高層建築結構設計和計算（下冊）（土木工程教材精選）

《高層建築結構設計和計算（下冊）（土木工程教材精選）》是2011年清華大學出版社出版的圖書，作者是包世華、張銅生。

基本介紹

• 書名：高層建築結構設計和計算（下冊）（土木工程教材精選）
• 作者：包世華、張銅生
• ISBN：9787302141051
• 頁數：554頁
• 定價：58.00元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2007年1月1日
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

編輯推薦

上冊：《高層建築結構設計和計算（上冊）（土木工程教材精選）》

本書是土木工程教材精選之一，是一部關於高層建築結構設計理論的實用專著。全書共16章，分上、下兩冊。上冊為基礎內容冊。本冊（下冊）為提高、深入和專題冊。本冊內容包括：底層大空間剪力牆結構的計算；高層建築結構複雜問題的計算；高層建築筒體結構的計算（續篇）；高層建築結構的有限條分析法、半解析常微分方程求解器方法和有限元線法等，適合建築專業人員參考學習。

內容簡介

本書是在《高層建築結構設計（第二版）》(清華大學出版社1990年出版)和《高層建築結構計算》的基礎上，按照我國最新頒布的有關規範和規程進行全面修訂而成的。全書共16章，分上、下兩冊。上冊為基礎內容冊。本冊(下冊)為提高、深入和專題冊。
本冊主要內容包括：底層大空間剪力牆結構的計算；高層建築結構複雜問題的計算；高層建築筒體結構的計算(續篇)；高層建築結構的有限條分析法、半解析常微分方程求解器方法和有限元線法；高層建築結構動力特性分析；高層建築結構地震作用的反應譜分析法；高層建築結構抗震分析的時程分析法；高層建築空間彈塑性動力分析程式HBTA簡介，共八章。本書對以上內容均做了較全面、深入的討論，其中許多是作者最新的研究成果。
本書是為大學生、研究生和工程技術人員提高業務水平、深入學習和專門技術培訓的需要而編寫的，可作為高等院校土木類結構專業教材，也可供有關工程技術人員和科研人員參考使用

作者簡介

包世華，清華大學土木系教授，中國建築學會高層建築結構學組成員，中國力學學會《工程力學》編委。著有《結構力學》（合編，高等教育出版社1966年）、《結構力學》（上、下冊），（合編，高等教育出版社1979年、1981年第1版，獲1988年國家教委全國高等學校優秀教材獎；1994年、1996年第2版，獲1998年國家教委科技進步獎一等獎）、《高層建築結構設計》（合編，清華大學出版社1985年，1987年獲建設部優秀教材二等獎）、《結構力學教程》（上、下冊），（合編，高等教育出版社1988年，獲1992年國家教委全國優秀獎）、《薄壁桿件結構力學》（中國建築工業出版社1991年）、《高層建築結構計算》（高等教育出版社1991年）等教材和專著16部。有100多篇論文在國內外學術刊物上發表。提出和創建了高層建築結構解析和半解析常微分方程求解器解法系列，為國內外首創。合作的研究成果獲國家教委科技進步獎一等獎（1993年）、二等獎（1987年）、三等獎（1995年）和北京市科委技術成果獎（1983年）。1985年參與編寫中央電大教材《結構力學》（中央廣播電視大學出版社1985年），1994年擔任中央電大結構力學課程主講教師並主編教材《結構力學》（中央廣播電視大學出版社1994年）。

張銅生，清華大學土木工程系教授，中國力學學會《工程力學》一、二、三屆編委。長期從事高層建築結構、結構力學、彈性力學及有限元等領域的教學和研究工作。編著教材《簡明有限元法及其套用》；主持“高層建築結構空間彈塑性時程分析程式HBTA”研發。

