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| 內容簡介： |
图书介绍
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全书分六章。书中内容涉及分叉点失稳的屈曲分析，三维重力二阶弹性效应、非线性效应，使用临界屈曲因子控制结构扭转刚度及进行稳定设计的学术思想；依据结构动力学基本原理、国内外大量试验研究成果、规范和工程实践，对当前工程设计界的热门话题，如*小底部剪力系数、相互作用结构体系、柱和剪力墙延性设计等若干理论问题的讨论；重力荷载作用下楼盖体系的设计；基于性能的抗震设计方法，包括合理选择地震地面运动记录，建立与目标谱匹配的输入地面运动时程集合，应用非线性分析，通过塑性变形和可接受准则全面评估结构和构件的多目标抗震性能水准；对我国抗震设计基本理论框架及其发展提出一些有益的建议和展望。书末附录给出新西兰抗震设计理论要点。
本书可供结构工程领域的抗震设计及研究人员使用，也可供高等院校相关专业的师生参考。
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| 目錄：
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图书目录
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第一章 基础知识1
第一节 概述1
一、长周期超高层建筑的定义1
二、超高层建筑的发展简史3
三、超高层建筑的结构设计基本准则10
第二节 常用结构体系的基本力学性能15
一、框架结构16
二、联肢墙结构19
三、框架剪力墙结构21
四、核心筒结构23
五、框架核心筒结构27
六、小结29
参考文献30
第二章 稳定理论基础32
第一节 概述32
一、平衡状态稳定性判据和失稳状态的分类32
二、欧拉临界荷载33
第二节 屈曲分析35
一、弯曲屈曲35
二、开口薄壁构件的扭转39
三、扭转屈曲43
四、结构的固有力学特性47
第三节 结构整体屈曲的近似分析50
一、剪切型结构50
二、弯剪型结构50
三、框架核心筒结构的扭转屈曲51
四、算例53
参考文献55
第三章 高层建筑的稳定问题56
第一节 重力二阶效应56
一、弹性杆的 效应56
二、非弹性杆的 效应59
三、框架的 效应62
四、几何刚度66
五、 效应69
六、 效应71
第二节 稳定问题的有限单元法71
一、几何非线性概述71
二、计入几何刚度的三维有限元模型和分析74
三、工程实例3.1～工程实例3.479
第三节 基于规范的整体稳定设计87
一、中国规范87
二、美国规范88
三、综合评述88
第四节 基于临界屈曲因子的稳定设计92
一、临界屈曲因子和高度的关系曲线93
二、有限元屈曲分析的解读97
三、刚性隔板模型屈曲分析的实用意义100
四、稳定设计和扭转刚度控制的统一理论104
参考文献107
第四章 抗震设计中若干理论问题的讨论109
第一节 最小设计地震作用109
一、底部剪力系数 109
二、中国和美国的最小设计地震作用114
三、中国规范和美国规范的点评117
四、几点建议120
第二节 双重抗侧力结构体系121
一、ASCE 710的抗侧力结构体系121
二、中国规范的双重抗侧力结构体系132
三、案例分析140
四、带少量剪力墙的框架结构体系144
第三节 柱的延性及塑性铰区域的约束箍筋146
一、柱受力特性的分类146
二、柱的延性147
三、基于规范的柱约束箍筋的设计153
四、工程实例4.1（整体抗震分析和柱的延性设计）160
五、外框柱的工程特征和设计建议165
第四节 剪力墙的延性机理和剪切破坏控制166
一、延性剪力墙及其破坏模式166
二、影响墙延性的因素167
三、基于规范的约束边缘构件设计准则170
四、剪力墙的拉剪性能及剪切破坏控制173
五、全截面拉应力验算妥当性的讨论182
六、工程实例4.2（核心筒角部性能分析）183
七、工程实例4.3186
参考文献194
第五章 重力荷载体系的设计196
第一节 受弯构件概述196
一、框架梁的功能和适宜截面高度197
二、肋梁198
三、暗梁202
四、梁的刚度修正系数和楼面梁的功能202
第二节 挠度和裂缝206
一、徐变的基本知识207
二、非开裂截面的徐变效应分析209
三、开裂截面的徐变效应分析213
四、受弯构件裂缝和曲率的长期荷载效应215
第三节 基于规范的裂缝和挠度计算公式及其理论背景222
一、中国规范222
二、美国规范223
三、欧洲规范225
