高层建筑结构设计和计算 上PDF电子书下载

第1章 高层建筑结构体系与布置 1

1.1高层建筑的发展与特点 1

1.1.1高层建筑的发展 1

1.1.2高层建筑的特点 10

1.1.3高层建筑的结构类型 11

1.2高层建筑的结构体系 12

1.2.1框架结构体系 12

1.2.2剪力墙结构体系 14

1.2.3框架-剪力墙结构（框架-筒体结构和板柱-剪力墙结构）体系 19

1.2.4框筒和筒中筒结构 22

1.2.5多筒体系——成束筒及矩形框架结构 27

1.2.6各种结构体系适用的最大高度和适用高度范围 28

1.3结构总体布置 30

1.3.1控制结构高宽比（H/B） 30

1.3.2结构的平面布置 31

1.3.3结构的竖向布置 34

1.3.4缝的设置与构造 36

1.3.5高层建筑楼盖 41

1.3.6基础形式及基础埋置深度 42

思考题 44

第2章 荷载作用和结构设计要求 46

2.1风荷载 46

2.1.1单位面积上的风荷载标准值 46

2.1.2总风荷载 52

2.2地震作用的特点和抗震设计目标 54

2.2.1地震作用的特点 54

2.2.2抗震设防标准、抗震设计目标和二阶段设计方法 55

2.3地震作用的计算方法 57

2.3.1设计反应谱曲线 57

2.3.2等效地震力计算方法 61

2.3.3竖向地震作用计算 65

2.3.4反应谱方法的优缺点 69

2.4结构的自振周期 70

2.4.1刚度法求多自由度体系周期和振型的概念 70

2.4.2周期的近似计算 72

2.5荷载效应组合 74

2.6结构设计要求 76

2.6.1承载能力的验算 76

2.6.2侧向位移限制和舒适度要求 77

2.6.3高层房屋的抗震等级和抗震措施 79

2.6.4罕遇地震作用下的变形验算 80

2.7结构抗震性能设计和结构抗连续倒塌设计的概念 82

2.7.1结构抗震性能设计 82

2.7.2结构抗连续倒塌设计的概念 84

2.8重力二阶效应和结构的稳定 85

2.8.1重力二阶效应 85

2.8.2高层建筑结构的整体稳定 86

2.9高层建筑结构计算的基本假定、计算简图和计算要求 87

2.9.1弹性工作状态假定 87

2.9.2平面抗侧力结构和刚性楼板假定下的整体共同工作 87

2.9.3风荷载和地震作用的方向 89

思考题 89

习题 90

第3章 框架结构的内力和位移计算 92

3.1多层多跨框架在竖向荷载作用下的近似计算——分层计算法 92

3.2多层多跨框架在水平荷载作用下内力的近似计算——反弯点法 95

3.3多层多跨框架在水平荷载作用下的改进反弯点法——D值法 102

3.3.1柱侧移刚度D值的计算 102

3.3.2确定柱反弯点高度比 104

3.4多层多跨框架在水平荷载作用下侧移的近似计算 114

3.4.1梁柱弯曲变形产生的侧移 115

3.4.2柱轴向变形产生的侧移 120

思考题 124

习题 125

第4章 剪力墙结构的内力和位移计算 126

4.1剪力墙结构的计算图和计算方法 126

4.1.1剪力墙结构的计算图——水平荷载下剪力墙的计算截面 126

4.1.2剪力墙的受力特点和计算方法 129

4.2整体墙和小开口整体墙的计算 131

4.2.1整体墙的计算 131

4.2.2小开口整体墙的计算 133

4.3双肢墙的计算 140

4.3.1连续连杆法的基本假设 140

4.3.2力法方程的建立 141

4.3.3基本方程的解 145

4.3.4双肢墙的内力计算 147

4.3.5双肢墙的位移与等效刚度 154

4.4关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响以及各类剪力墙划分判别式的讨论 157

4.4.1关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响 157

4.4.2关于各类剪力墙划分判别式的讨论 158

4.5多肢墙的计算 162

4.5.1基本方程的建立 162

4.5.2微分方程的解 166

4.5.3约束弯矩分配系数η 166

4.5.4内力和位移计算公式 168

4.5.5双肢墙、多肢墙计算步骤及计算公式汇总 170

4.6壁式框架在水平荷载作用下的近似计算 176

4.6.1计算图及其特点 176

4.6.2带刚域杆考虑剪切变形后刚度系数和D值的计算 178

4.6.3反弯点高度比的修正 180

4.7底层大空间剪力墙结构的受力特点和应力、内力系数 187

4.7.1底层大空间剪力墙结构的计算图、计算方法和受力特点 187

4.7.2框支剪力墙墙-框交接区的应力分布 188

4.7.3底层为单、双跨框架的框支剪力墙应力、内力系数表 192

思考题 194

习题 194

第5章 框架-剪力墙结构的内力和位移计算 196

5.1框架-剪力墙协同工作原理和计算图 196

