超高层建筑结构地震作用输入与响应 安东亚著上海科学技术出版社华东院工程实绩超高层建筑结构抗震工程设计专业指导参考书

超高层建筑结构地震作用输入与响应

安东亚著

ISBN：9787547866412

16开（188*260）/精装

上海科学技术出版社

编辑推荐

中国已成为世界超高层建筑第一大国，经过几十年发展，超高层建筑建设已经不再把追求高度作为重要目标，而是更多地追求以人为本、科学设计、绿色与可持续发展，科学合理的抗震设计是影响超高层建设健康发展的重要因素。
本书重点阐述了超高层结构抗震设计中地震动合理输入和地震响应规律两大基本问题，通过概念分析、理论推导、数值分析和工程实践等多种手段开展研究，最终形成一系列新的结论、设计方法或控制措施，给工程设计人员提供一些新的思考维度。

内容简介

本书内容以华东建筑设计研究院有限公司（华东院）在超高层建筑结构领域的工程实绩为主要素材来源，对承担的上海市自然科学基金项目以及多个企业重点项目的专题研究成果进行系统总结，主要聚焦超高层结构抗震设计中的两个重要方面：一是地震作用输入的相关问题，二是结构地震响应的相关规律，涉及的三十多个问题大多是目前行业内关注的热点、痛点，或者设计人员存在疑问比较多或有不同看法的问题。通过系统深入的研究，提出了一些新的控制措施、设计方法、观点或建议，以及为工程设计人员提供一些思考问题的新思路。
本书适合工程设计人员阅读，也可为技术审查人员提供参考，同时适合建筑结构专业研究生参考阅读。

作者介绍

安东亚，工学博士，华东建筑设计研究院有限公司教授级高级工程师、结构工程研究院副总工程师、结构研发团队负责人、周建龙大师工作室核心成员。
主要从事超高层、大跨空间等复杂结构设计技术研发工作。曾获上海市优秀技术带头人、上海优秀青年工程勘察设计师、上海市青年拔尖人才、上海土木工程学会70周年英才奖等多项科技人才荣誉，兼任重庆大学博士生导师，同济大学、上海交通大学校外导师，上海市超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员，全国性能化抗震设计专家组委员，中国建筑学会高层建筑人居环境学术委员会理事等，担任国际期刊Earthquake Engineering and Resilience青年编委、中文核心期刊《建筑结构学报》审稿专家等。