四、中国规范、美国规范和欧洲规范的点评226
第四节 双向板楼盖体系的分析和设计226
一、双向板裂缝形态和影响裂缝的主要因素227
二、双向平板挠度和裂缝宽度的分析方法228
三、基于ACI 318的双向密肋楼盖设计和分析235
四、现浇混凝土空心楼盖235
五、工程实例（重力荷载体系的分析和设计）237
参考文献245
第六章 基于性能的抗震设计246
第一节 概述247
一、性能设计的定义和目的247
二、几个术语249
三、组成要素和设计流程249
第二节 美国性能设计的理论要点251
一、简述251
二、地震地面运动加速度反应谱254
三、地面运动加速度时程的选择准则258
四、结构性能262
五、PEERTBI推荐的性能设计方法269
六、几点评论274
第三节 中国性能设计的进展和现状275
一、中国第五代地震区划图276
二、GB 500112010的地震作用277
三、JGJ 32010性能设计的要点277
四、广东省性能设计规程的要点280
五、工程实例285
第四节 中国抗震设计理论框架及其展望303
一、基本理论框架303
二、反应谱形状标定参数307
三、适宜刚度和层间位移角限值309
四、建议和展望312
参考文献313
附录 新西兰抗震设计理论要点315
一、基本设计准则315
二、场地震害谱320
三、结构特性327
四、设计地震作用328
五、地面运动加速度记录的选择准则331
六、结构分析332
七、侧向位移和层间位移角332
八、小结334
参考文献335
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前言
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我国有关建筑工程设计方面2010系列规范颁布以来，已进入修编期。在这10年期间，中国设计界积累了许多宝贵的混凝土高层建筑设计经验。但与国外类似类型的结构体系比较，设计用钢指标一般偏高，规范条文尚有待于完善之处。另外，基于性能的抗震设计方法是一个高速发展的设计方法，给结构工程师提供了一个非常灵活的设计手段，国内外学术界都给予极大的关注。作者的第一部书《抗震工程学理论与实践》（中国建筑工业出版社，2013年），主要涉及抗震工程学领域中的基础理论和介绍一些工程实例。因此，作者萌发了再写一本以工程设计在执行规范过程中暴露出的一些值得商榷之处和性能设计两个方面为主题的学术专著的意愿。由于混凝土材料的复杂性，如徐变、收缩、裂缝，本构关系在峰值应力前的非线性行为以及峰值应力后的应变软化，非约束混凝土和约束混凝土本构关系的本质差别以及对钢筋混凝土构件滞回曲线丰满程度及延性能力的影响等，本书的讨论范围主要集中在（超）高层混凝土结构。在本书编写过程中，作者仍强调数学背景和物理意义，并强调对计算机软件提供的三维弹性和非线性分析结果和清晰的应力、应变分布云图及性能水准分布图的解读和理解。
正如《抗震工程学理论与实践》前言所述的那样，自本书作者组建上海长福工程结构设计事务所以来，一直尝试通过典型工程开展一些力所能及的应用性研究，希望能在设计院和高等院校之间、实践和理论之间架起一座桥梁，使中国的抗震设计理论和实践能不断更新和创新。若本书能对工作在第一线的结构工程师在理解规范条文和计算机软件技术条件等方面，对结构专业的高年级学生、研究生及其教师们在增加结构抗震设计的工程经验等方面有所帮助，并能对中国抗震理论的发展尽一些绵薄之力，实属荣幸。
全书分六章和一个附录。第一章在回顾超高层建筑的发展简史后，应用等效连续体分析方法梳理了常用结构体系的基本力学特性及其相应的特征参数。尽管这种分析方法有较大的局限性，随着计算机数值分析的普及，已经逐渐淡出了设计领域，但得到的近似解析解及其反映结构基本力学性能的特征参数是解读和判别计算机分析结果宏观趋势的基准。这一点对当前依赖计算机的结果，仅通过消红来进行设计的结构工程师来说，似乎显得特别重要。尽管在有关教科书中对这部分内容会有所论述，但对于长期工作在第一线的结构工程师来说，作者相信其在阅读后会有温故而知新的感觉。
第二章讲述稳定理论的基础。它是论述第三章高层建筑稳定问题的基础知识，主要涉及分叉点失稳的屈曲分析。通过对屈曲问题微分方程与自由振动微分方程数学上的相似性以及解析解意义的讨论，指出屈曲和自由振动共同组成了结构全部的固有力学性能。
