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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