5.1.1问题的提出 196

5.1.2两种计算图 197

5.1.3协同工作的基本原理 199

5.2框架-剪力墙铰结体系在水平荷载下的计算 200

5.2.1总剪力墙和总框架刚度的计算 200

5.2.2基本方程及其解 201

5.2.3三种水平荷载作用时的计算公式与图表 203

5.3框架-剪力墙刚结体系在水平荷载下的计算 206

5.3.1刚结连梁的梁端约束弯矩系数 207

5.3.2基本方程及其解 208

5.3.3各剪力墙、框架和连梁的内力计算 210

5.4框架-剪力墙的受力和位移特征以及本章计算方法的应用条件 211

5.4.1框架-剪力墙结构的受力、位移特征和受力的限制性规定 211

5.4.2本节计算方法的应用条件 213

5.5框架、剪力墙及框架-剪力墙结构的扭转近似计算 214

5.5.1问题的提出 214

5.5.2质量中心、刚度中心和扭转偏心距 215

5.5.3考虑扭转后的剪力修正 217

5.5.4讨论 219

5.6框架-剪力墙结构协同工作计算实例 221

5.6.1结构刚度的计算 222

5.6.2地震作用计算 224

5.6.3框架-剪力墙协同工作计算 227

5.6.4讨论 230

5.7框架、剪力墙及框架-剪力墙结构平面为斜向布置时的近似计算 230

5.7.1主轴方向与刚度中心 230

5.7.2每榀结构所承受的力和层间位移 234

5.7.3计算步骤小结 235

5.8框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构的弯扭耦连计算 238

5.8.1框架-剪力墙-薄壁筒结构 238

5.8.2基本方程的建立 239

5.8.3基本方程的解 244

5.8.4三种典型荷载作用下的计算公式和图表 245

5.8.5计算步骤与算例 250

思考题 260

习题 261

附录 263

第6章 框架设计和构造 269

6.1框架结构布置、截面尺寸估算和材料强度等级 269

6.1.1框架结构布置 269

6.1.2框架结构截面尺寸估算及材料强度等级 272

6.2框架内力组合及最不利内力 273

6.2.1控制截面及最不利内力类型 273

6.2.2荷载布置 274

6.2.3内力调整 275

6.2.4内力组合 276

6.3框架抗震设计的延性要求 279

6.3.1延性结构 279

6.3.2延性框架设计基本措施 281

6.3.3强柱弱梁设计原则 282

6.4框架梁截面设计和配筋构造 283

6.4.1梁的破坏形态与影响延性的因素 283

6.4.2框架梁的配筋计算 285

6.4.3框架梁的配筋构造要求 288

6.5框架柱截面设计和配筋构造 290

6.5.1影响框架柱延性的几个重要参数 290

6.5.2正截面抗弯承载力计算及最小配筋率 291

6.5.3斜截面抗剪承载力计算及配箍 294

6.5.4轴压比限制及配箍 295

6.5.5钢筋配置构造要求 297

6.6框架节点核心区截面设计和配筋构造 300

6.6.1强节点、强锚固 300

6.6.2节点区设计剪力 301

6.6.3节点区抗剪验算 301

6.6.4梁、柱钢筋锚固及搭接 303

6.7框架-剪力墙结构框架截面设计实例——5.6节计算实例续一 306

6.7.1竖向荷载下结构的内力计算 306

6.7.2水平地震作用下结构的内力 308

6.7.3构件内力组合 309

6.7.4构件截面设计 311

思考题 318

习题 319

第7章 剪力墙和框架-剪力墙结构设计和构造 320

7.1剪力墙结构的布置和构造一般要求 321

7.2墙肢截面承载力计算 325

7.2.1正截面抗弯承载力计算 325

7.2.2斜截面抗剪承载力计算 330

7.3悬臂剪力墙设计和构造要求 331

7.3.1破坏形态和设计要求 332

7.3.2剪力墙截面配筋构造 332

7.3.3抗震延性悬臂剪力墙的设计和构造 334

7.3.4延性悬臂剪力墙截面设计和构造要求要点 340

7.4开洞剪力墙设计和构造 341

7.4.1开洞剪力墙的破坏形态和设计要求 341

7.4.2连梁截面设计和构造 342

7.4.3延性联肢墙设计 345

7.5框架-剪力墙结构设计和构造 348

7.5.1框架-剪力墙结构中剪力墙的合理数量 348

7.5.2框架-剪力墙结构设计的一般规定 351

7.5.3框架-剪力墙结构中剪力墙的布置和间距 351

7.5.4框架-剪力墙结构中框架内力的调整 353

7.5.5有边框剪力墙设计和构造 353

7.5.6板柱-剪力墙结构设计和构造 354

7.6框架-剪力墙结构剪力墙截面设计实例——5.6节计算实例续二 356

7.6.1竖向荷载下结构的内力计算 356

7.6.2水平地震作用下结构的内力 358

7.6.3构件内力组合 359