超高层建筑设计涉及稳定问题，即在水平和重力荷载的联合作用下，过大重力二阶效应或 效应导致结构在遭遇大震作用时发生侧移失稳的问题。第三章详细讲述 弹性效应、 非线性效应以及 效应的核心理论几何刚度，指出JGJ 32010中等效刚重比的理论缺陷。根据作者的研究成果，本章提出了 效应，即重力对扭转角的二阶效应，解释了三维屈曲分析中高层建筑扭转上升到一阶屈曲模态的刚性隔板效应，建立了使用扭转临界屈曲因子替代周期比控制结构整体扭转刚度，使用弯曲临界屈曲因子替代等效刚重比，使用计入几何刚度的有限单元法进行稳定设计的学术思想。
第四章为本书的重点。依次对抗震设计中的最小底部剪力系数，相互作用结构体系，柱和剪力墙的延性设计等若干个理论问题展开了一些讨论。在结构动力学基本原理、国内外大量试验研究成果、规范和工程实践的基础上，论述了作者的学术思想。例如，最小底部剪力系数下限值的物理意义是结构必须承受的最小设计地震作用，仅取决于地震活动环境和地震地质，与结构的刚度分布和动力特性基本无关。双重抗侧力框架核心筒结构体系的二道防线，其实质就是水平地震剪力从核心筒流向周边框架的内力重分布。二道防线成立与否，与核心筒和框架之间的弹性剪力分担比并不存在直接关系，但周边框架需要单独承担一定比例的附加地震作用来提高对框架的强度需求。轴压比是压弯构件的一个重要设计参数，但高配箍率的约束箍筋使核心混凝土塑性化才是提高柱延性能力的最本质原因。剪力墙的延性能力主要来自端部约束边缘构件，墙肢端部的拉应变才是反映剪力墙延性性能的敏感设计指标。作者相信，通过对这些内容有益的讨论会对当前设计界产生深刻的影响。
超高层建筑大量重复的标准层使得楼盖体系的设计影响到整个结构设计的技术经济指标。第五章把仅承受重力荷载的楼盖体系称为重力荷载体系，讲述了梁与板加强带之间的区别、楼面梁的功能、梁的截面有效刚度等基本理论；并使用一个超高层框架核心筒结构工程实例论证在侧向刚度满足规范要求的前提下，楼盖采用带外框梁、仅承受重力的无梁楼盖体系结构的抗震性能并不低于相同类型的梁板体系结构。
基于性能的抗震设计方法是本书的另外一个重点，编排在第六章。性能设计不是简单的加强设计，而是提供结构工程师的一种灵活的无限定设计手段，需要通过地震危险性分析合理选择地震地面运动记录，建立与目标谱匹配的输入地面运动时程集合，应用非线性分析，通过塑性变形和可接受准则对结构和构件的多目标抗震性能做全面评估，来验证超高或规范尚未涵盖的结构体系具备突破规范限定的能力，与类似的常规结构相比，至少具有同等抗震性能，用最节约的投资得到合理、安全的设计。近10来年，美国在地震工程学领域的研究取得了长足的进步，更新了震源模型、建立了新一代地面运动衰减规律，ASCE 710对ASCE 705进行了原则性的技术修改，ASCE 716制订了性能设计的理论框架，太平洋地震工程研究中心更新了基于性能的抗震设计导则。该导则定义了使用水准地震，从单一的中震设防设计法发展为使用水准地震和风险目标最大考虑地震的二水准设防的设计方法。在我国，广东省批准了国内第一本性能设计规程（DBJT 151512019）。该规程根据中国学者自主的试验、分析、研究等综合成果，修改了反应谱曲线形状，建立了地震动加速度记录库，制定了结构构件各种受力特征的可接受准则，大幅度放松了层间位移角的限值等。DBJT 151512019的颁布，对我国性能设计完整理论框架的建立和今后的发展起到了带头和示范作用。最后，作者从 准则、二水准设防设计法、反应谱曲线形状标定参数、适宜刚度及层间位移角限值等方面，对我国抗震设计基本理论框架及其发展提出一些有益的建议和展望。
附录给出了新西兰抗震设计理论要点。新西兰抗震规范NZS 1170.5执行使用极限状态和强度极限状态的二水准设防设计法，比ASCE 7建立了一个更为清晰及完整的延性抗震理论体系。这些内容将有助于读者对抗震延性设计哲理的理解，也许会对我国抗震设计理论体系的发展和完善起到一些借鉴作用。
除特别注明外，全书均采用我国现行规范编写。其中，《建筑抗震设计规范》采用GB 500112010的2016年版，《混凝土结构设计规范》采用GB 500102010的2015年版。列举的工程实例，按当时的规范执行。为表达简洁起见，除参考文献和特别注明的以外，全书将略去2016年版或2015年版，分别统一以GB 500112010或GB 500102010表示。
抗震设计博大精深，作者的理论水平与工程实践经验有限，本书讲述的内容，难免存在不足之处，望读者不吝指正，并希望本书的出版能引起我国设计界的探讨并形成一些共识，加快我国抗震设计理论融入国际学术界的步伐。
最后，借此机会，作者由衷地感谢本人家庭的一贯支持，感谢上海长福工程结构设计事务所员工的辛勤工作，以及感谢对本书提出建议的学术界前辈和朋友们。
扶长生
2019年6月
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