目錄

前言Ⅰ

第9章底層大空間剪力牆結構的計算1

9.1底層大空間剪力牆結構的計算圖和計算方法1

9.2底層為框架的雙肢剪力牆2

9.2.1雙肢牆混合法的基本方程2

9.2.2雙肢牆基本方程的解4

9.2.3雙肢牆內力計算7

9.2.4雙肢牆位移計算7

9.3底層為框架的多肢剪力牆9

9.3.1多肢牆混合法的基本方程9

9.3.2多肢牆基本方程的解11

9.3.3多肢牆的內力計算13

9.3.4多肢牆的位移計算14

9.3.5計算步驟和算例14

9.4框支剪力牆和落地剪力牆在水平荷載下的共同工作計算18

9.4.1混合法的基本方程18

9.4.2基本方程的解21

9.4.3內力和位移計算公式23

9.4.4計算步驟與算例26

9.5框支剪力牆、落地剪力牆和壁式框架在水平荷載下的共同工作計算31

9.5.1混合法的基本方程式31

9.5.2基本方程的解36

9.5.3位移計算公式37

9.5.4內力計算公式39

9.5.5計算步驟與算例40

9.6用分區混合有限元法分析框支剪力牆46

9.6.1剪力牆中的應力集中問題46

9.6.2計算簡圖和計算方法47

9.6.3Ⅰ區應力函式的組成47

9.6.4分區混合總能量的表達式49

9.6.5混合法基本方程53

9.6.6算例及結果54

9.7用分區混合有限元法分析剪力牆角區應力集中56

9.7.1計算簡圖和計算方法56

9.7.2彈性平面切口附近自應力分析56

9.7.3分區混合總能量的表達式60

9.7.4分區混合有限元法的基本方程62

9.7.5算例及結果分析62

9.7.6分區混合有限元法小結68

第10章高層建築結構複雜問題的計算70

10.1框架、剪力牆及框架剪力牆結構平面為斜向布置時的近似計算70

10.1.1主軸方向與剛度中心70

10.1.2每榀結構所承受的力和層間位移73

10.1.3計算步驟小結74

10.2框架剪力牆薄壁筒斜交結構的彎扭耦連計算77

10.2.1框架剪力牆薄壁筒結構77

10.2.2基本方程的建立78

10.2.3基本方程的解83

10.2.4三種典型荷載作用下的計算公式和圖表84

10.2.5計算步驟與算例89

10.3高層建築框架剪力牆結構考慮樓板變形和地基變形時的計算101

10.3.1關於計算模型和計算工具101

10.3.2上部結構的平衡微分方程102

10.3.3基礎和下部結構的力學性質104

10.3.4邊界條件和連線條件105

10.3.5微分方程組的求解和算例106

10.4變截面框架剪力牆薄壁筒斜交結構考慮樓板變形時的計算110

10.4.1基本假設和計算模型110

10.4.2基本平衡微分方程111

10.4.3邊界條件和連線條件115

10.5大底盤多塔樓、大底盤大孔口結構和大底盤多塔樓連體結構的靜力分析118

10.5.1基本假設和計算模型118

10.5.2平衡微分方程119

10.5.3大底盤多塔樓的邊界條件和連線條件120

10.5.4大底盤、大孔口結構的邊界條件和連線條件121

10.5.5大底盤多塔樓連體結構的邊界條件和連線條件122

10.5.6算例和討論123

第11章高層建築筒體結構的計算（續篇）128

11.1框筒結構在水平荷載下的等代角柱法128

11.1.1計算簡圖和計算方法128

11.1.2圖表的製作和使用130

11.1.3翼緣框架梁彎矩和剪力計算131

11.1.4計算步驟與算例134

11.2筒中筒結構在水平荷載下的連續體微分方程法136

11.2.1計算簡圖和計算方法136

11.2.2微分方程的建立136

11.2.3三種典型荷載作用時的解138

11.2.4外框筒的內力計算142

11.2.5計算步驟與算例147

11.3框筒和筒中筒結構在扭轉荷載下的微分方程解法150

11.3.1框筒結構在扭轉荷載下的計算150

11.3.2筒中筒結構在扭轉荷載下的計算153

11.4變截面筒中筒結構在水平荷載下的計算155

11.4.1計算簡圖與計算方法155

11.4.2變截面框筒結構的應力分析156

11.4.3變截面框筒結構的側向位移161

11.4.4變截面框筒的柔度矩陣162

11.4.5外框筒的內力計算165

11.4.6外筒翹曲和筒中筒結構的側向位移計算166

11.4.7計算步驟167

11.5變截面筒中筒結構在扭轉荷載下的計算167

11.5.1計算簡圖與計算方法167

11.5.2變截面框筒的扭轉應力分析168

11.5.3變截面框筒結構的扭轉角170

11.5.4變截面框筒的扭轉柔度矩陣172

