超高層建筑結構地震作用輸入與響應

第1章 緒論1
1.1 中國超高層建筑的發(fā)展1
1.2 超高層結構抗震設計理論發(fā)展2
1.3 超高層地震響應規(guī)律和破壞機制的研究3
1.4 存在的主要問題4
1.5 本書主要內(nèi)容5
1.5.1 地震作用與輸入 5
1.5.2 超高層結構的彈性響應規(guī)律 7
1.5.3 超高層結構彈塑性響應規(guī)律 8
1.5.4 框架-核心筒結構外框二道防線 11
1.5.5 核心筒偏置結構的響應規(guī)律12
1.5.6 矩形平面結構扭轉(zhuǎn)響應規(guī)律12
1.5.7 地震波沿超高層結構豎向傳播的響應規(guī)律13
參考文獻 14
第2章 地震作用與輸入相關問題 15
2.1 概述 15
2.2 反應譜的幾個基本問題 15
2.2.1 不同反應譜的概念解讀15
2.2.2 曲線下降段衰減形式問題20
2.2.3 阻尼的影響問題32
2.3 選波的基本原則44
2.3.1 國內(nèi)外不同規(guī)范關于地震波選擇的基本規(guī)定44
2.3.2 時程分析結果向反應譜結果“匹配”問題46
2.3.3 地震波“有效持續(xù)時間”和“有效計算時間”46
2.3.4 選波時基本周期點及高階振型的綜合考慮47
2.3.5 大能量地震波的合理判斷49
2.4 地震動的有效峰值問題 54
2.4.1 有效峰值加速度(EPA)基本概念及提出的緣由54
2.4.2 國內(nèi)外規(guī)范中不同 EPA計算方法 55
2.4.3 基于不同計算方法的地震波 EPA調(diào)整案例對比 57
2.4.4 基于 EPA選波對時程分析及結構性能評估的影響 62
2.4.5 一種改進的 EPA計算方法 64
2.4.6 結論與建議 67
2.5 地震作用輸入的方向問題 68
2.5.1 最不利地震輸入方向的本質(zhì)及合理使用68
2.5.2 斜向地震輸入時不同操作方法的異同和使用建議70
2.5.3 次方向地震內(nèi)力大小問題72
2.5.4 小結73
2.6 雙向地震輸入的符號問題 74
2.6.1 問題描述74
2.6.2 算例說明74
2.6.3 原因分析與對策76
2.6.4 小結78
2.7 雙向地震作用效應組合方法 79
2.7.1 問題描述 79
2.7.2 問題剖析79
2.7.3 應用建議81
2.8 本章小結 82
參考文獻 82
第3章 彈性響應規(guī)律 84
3.1 概述84
3.2 高階振型影響規(guī)律 84
3.2.1 基本理論推導84
3.2.2 超高層建筑結構振型參與貢獻案例梳理 89
3.2.3 小結99
3.3 連體結構高階振型參與系數(shù)與總地震力變化規(guī)律99
3.3.1 基本理論99
3.3.2 簡化算例分析 100
3.3.3 工程案例分析 105
3.3.4 小結 106
3.4 總地震力響應規(guī)律與最小地震剪力系數(shù)107
3.4.1 最小剪力系數(shù)控制的目的、本質(zhì)和影響因素108
3.4.2 質(zhì)量與剛度沿高度分布對剪力系數(shù)的影響規(guī)律 110
3.4.3 最小剪力系數(shù)相關研究、爭論與評析 112
3.4.4 最小剪力系數(shù)不滿足的應對建議 114
3.4.5 小結 115
3.5 超高層結構內(nèi)力變形響應的“雜亂無章”與“內(nèi)在韻律”115
3.5.1 內(nèi)力變形數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 115
3.5.2 樓層響應曲線的對稱性 119
3.6 豎向地震響應規(guī)律121
3.6.1 震害現(xiàn)象與地震記錄豎向分量統(tǒng)計 122
3.6.2 高層結構豎向自振周期 129
3.6.3 高層結構豎向地震反應 131
3.6.4 小結 136
3.7 本章小結136
參考文獻137
第4章 彈塑性響應規(guī)律138
4.1 概述138
4.2 高層建筑結構剛度退化與地震響應關系的理論研究138
4.2.1 地震響應控制參數(shù)初步分析 139
4.2.2 彈塑性耗能等效阻尼比的理論推導 140
4.2.3 剛度折減系數(shù)與地震力及位移響應的理論關系 142
4.2.4 特殊地震響應問題分析 146
4.2.5 工程案例 146
4.2.6 結論 148
4.3 基于彈塑性分析的整體響應指標分析148
4.3.1 案例說明 148
4.3.2 整體剛度退化 149
4.3.3 整體倒塌判斷 152
4.3.4 集中樓層破壞判斷 153
4.3.5 能量耗散與附加阻尼比 157
4.4 彈塑性分析整體位移響應周期的非一致變化規(guī)律158
4.4.1 基于位移響應周期的概念判斷 158
4.4.2 周期變短工程現(xiàn)象 158
4.4.3 振動位移響應周期“縮短”原因分析 159
4.4.4 理想案例的進一步論證 162
4.4.5 震后自振周期的補充模態(tài)分析 163
4.4.6 結論 165
4.5 基本破壞模式165
4.5.1 一般破壞順序 165
4.5.2 標準破壞模式一：特殊層集中破壞167
4.5.3 標準破壞模式二：與加載方式相關的上下破壞次序169