7.6.4构件截面设计 360

7.7底部大空间剪力墙结构设计和构造 363

7.7.1结构特点及抗震措施 363

7.7.2落地剪力墙设计和构造 365

7.7.3框支剪力墙设计和构造 366

7.7.4转换层楼板 369

思考题 370

习题 371

第8章 筒体结构的计算和设计 372

8.1筒体结构及不适合协同工作原理的空间结构的计算图和计算方法 372

8.1.1协同工作原理适应和不适应的场合 372

8.1.2筒体结构的计算方法 375

8.2框筒和筒中筒结构在水平和扭转荷载下的等效平面法 376

8.2.1翼缘展开法 376

8.2.2框筒结构的内力系数图表 377

8.2.3框筒结构在扭转荷载下的等效平面法 382

8.2.4筒中筒结构在水平荷载下的等效平面法 384

8.3框筒结构在水平荷载下的等效连续体法 384

8.3.1等效筒的特征 384

8.3.2内力计算 386

8.3.3位移计算 393

8.3.4算例 395

8.4框筒结构在扭转荷载下的等效连续体法 399

8.4.1内力计算 399

8.4.2位移计算 402

8.5筒中筒结构在水平荷载下的等效连续体-力法计算 403

8.5.1计算图和计算方法 403

8.5.2力法方程系数和自由项的计算 404

8.5.3内外筒的内力和位移 406

8.5.4算例 408

8.6内筒结构在扭转荷载下的计算 409

8.6.1开口截面薄壁杆的约束扭转 409

8.6.2连梁对开口截面薄壁杆约束扭转的影响 413

8.7筒中筒结构在扭转荷载下的等效连续体-力法计算 415

8.7.1计算简图和计算方法 415

8.7.2力法方程系数和自由项的计算 416

8.7.3内外筒的内力和位移 417

8.7.4算例 419

8.8筒体结构设计和构造 419

思考题 423

第9章 底层大空间剪力墙结构的计算 424

9.1底层大空间剪力墙结构的计算图和计算方法 424

9.2底层为框架的双肢剪力墙 425

9.2.1双肢墙混合法的基本方程 425

9.2.2双肢墙基本方程的解 427

9.2.3双肢墙内力计算 430

9.2.4双肢墙位移计算 430

9.3底层为框架的多肢剪力墙 432

9.3.1多肢墙混合法的基本方程 432

9.3.2多肢墙基本方程的解 434

9.3.3多肢墙的内力计算 436

9.3.4多肢墙的位移计算 437

9.3.5计算步骤和算例 437

9.4框支剪力墙和落地剪力墙在水平荷载下的共同工作计算 441

9.4.1混合法的基本方程 441

9.4.2基本方程的解 444

9.4.3内力和位移计算公式 446

9.4.4计算步骤与算例 449

9.5框支剪力墙、落地剪力墙和壁式框架在水平荷载下的共同工作计算 454

9.5.1混合法的基本方程式 454

9.5.2基本方程的解 459

9.5.3位移计算公式 460

9.5.4内力计算公式 462

9.5.5计算步骤与算例 463

9.6用分区混合有限元法分析框支剪力墙 469

9.6.1剪力墙中的应力集中问题 469

9.6.2计算简图和计算方法 470

9.6.3Ⅰ区应力函数的组成 470

9.6.4分区混合总能量的表达式 472

9.6.5混合法基本方程 476

9.6.6算例及结果 477

9.7用分区混合有限元法分析剪力墙角区应力集中 479

9.7.1计算简图和计算方法 479

9.7.2弹性平面切口附近自应力分析 479

9.7.3分区混合总能量的表达式 483

9.7.4分区混合有限元法的基本方程 485

9.7.5算例及结果分析 485

9.7.6分区混合有限元法小结 491

第10章 高层建筑结构复杂问题的计算 493

10.1高层建筑框架-剪力墙结构考虑楼板变形和地基变形时的计算 493

10.1.1关于计算模型和计算工具 493

10.1.2上部结构的平衡微分方程 494

10.1.3基础和下部结构的力学性质 496

10.1.4边界条件和连接条件 497

10.1.5微分方程组的求解和算例 499

10.2变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构考虑楼板变形时的计算 502

10.2.1基本假设和计算模型 502

10.2.2基本平衡微分方程 503

10.2.3边界条件和连接条件 508

10.3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静力分析 510

10.3.1基本假设和计算模型 510

10.3.2平衡微分方程 511

10.3.3大底盘多塔楼的边界条件和连接条件 512

10.3.4大底盘、大孔口结构的边界条件和连接条件 513

10.3.5大底盘多塔楼连体结构的边界条件和连接条件 514

10.3.6算例和讨论 515

参考文献 520