高层建筑结构设计和计算 第2版 下PDF电子书下载

第11章 高层建筑筒体结构的计算（续篇） 1

11.1 框筒结构在水平荷载下的等代角柱法 1

11.1.1 计算简图和计算方法 1

11.1.2 图表的制作和使用 3

11.1.3 翼缘框架梁弯矩和剪力计算 4

11.1.4 计算步骤与算例 7

11.2 筒中筒结构在水平荷载下的连续体-微分方程法 9

11.2.1 计算简图和计算方法 9

11.2.2 微分方程的建立 9

11.2.3 三种典型荷载作用时的解 11

11.2.4 外框筒的内力计算 15

11.2.5 计算步骤与算例 20

11.3 框筒和筒中筒结构在扭转荷载下的微分方程解法 23

11.3.1 框筒结构在扭转荷载下的计算 23

11.3.2 筒中筒结构在扭转荷载下的计算 26

11.4 变截面筒中筒结构在水平荷载下的计算 28

11.4.1 计算简图与计算方法 28

11.4.2 变截面框筒结构的应力分析 29

11.4.3 变截面框筒结构的侧向位移 34

11.4.4 变截面框筒的柔度矩阵 35

11.4.5 外框筒的内力计算 38

11.4.6 外筒翘曲和筒中筒结构的侧向位移计算 39

11.4.7 计算步骤 40

11.5 变截面筒中筒结构在扭转荷载下的计算 40

11.5.1 计算简图与计算方法 40

11.5.2 变截面框筒的扭转应力分析 41

11.5.3 变截面框筒结构的扭转角 43

11.5.4 变截面框筒的扭转柔度矩阵 45

11.5.5 内筒的扭转柔度矩阵 48

11.5.6 外框筒的内力和位移计算 50

11.5.7 内筒的内力和位移计算 51

11.5.8 计算步骤 51

11.6 多边形筒体结构在水平荷载下的计算 52

11.6.1 基本思路 52

11.6.2 按梁理论求应力 52

11.6.3 自应力状态 53

11.6.4 应变余能驻值条件 58

11.6.5 驻值方程的解法（一） 60

11.6.6 驻值方程的解法（二） 61

11.6.7 多边形截面筒体的计算 63

11.7 多孔束筒结构在水平荷载下的计算 66

11.7.1 计算简图和计算方法 66

11.7.2 多孔束筒的应力分析 67

11.7.3 多孔束筒的位移计算 72

11.7.4 算例 73

第12章 高层建筑结构的有限条分析法、半解析常微分方程求解器方法和有限元线法 81

12.1 概述 81

12.2 条元模型和等效连续体的弹性常数 82

12.2.1 框筒条 83

12.2.2 内筒虚条 85

12.2.3 楼盖虚条 85

12.3 条元的位移函数 86

12.3.1 基函数 87

12.3.2 形函数 89

12.4 筒体结构的条元分析 89

12.4.1 筒体结构条元（e）的位移函数 89

12.4.2 条元的刚度方程 91

12.5 筒体结构分析 93

12.5.1 结构坐标系中的条元刚度方程 93

12.5.2 结构的整体刚度方程 94

12.5.3 筒体结构应力和内力计算 95

12.6 对称结构的计算和计算实例 96

12.6.1 对称结构的计算 96

12.6.2 计算实例 97

12.7 高层建筑筒体结构的半解析常微分方程求解器方法 99

12.7.1 方法概述 99

12.7.2 阶形变截面筒体的计算 100

12.7.3 筒中筒结构的计算 103

12.7.4 算例 104

12.8 高层建筑筒体结构的有限元线法 106

12.8.1 计算模型、基本假设和计算方法 106

12.8.2 条单元分析 107

12.8.3 整体分析——基本方程、边界条件和连接条件的建立 110

12.8.4 算例 112

第13章 高层建筑结构动力特性分析 114

13.1 动力特性分析概述 114

13.1.1 理论分析法 114

13.1.2 实测和经验公式法 115

13.2 框架结构 115

13.2.1 强梁弱柱型框架 116

13.2.2 强柱弱梁型框架 118

13.2.3 剪切杆法 120

13.3 剪力墙结构和框架-剪力墙共同工作体系 124

13.3.1 剪力墙的计算假定和计算图 124

13.3.2 剪力墙的振动基本方程式及其解 125

13.3.3 框架-剪力墙共同工作体系 127

13.4 框支剪力墙和落地剪力墙共同工作体系 128

13.4.1 计算假定和计算简图 128

13.4.2 基本方程式及解法 129

13.4.3 特征方程及自振周期公式 131

13.4.4 算例 136

13.5 框支剪力墙、落地剪力墙和壁式框架共同工作体系 138

13.5.1 计算假定和计算简图 138

13.5.2 基本方程式及解法 139

13.5.3 特征方程式及自振周期公式 142

13.5.4 算例 144

13.6 高层建筑正交结构层模型的弯扭耦连振动 146

13.6.1 计算模型和计算公式 146

13.6.2 算例 148

13.7 框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构的弯扭耦连振动 151

13.7.1 基本假设和计算方法 151

13.7.2 弯扭耦连振动方程及其解耦 151

13.7.3 自振频率和振型的计算公式 155

13.7.4 计算步骤和算例 157

13.8 高层建筑结构考虑楼板变形和地基变形时的振动 161

13.8.1 计算模型 161

13.8.2 上部结构的振动微分方程 162

13.8.3 基础的振动方程 164

13.8.4 边界条件和连接条件 165

13.8.5 常微分方程特征值问题及其变换 166

13.8.6 用COLSYS求解算例 167

13.9 变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构考虑楼板变形时的振动 172

13.9.1 基本假设和计算模型 172

13.9.2 振动平衡方程 172

13.9.3 常微分方程特征值问题及其变换 174

13.9.4 用COLSYS求解步骤与算例 176

13.10 变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构考虑竖向荷载作用时的弯扭耦连振动 179