目录

第1章 绪论1
1.1 中国超高层建筑的发展1
1.2 超高层结构抗震设计理论发展2
1.3 超高层地震响应规律和破坏机制的研究3
1.4 存在的主要问题4
1.5 本书主要内容5
1.5.1 地震作用与输入 5
1.5.2 超高层结构的弹性响应规律 7
1.5.3 超高层结构弹塑性响应规律 8
1.5.4 框架-核心筒结构外框二道防线 11
1.5.5 核心筒偏置结构的响应规律12
1.5.6 矩形平面结构扭转响应规律12
1.5.7 地震波沿超高层结构竖向传播的响应规律13
参考文献 14
第2章 地震作用与输入相关问题 15
2.1 概述 15
2.2 反应谱的几个基本问题 15
2.2.1 不同反应谱的概念解读15
2.2.2 曲线下降段衰减形式问题20
2.2.3 阻尼的影响问题32
2.3 选波的基本原则44
2.3.1 国内外不同规范关于地震波选择的基本规定44
2.3.2 时程分析结果向反应谱结果“匹配”问题46
2.3.3 地震波“有效持续时间”和“有效计算时间”46
2.3.4 选波时基本周期点及高阶振型的综合考虑47
2.3.5 大能量地震波的合理判断49
2.4 地震动的有效峰值问题 54
2.4.1 有效峰值加速度(EPA)基本概念及提出的缘由54
2.4.2 国内外规范中不同 EPA计算方法 55
2.4.3 基于不同计算方法的地震波 EPA调整案例对比 57
2.4.4 基于 EPA选波对时程分析及结构性能评估的影响 62
2.4.5 一种改进的 EPA计算方法 64
2.4.6 结论与建议 67
2.5 地震作用输入的方向问题 68
2.5.1 最不利地震输入方向的本质及合理使用68
2.5.2 斜向地震输入时不同操作方法的异同和使用建议70
2.5.3 次方向地震内力大小问题72
2.5.4 小结73
2.6 双向地震输入的符号问题 74
2.6.1 问题描述74
2.6.2 算例说明74
2.6.3 原因分析与对策76
2.6.4 小结78
2.7 双向地震作用效应组合方法 79
2.7.1 问题描述 79
2.7.2 问题剖析79
2.7.3 应用建议81
2.8 本章小结 82
参考文献 82
第3章 弹性响应规律 84
3.1 概述84
3.2 高阶振型影响规律 84
3.2.1 基本理论推导84
3.2.2 超高层建筑结构振型参与贡献案例梳理 89
3.2.3 小结99
3.3 连体结构高阶振型参与系数与总地震力变化规律99
3.3.1 基本理论99
3.3.2 简化算例分析 100
3.3.3 工程案例分析 105
3.3.4 小结 106
3.4 总地震力响应规律与最小地震剪力系数107
3.4.1 最小剪力系数控制的目的、本质和影响因素108
3.4.2 质量与刚度沿高度分布对剪力系数的影响规律 110
3.4.3 最小剪力系数相关研究、争论与评析 112
3.4.4 最小剪力系数不满足的应对建议 114
3.4.5 小结 115
3.5 超高层结构内力变形响应的“杂乱无章”与“内在韵律”115
3.5.1 内力变形数据统计分析 115
3.5.2 楼层响应曲线的对称性 119
3.6 竖向地震响应规律121
3.6.1 震害现象与地震记录竖向分量统计 122
3.6.2 高层结构竖向自振周期 129
3.6.3 高层结构竖向地震反应 131
3.6.4 小结 136
3.7 本章小结136
参考文献137
第4章 弹塑性响应规律138
4.1 概述138
4.2 高层建筑结构刚度退化与地震响应关系的理论研究138
4.2.1 地震响应控制参数初步分析 139
4.2.2 弹塑性耗能等效阻尼比的理论推导 140
4.2.3 刚度折减系数与地震力及位移响应的理论关系 142
4.2.4 特殊地震响应问题分析 146
4.2.5 工程案例 146
4.2.6 结论 148
4.3 基于弹塑性分析的整体响应指标分析148
4.3.1 案例说明 148
4.3.2 整体刚度退化 149
4.3.3 整体倒塌判断 152
4.3.4 集中楼层破坏判断 153
4.3.5 能量耗散与附加阻尼比 157
4.4 弹塑性分析整体位移响应周期的非一致变化规律158
4.4.1 基于位移响应周期的概念判断 158
4.4.2 周期变短工程现象 158
4.4.3 振动位移响应周期“缩短”原因分析 159
4.4.4 理想案例的进一步论证 162
4.4.5 震后自振周期的补充模态分析 163
4.4.6 结论 165
4.5 基本破坏模式165
4.5.1 一般破坏顺序 165
4.5.2 标准破坏模式一：特殊层集中破坏167
4.5.3 标准破坏模式二：与加载方式相关的上下破坏次序169