4.5.4 標準破壞模式三：底部軟弱層形成“隔震”效應169
4.6 伸臂桁架的影響規(guī)律171
4.6.1 案例簡介 171
4.6.2 對比結果分析 172
4.6.3 結論 174
4.7 核心筒豎向收進突變的影響規(guī)律174
4.7.1 核心筒剛度突變的概念與理論分析 175
4.7.2 核心筒剛度突變與承載力突變的協(xié)調(diào)性分析 183
4.7.3 結論與對策 183
4.8 樓板開洞的影響規(guī)律184
4.8.1 案例介紹 184
4.8.2 基于推覆分析的筒內(nèi)樓板影響研究 185
4.8.3 基于動力彈塑性分析的筒內(nèi)樓板影響研究 187
4.8.4 核心筒外樓板影響研究 192
4.8.5 結論與對策 193
4.9 連梁剛度退化的影響規(guī)律194
4.9.1 工程簡介 195
4.9.2 連梁剛度退化對動力特性的影響 195
4.9.3 連梁剛度退化對地震響應的影響 196
4.9.4 局部區(qū)段連梁剛度退化對地震響應的影響 199
4.9.5 局部區(qū)段連梁剛度退化對強肢內(nèi)力的影響 200
4.9.6 結論與對策 201
4.10 地震波計算結果離散性及對結構薄弱環(huán)節(jié)判斷的影響 202
4.10.1 案例說明202
4.10.2 不同波計算結果離散性分析204
4.10.3 不同波頻譜特征對結構薄弱環(huán)節(jié)的影響205
4.11 本章小結 209
參考文獻209
第5章 框架-核心筒結構外框二道防線 211
5.1 概述211
5.2 協(xié)同變形理論及外框剪力比例規(guī)律212
5.2.1 框架-剪力墻協(xié)同工作理論引述212
5.2.2 框架-核心筒協(xié)同工作理論推導213
5.2.3 數(shù)值分析案例驗證 217
5.2.4 典型工程案例統(tǒng)計 219
5.3 外框內(nèi)力比例與抗震性能的關系220
5.3.1 單榀結構分析對比 220
5.3.2 50層框架-核心筒結構對比分析221
5.3.3 外框剪力比例隨地震作用水平的變化規(guī)律 228
5.4 外框剛度貢獻評估理論229
5.4.1 外框剛度貢獻與內(nèi)力分擔比例的關系 229
5.4.2 外框剛度貢獻直接計算法 232
5.4.3 外框剛度貢獻間接評估法 234
5.4.4 外框剛度貢獻的指標區(qū)間 239
5.4.5 工程案例240
5.5 偽彈塑性設計方法243
5.5.1 控制目標 243
5.5.2 設計方法 244
5.5.3 設計步驟和流程 246
5.5.4 案例驗證 246
5.6 本章小結249
參考文獻250
第6章 核心筒偏置超高層結構地震響應規(guī)律253
6.1 概述253
6.2 力學模型及假定253
6.3 理論推導253
6.3.1 扭轉(zhuǎn)位移比的理論推導 253
6.3.2 扭轉(zhuǎn)周期比的理論分析 256
6.3.3 核心筒偏置引起的外框柱剪力的相對增量 258
6.4 影響因素及相關規(guī)律分析259
6.5 工程案例260
6.5.1 研究對象及動力特性 260
6.5.2 豎向荷載作用下結構的受力特點 262
6.5.3 水平地震作用下結構的受力特點 264
6.5.4 構件受力特點 267
6.6 芯筒偏置對大震性能的影響271
6.7 設計對策280
6.8 本章小結285
參考文獻286
第7章 矩形平面超高層結構扭轉(zhuǎn)響應規(guī)律287
7.1 概述287
7.2 兩向平動周期差異及長寬比對扭轉(zhuǎn)效應耦合影響理論推導288
7.2.1 基本概念 288
7.2.2 力學模型與理論推導 288
7.3 扭轉(zhuǎn)效應影響因素參數(shù)分析290
7.4 部分超高層結構動力特性與扭轉(zhuǎn)效應數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析292
7.4.1 基本數(shù)據(jù)說明 292
7.4.2 扭轉(zhuǎn)周期比與高度的關系 296
7.4.3 平面長寬比及兩向平動周期的關系 296
7.4.4 扭轉(zhuǎn)效應 296
7.5 工程案例297
7.6 本章小結300
參考文獻301
第 8章 地震波沿超高層結構豎向傳播響應規(guī)律302
8.1 概述302
8.2 波動理論研究302
8.3 簡化數(shù)值案例分析304
8.3.1 懸臂柱底部敲擊振動激勵 304
8.3.2 懸臂柱底部簡諧波激勵 305
8.3.3 激勵的不同輸入方式對比306
8.3.4 不同自由度集中樓層質(zhì)量模型對比 307
8.3.5 懸臂柱實際地震激勵 308
8.4 實際工程案例振動臺試驗對比研究309
8.4.1 工程簡介 309
8.4.2 振動臺試驗實測波動現(xiàn)象 309
8.4.3 軟件計算分析波動現(xiàn)象對比 310
8.4.4 不同波的傳播速度 312
8.4.5 正弦激勵下的駐波現(xiàn)象 314
8.5 工程案例原型實測數(shù)據(jù)對比研究316
8.5.1 工程簡介 316
8.5.2 實測數(shù)據(jù)與數(shù)值分析對比 318
8.6 本章小結319
參考文獻320