13.10.1 计算模型 179

13.10.2 考虑竖向荷载作用时的弯扭耦连振动方程 180

13.10.3 常微分方程特征值问题 182

13.11 大底盘多塔楼、大底盘大孔口结构和大底盘多塔楼连体结构的振动 185

13.11.1 基本假设和计算模型 185

13.11.2 振动方程、边界条件和连接条件 185

13.11.3 算例和讨论 187

13.12 筒体结构等效连续体的振动 192

13.12.1 计算假定和计算图 192

13.12.2 外框筒的侧移和扭转柔度矩阵 192

13.12.3 内筒的侧移和扭转柔度矩阵 197

13.12.4 结构的动力方程 198

13.12.5 算例和结论 201

13.13 高层建筑筒体结构的半解析常微分方程求解器法振动计算 203

13.13.1 基本假设和计算模型 203

13.13.2 振动方程、边界条件和连接条件 203

13.13.3 常微分方程特征值问题的变换和算例 206

13.14 高层建筑筒体结构有限元线法振动计算 207

13.14.1 计算模型、基本假设和计算方法 207

13.14.2 条单元分析 208

13.14.3 整体分析——基本方程、边界条件和连接条件的建立 211

13.14.4 常微分方程特征值问题的求解 212

13.14.5 算例和讨论 213

第14章 高层建筑结构地震作用的反应谱分析法 216

14.1 结构抗震动力计算概述 216

14.1.1 地震作用理论的发展 216

14.1.2 结构地震振动方程 217

14.1.3 振动方程的分类及分析方法 219

14.2 地震反应谱及按反应谱计算地震作用原理 220

14.2.1 单自由度体系地震作用的计算 220

14.2.2 地震反应谱 222

14.2.3 抗震设计反应谱——地震影响系数 224

14.3 多自由度体系地震作用的近似计算——底部剪力法 225

14.3.1 底部剪力法的计算公式 225

14.3.2 突出屋面的小塔楼和高塔的地震作用 226

14.4 多自由度体系的地震反应计算 228

14.4.1 正则坐标和振型参与系数 228

14.4.2 多自由度体系无阻尼时的地震反应计算 230

14.4.3 多自由度体系有阻尼时的地震反应计算 232

14.5 多自由度体系地震作用的计算公式及效应组合 234

14.5.1 多自由度体系地震作用的计算公式 234

14.5.2 效应组合 235

14.6 考虑扭转影响时的地震作用计算公式及效应组合 236

14.6.1 问题的提出 236

14.6.2 地震作用下不对称结构的计算方法 236

14.6.3 地震作用计算公式 239

14.6.4 地震作用效应组合 241

第15章 高层建筑结构抗震分析的时程分析法 243

15.1 概述 243

15.2 结构的振动计算模型 245

15.2.1 总体模型 246

15.2.2 层模型 246

15.2.3 杆系模型 249

15.2.4 杆系-层模型 258

15.3 结构的弹塑性本构模型 260

15.3.1 分段直线型恢复力模型 261

15.3.2 分段直线回线形式和规则 263

15.3.3 曲线型恢复力模型 267

15.3.4 构件的多维恢复力模型 268

15.4 结构振动模型的刚度矩阵 271

15.4.1 剪切型层模型的刚度矩阵 271

15.4.2 剪弯型层模型 272

15.4.3 杆系模型的刚度矩阵 273

15.4.4 空间协调杆系-层模型的刚度矩阵 282

15.5 质量矩阵和阻尼矩阵 285

15.5.1 质量矩阵 285

15.5.2 阻尼矩阵 286

15.6 对选用地震波的要求 288

15.7 结构动力平衡方程的求解方法 294

15.7.1 线性加速度法 294

15.7.2 威尔逊-θ法 296

15.7.3 纽马克法 297

15.7.4 龙格-库塔法 298

15.7.5 增量方程积分的拟静力法 299

15.7.6 半增量方程积分的拟静力法 301

15.7.7 算法的精度 303

15.7.8 地震反应的延性 304

15.8 计算结果示例和程序简介 305

15.8.1 计算结果示例 305

15.8.2 程序简介 307

第16章 高层建筑空间弹塑性动力分析程序HBTA 1.0的编制原理简介 308