11.5.5內筒的扭轉柔度矩陣174

11.5.6外框筒的內力和位移計算176

11.5.7內筒的內力和位移計算177

11.5.8計算步驟178

11.6多邊形筒體結構在水平荷載下的計算178

11.6.1基本思路178

11.6.2按梁理論求應力179

11.6.3自應力狀態180

11.6.4應變余能駐值條件185

11.6.5駐值方程的解法（一）186

11.6.6駐值方程的解法（二）188

11.6.7多邊形截面筒體的計算190

11.7多孔束筒結構在水平荷載下的計算193

11.7.1計算簡圖和計算方法193

11.7.2多孔束筒的應力分析193

11.7.3多孔束筒的位移計算198

11.7.4算例200

第12章高層建築結構的有限條分析法、半解析常微分方程求解器方法和有限元線法207

12.1概述207

12.2條元模型和等效連續體的彈性常數208

12.2.1框筒條209

12.2.2內筒虛條211

12.2.3樓蓋虛條211

12.3條元的位移函式212

12.3.1基函式213

12.3.2形函式214

12.4筒體結構的條元分析215

12.4.1筒體結構條元(e)的位移函式215

12.4.2條元的剛度方程217

12.5筒體結構分析219

12.5.1結構坐標系中的條元剛度方程219

12.5.2結構的整體剛度方程220

12.5.3筒體結構應力和內力計算221

12.6對稱結構的計算和計算實例222

12.6.1對稱結構的計算222

12.6.2計算實例223

12.7高層建築筒體結構的半解析常微分方程求解器方法225

12.7.1方法概述225

12.7.2階形變截面筒體的計算225

12.7.3筒中筒結構的計算229

12.7.4算例230

12.8高層建築筒體結構的有限元線法232

12.8.1計算模型、基本假設和計算方法232

12.8.2條單元分析233

12.8.3整體分析——基本方程、邊界條件和連線條件的建立236

12.8.4算例237

第13章高層建築結構動力特性分析239

13.1動力特性分析概述239

13.1.1理論分析法239

13.1.2實測和經驗公式法240

13.2框架結構240

13.2.1強梁弱柱型框架241

13.2.2強柱弱梁型框架243

13.2.3剪下桿法245

13.3剪力牆結構和框架剪力牆共同工作體系249

13.3.1剪力牆的計算假定和計算圖249

13.3.2剪力牆的振動基本方程式及其解250

13.3.3框架剪力牆共同工作體系252

13.4框支剪力牆和落地剪力牆共同工作體系253

13.4.1計算假定和計算簡圖253

13.4.2基本方程式及解法254

13.4.3特徵方程及自振周期公式256

13.4.4算例261

13.5框支剪力牆、落地剪力牆和壁式框架共同工作體系263

13.5.1計算假定和計算簡圖263

13.5.2基本方程式及解法264

13.5.3特徵方程式及自振周期公式267

13.5.4算例269

13.6高層建築正交結構層模型的彎扭耦連振動271

13.6.1計算模型和計算公式271

13.6.2算例273

13.7框架剪力牆薄壁筒斜交結構的彎扭耦連振動276

13.7.1基本假設和計算方法276

13.7.2彎扭耦連振動方程及其解耦276

13.7.3自振頻率和振型的計算公式280

13.7.4計算步驟和算例282

13.8高層建築結構考慮樓板變形和地基變形時的振動286

13.8.1計算模型286

13.8.2上部結構的振動微分方程287

13.8.3基礎的振動方程289

13.8.4邊界條件和連線條件290

13.8.5常微分方程特徵值問題及其變換291

13.8.6用COLSYS求解算例292

13.9變截面框架剪力牆薄壁筒斜交結構考慮樓板變形時的振動297

13.9.1基本假設和計算模型297

13.9.2振動平衡方程297

13.9.3常微分方程特徵值問題及其變換299

13.9.4用COLSYS求解步驟與算例301

13.10變截面框架剪力牆薄壁筒斜交結構考慮豎向荷載作用時的彎扭耦連振動304

13.10.1計算模型304

13.10.2考慮豎向荷載作用時的彎扭耦連振動方程305

13.10.3常微分方程特徵值問題307

13.11大底盤多塔樓、大底盤大孔口結構和大底盤多塔樓連體結構的振動310

13.11.1基本假設和計算模型310

13.11.2振動方程、邊界條件和連線條件310

13.11.3算例和討論312

13.12筒體結構等效連續體的振動317

