数和形函数 640

三、单元应变 643

四、单元应力 645

五、单元节点力 646

六、单元刚度矩阵 647

第二节　平面问题的整体分析 650

一、集成整体刚度矩阵 650

二、整体刚度矩阵的特点 652

三、荷载列矩阵 654

四、非节点荷载的移置 655

五、引入结构的支承条件 656

六、应力计算和结果处理 658

七、利用结构的对称性 660

八、温度应力分析 661

第三节　高层建筑结构常用的一些较精密单元 675

一、具有8个自由度的矩形单元 676

二、具有12个自由度的矩形单元 680

三、具有8个自由度的杂交平面应力单元 685

第四节　子结构分析法 691

一、基本思路 691

二、子结构分析法的步骤 692

第五节　有限条法 698

一、有限条分析方法概述 698

二、平面应力有限条形函数的多项式部分 705

三、有限条法位移函数的级数（基函数）部分 707

四、框架和墙肢间的梁列的计算模型 710

一、单层建筑结构的动力性态 714

第一节　结构动力学基本原理 714

第十二章　高层建筑结构的抗风和抗震设计 714

二、多层和高层建筑结构的动力性态 723

第二节　高层建筑的抗风设计 734

一、风的动力特性及其拟静力计算 734

二、风载作用下高层建筑的振幅、振动速度和加速度的控制 739

三、建筑物四周的风候环境 740

第三节　计算地震作用的底部剪力法 742

一、水平地震影响系数α 742

二、底部剪力和地震荷载沿高度的分配 743

三、突出屋面的小塔楼的“鞭梢效应” 745

第四节　抗震设计中的反应谱振型分析法 747

一、振型参与系数 748

二、结构地震反应的振型分析 749

三、地震荷载的计算和各振型效应的组合 750

四、考虑扭转效应时的反应谱振型分析法 754

第五节　抗震设计中的时程分析法 759

一、时程分析的计算方法 760

二、构件的恢复力特性 768

三、弹性和弹-塑性地震反应 768

四、高层建筑结构时程分析计算模型 773

五、输入地震波的选用 779

第六节　结构薄弱楼层的抗震变形验算 789

第七节　竖向地震作用 790

第一节　一般原则与规定 792

第十三章　截面设计和结构构造 792

第二节　框架结构的截面设计和构造 793

一、构件设计中的控制截面及其控制内力 793

二、活载的不利布置及其简化 794

三、混凝土强度等级 796

四、柱的设计 796

五、框架梁的设计 801

六、框架节点设计 807

七、填充墙及其与柱的联系 809

第三节　剪力墙结构的截面设计和构造 809

一、材料和尺寸比例 809

二、门窗洞口的布置和有关构造 809

三、截面承载能力和内力的调整 810

四、剪力墙的截面验算 811

五、剪力墙的钢筋及构造 814

六、剪力墙连梁的截面和构造 816

七、小洞口的补强钢筋 817

第四节　底层大空间剪力墙结构构造 818

一、过渡层 818

二、框支梁的截面尺寸和构造 818

三、框支柱的截面尺寸及构造 819

四、框支剪力墙上部墙体的构造 820

五、落地剪力墙 820

第五节　框架-剪力墙结构的构造 821

第六节　筒体结构的构造 822

一、现浇和预制楼板的应用范围 823

二、预制板楼面的构造 823

第七节　楼板与剪力墙、框架的连接构造 823

第十四章　高层建筑基础 826

第一节　基础选型与埋置深度 826

第二节　地基土承载力和单桩承载力 827

第三节　条形基础 828

一、倒梁法 828

二、地基系数法 832

三、交叉条形基础 860

四、条形基础的结构构造 864

一、应用和结构构造 867

第四节　筏形基础 867

二、筏形基础分析的刚性板方法 868

三、筏形基础分析的弹性板差分法 869

第五节　箱形基础 878

一、箱形基础地基的计算 878

二、基底反力计算 879

三、箱形基础结构内力计算 881

四、构件强度计算 883

五、箱形基础的结构构造 885

第六节　桩基础 888

一、预制钢筋混凝土桩 888

二、灌注桩 889

三、钢管桩 892

四、桩基承台 893

五、桩端进入持力层的深度 894

第七节　大直径扩底墩 894

第十五章　高层建筑钢结构 896

第一节　高层建筑钢结构的类型、体系和布置 900

一、刚架结构体系 900

二、框架-抗剪结构体系 901

三、筒体结构体系 914

四、塔式空间巨型桁架结构体系 919

一、分析计算的一般原则 921

第二节　高层建筑钢结构的内力和位移 921

二、静力计算 922

三、地震作用的计算 923

四、整体稳定与二阶分析 924

五、位移限制和抗倾覆验算 931

第三节　构件截面形式和节点构造 932

一、柱的截面形式 932

二、吊杆的截面形式 933

三、梁的截面形式 933

四、支撑斜杆的截面 935

五、柱的拼接 936

六、梁和柱的连接 937

参考文献 941