16.1 程序HBTA 1.0功能简介 308

16.2 杆件截面多维恢复力模型 309

16.2.1 引言 309

16.2.2 矩形截面恢复力模型 309

16.2.3 任意形状薄壁截面基于各边恢复力特性的双向压弯恢复力模型 312

16.3 杆件-层模型的理论分析 321

16.3.1 引言 321

16.3.2 杆件单元的刚度矩阵 321

16.3.3 杆系-层模型的刚度矩阵 333

16.3.4 结构动力平衡方程 333

16.4 程序的编制与验证 336

16.4.1 主程序框图及子程序介绍 336

16.4.2 程序的验证 337

16.5 结构的弹塑性计算 342

16.5.1 大连远洋大厦弹塑性动力时程分析 342

16.5.2 单、双向及扭转地震波输入下结构的反应比较 368

16.5.3 天津第一中心医院弹塑性动力时程分析 372

16.5.4 高层钢结构设计实例 398

16.6 关于竖向位移平面假定的讨论 408

第17章 隔震结构空间杆系-层模型弹塑性动力分析程序HBTA 2.0、HBTA 2.5的编制原理 415

17.1 结构隔震技术的发展 415

17.2 橡胶垫隔震技术 416

17.2.1 叠层橡胶垫隔震房屋的隔震性能 417

17.2.2 程序HBTA 2.0功能简介 420

17.2.3 国内外其他隔震结构弹塑性动力分析程序介绍 421

17.2.4 叠层橡胶垫隔震装置的弹塑性恢复力模型 422

17.2.5 隔震结构运动方程的数值解法 430

17.2.6 HBTA 2.0程序编制和验证 442

17.2.7 叠层橡胶垫隔震结构实例计算与分析 450

17.3 变刚度钢管混凝土短柱隔震技术 462

17.3.1 引言 462

17.3.2 程序HBTA 2.5功能简介 464

17.3.3 变刚度钢管混凝土单柱隔震装置的恢复力模型 465

17.3.4 变刚度钢管混凝土双柱隔震装置的恢复力模型 470

17.3.5 程序HBTA 2.5的编制和验证 473

17.3.6 钢管混凝土单柱隔震结构弹塑性动力计算与分析 479

17.3.7 钢管混凝土双柱隔震结构弹塑性动力计算与分析 490

17.3.8 17.3节结果分析及结论 498

第18章 消能减震结构空间弹塑性动力分析程序HBTA 3.0的编制原理简介 499

18.1 建筑结构减震控制，消能减震技术的发展 499

18.1.1 建筑结构减震控制 499

18.1.2 消能减震技术的发展 500

18.1.3 消能减震结构的动力分析方法 502

18.1.4 国内外消能减震结构动力分析程序简介 504

18.2 程序HBTA 3.0功能及程序流程简介 505

18.2.1 程序HBTA 3.0功能简介 505

18.2.2 程序流程简介 506

18.3 加劲阻尼减震结构的非线性地震反应分析 507

18.3.1 加劲阻尼器的弹塑性恢复力模型 507

18.3.2 加劲阻尼器斜支撑的恢复力模型 509

18.3.3 加劲阻尼装置的单元刚度矩阵 510

18.3.4 加劲阻尼减震结构的动力分析方法 513

18.3.5 【例18-1】 515

18.4 粘弹性阻尼器减震结构的非线性地震反应分析 518

18.4.1 粘弹性阻尼器的分析模型 518

18.4.2 粘弹性阻尼器采用等效模型的动力分析 521

18.4.3 粘弹性阻尼器采用有限元模型的动力分析 525

18.4.4 程序验证与算例 529

18.5 粘滞阻尼器减震结构的非线性地震反应分析 535

18.5.1 粘滞阻尼器的分析模型 536

18.5.2 粘滞阻尼斜支撑的单元阻尼力向量 537

18.5.3 粘滞阻尼器减震结构的动力平衡方程 538

18.5.4 粘滞阻尼器减震结构的附加阻尼矩阵 538

18.5.5 粘滞阻尼器减震结构动力平衡方程的求解 539

18.5.6 程序验证与算例 540

18.6 消能减震结构地震反应的能量分析 552

18.6.1 消能减震结构的能量表达 552

18.6.2 【例18-4】 555

18.7 本章小结 559

附录 考虑双向弯曲与轴压相互耦合的梁柱单元刚度矩阵 560

参考文献 567

第11～14章参考文献 567

第15章参考文献 568

第16章参考文献 569

第17章参考文献 570

第18章参考文献 572