4.5.4 标准破坏模式三：底部软弱层形成“隔震”效应169
4.6 伸臂桁架的影响规律171
4.6.1 案例简介 171
4.6.2 对比结果分析 172
4.6.3 结论 174
4.7 核心筒竖向收进突变的影响规律174
4.7.1 核心筒刚度突变的概念与理论分析 175
4.7.2 核心筒刚度突变与承载力突变的协调性分析 183
4.7.3 结论与对策 183
4.8 楼板开洞的影响规律184
4.8.1 案例介绍 184
4.8.2 基于推覆分析的筒内楼板影响研究 185
4.8.3 基于动力弹塑性分析的筒内楼板影响研究 187
4.8.4 核心筒外楼板影响研究 192
4.8.5 结论与对策 193
4.9 连梁刚度退化的影响规律194
4.9.1 工程简介 195
4.9.2 连梁刚度退化对动力特性的影响 195
4.9.3 连梁刚度退化对地震响应的影响 196
4.9.4 局部区段连梁刚度退化对地震响应的影响 199
4.9.5 局部区段连梁刚度退化对强肢内力的影响 200
4.9.6 结论与对策 201
4.10 地震波计算结果离散性及对结构薄弱环节判断的影响 202
4.10.1 案例说明202
4.10.2 不同波计算结果离散性分析204
4.10.3 不同波频谱特征对结构薄弱环节的影响205
4.11 本章小结 209
参考文献209
第5章 框架-核心筒结构外框二道防线 211
5.1 概述211
5.2 协同变形理论及外框剪力比例规律212
5.2.1 框架-剪力墙协同工作理论引述212
5.2.2 框架-核心筒协同工作理论推导213
5.2.3 数值分析案例验证 217
5.2.4 典型工程案例统计 219
5.3 外框内力比例与抗震性能的关系220
5.3.1 单榀结构分析对比 220
5.3.2 50层框架-核心筒结构对比分析221
5.3.3 外框剪力比例随地震作用水平的变化规律 228
5.4 外框刚度贡献评估理论229
5.4.1 外框刚度贡献与内力分担比例的关系 229
5.4.2 外框刚度贡献直接计算法 232
5.4.3 外框刚度贡献间接评估法 234
5.4.4 外框刚度贡献的指标区间 239
5.4.5 工程案例240
5.5 伪弹塑性设计方法243
5.5.1 控制目标 243
5.5.2 设计方法 244
5.5.3 设计步骤和流程 246
5.5.4 案例验证 246
5.6 本章小结249
参考文献250
第6章 核心筒偏置超高层结构地震响应规律253
6.1 概述253
6.2 力学模型及假定253
6.3 理论推导253
6.3.1 扭转位移比的理论推导 253
6.3.2 扭转周期比的理论分析 256
6.3.3 核心筒偏置引起的外框柱剪力的相对增量 258
6.4 影响因素及相关规律分析259
6.5 工程案例260
6.5.1 研究对象及动力特性 260
6.5.2 竖向荷载作用下结构的受力特点 262
6.5.3 水平地震作用下结构的受力特点 264
6.5.4 构件受力特点 267
6.6 芯筒偏置对大震性能的影响271
6.7 设计对策280
6.8 本章小结285
参考文献286
第7章 矩形平面超高层结构扭转响应规律287
7.1 概述287
7.2 两向平动周期差异及长宽比对扭转效应耦合影响理论推导288
7.2.1 基本概念 288
7.2.2 力学模型与理论推导 288
7.3 扭转效应影响因素参数分析290
7.4 部分超高层结构动力特性与扭转效应数据统计分析292
7.4.1 基本数据说明 292
7.4.2 扭转周期比与高度的关系 296
7.4.3 平面长宽比及两向平动周期的关系 296
7.4.4 扭转效应 296
7.5 工程案例297
7.6 本章小结300
参考文献301
第 8章 地震波沿超高层结构竖向传播响应规律302
8.1 概述302
8.2 波动理论研究302
8.3 简化数值案例分析304
8.3.1 悬臂柱底部敲击振动激励 304
8.3.2 悬臂柱底部简谐波激励 305
8.3.3 激励的不同输入方式对比306
8.3.4 不同自由度集中楼层质量模型对比 307
8.3.5 悬臂柱实际地震激励 308
8.4 实际工程案例振动台试验对比研究309
8.4.1 工程简介 309
8.4.2 振动台试验实测波动现象 309
8.4.3 软件计算分析波动现象对比 310
8.4.4 不同波的传播速度 312
8.4.5 正弦激励下的驻波现象 314
8.5 工程案例原型实测数据对比研究316
8.5.1 工程简介 316
8.5.2 实测数据与数值分析对比 318
8.6 本章小结319
参考文献320