13.12.1計算假定和計算圖317

13.12.2外框筒的側移和扭轉柔度矩陣317

13.12.3內筒的側移和扭轉柔度矩陣322

13.12.4結構的動力方程323

13.12.5算例和結論326

13.13高層建築筒體結構的半解析常微分方程求解器法振動計算328

13.13.1基本假設和計算模型328

13.13.2振動方程、邊界條件和連線條件328

13.13.3常微分方程特徵值問題的變換和算例331

13.14高層建築筒體結構有限元線法振動計算332

13.14.1計算模型、基本假設和計算方法332

13.14.2條單元分析333

13.14.3整體分析——基本方程、邊界條件和連線條件的建立336

13.14.4常微分方程特徵值問題的求解337

13.14.5算例和討論338

第14章高層建築結構地震作用的反應譜分析法341

14.1結構抗震動力計算概述341

14.1.1地震作用理論的發展341

14.1.2結構地震振動方程342

14.1.3振動方程的分類及分析方法344

14.2地震反應譜及按反應譜計算地震作用原理345

14.2.1單自由度體系地震作用的計算345

14.2.2地震反應譜347

14.2.3抗震設計反應譜——地震影響係數349

14.3多自由度體系地震作用的近似計算——底部剪力法350

14.3.1底部剪力法的計算公式350

14.3.2基本周期T1的近似計算公式351

14.4多自由度體系的地震反應計算353

14.4.1正則坐標和振型參與係數353

14.4.2多自由度體系無阻尼時的地震反應計算355

14.4.3多自由度體系有阻尼時的地震反應計算357

14.5多自由度體系地震作用的計算公式及效應組合359

14.5.1多自由度體系地震作用的計算公式359

14.5.2效應組合360

14.6考慮扭轉影響時的地震作用計算公式及效應組合361

14.6.1問題的提出361

14.6.2地震作用下不對稱結構的計算方法361

14.6.3地震作用計算公式364

14.6.4地震作用效應組合366

第15章高層建築結構抗震分析的時程分析法368

15.1概述368

15.2結構的振動計算模型370

15.2.1總體模型371

15.2.2層模型371

15.2.3桿系模型373

15.2.4桿系層模型383

15.3結構的彈塑性本構模型385

15.3.1分段直線型恢復力模型386

15.3.2分段直線回線形式和規則\[1\]388

15.3.3曲線型恢復力模型\[27\]392

15.3.4構件的多維恢復力模型\[19\]393

15.4結構振動模型的剛度矩陣396

15.4.1剪下型層模型的剛度矩陣396

15.4.2剪彎型層模型\[31\]397

15.4.3桿系模型的剛度矩陣398

15.4.4空間協調桿系層模型的剛度矩陣406

15.5質量矩陣和阻尼矩陣409

15.5.1質量矩陣409

15.5.2阻尼矩陣411

15.6對選用地震波的要求413

15.7結構動力平衡方程的求解方法416

15.7.1線性加速度法419

15.7.2威爾遜θ法420

15.7.3紐馬克法421

15.7.4龍格庫塔法422

15.7.5增量方程積分的擬靜力法423

15.7.6半增量方程積分的擬靜力法426

15.7.7算法的精度[33]428

15.7.8地震反應的延性429

15.8計算結果示例和程式簡介430

15.8.1計算結果示例[11]430

15.8.2程式簡介430

第16章高層建築空間彈塑性動力分析程式HBTA簡介433

16.1高層建築結構彈塑性動力分析程式HBTA1.0的程式編制原理433

16.1.1HBTA1.0功能簡介433

16.1.2桿件截面多維恢復力模型434

16.1.3桿件層模型的理論分析445

16.1.4程式的編制與驗證460

16.1.5結構的彈塑性計算466

16.2隔震結構空間桿系層模型彈塑性動力分析程式HBTA2.0[9]496

16.2.1程式HBTA2.0功能簡介496

16.2.2結構隔震技術的發展及橡膠墊隔震技術497

16.2.3疊層橡膠墊隔震房屋的隔震性能500

16.2.4國內外其他隔震結構彈塑性動力分析程式介紹502

16.2.5隔震裝置的彈塑性恢復力模型504

16.2.6隔震結構運動方程的數值解法512

16.2.7HBTA2.0程式編制和驗證523

16.2.8隔震結構實例計算與分析531

附錄A考慮雙向彎曲與軸壓相互耦合的樑柱單元剛度矩陣543

參考文獻550