高清PDF《抗震工程学理论与实践 》扶长生 著 2013年

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2013年,实践,扶长生,抗震工程,抗震工程学,理论,高清PDF《抗震工程学理论与实践 》扶长生 著 2013年

前言
抗震设计理论涉,及地震学、地震工程学,结构动力学和土木工程学等领域,已经发展成一门独立的学科,抗震工程学。地震工程学与抗震工程学存在交叉的研究领域,但侧重点不同。地震工程学侧重于地震区划、地震作用及设防标准,抗震工程学侧重于抗震分析、性能评估及结构设计。本书从结构工程师的角度。对这些领域的基础理论作- - 个综合性介绍。在编写中,强调数学背景,物理意义以及工程实践中的应用。
20世纪90年代,作者正式踏进设计领域。我国的抗震设计也进入了一个飞跃发展的时代。-方面,抗震设计规范从89版升为2001版及2010版;另一方面,随着计算机硬件的快速发展,计算机辅助设计已经得到了普及,开发了一批有影响力的计算机软件。与此同时,国外的设计公司和国际通用软件纷纷进入中国,国外的研究成果和抗震理论也开始影响到国内设计市场。由于各种历史原因,中国现行规范尚不能完全反映结构的抗震机理。作者组建上海长福工程结构设计事务所以来,- .直在尝试通过典型工程开展-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- -座桥梁。若本书能对工作在第- -线的结构工 程师在理解规范条文和计算机程序技术条件等方面,对结构专业的高年级学生、研究生及教师们J在增加结构抗震设计的1程经验等万面有所帮助,实属万幸。
全书分为四篇十章。第一章和第二章编为第一篇, 地震工程学。结构工程师对地震工程学的内容可能比较陌生,但是它们是抗震设计的基础性资料,是编制烈度区划、地震动区划,抗震设计规范和制订抗震设计标准的背景知识和依据。随着弹性和弹塑性时程分析的推广和逐步普及,选择合适的地震动加速度记录作为系统的输入时,这方面的知识显得尤为重要。
第三章~第五章编为第二二篇,结构动力学。它们是抗震设计的专业基础内容。第三章依次讲述了单自由度系统、多自由度系统、无限自由度系统的线性动力分析。对单自由度系统,着重于单位脉冲函数、脉冲响应函数、复指数函数、传递函数之间的内在联系以及它们与系统动力反应之间的关系。对多自由度系统和无限自由度系统,着重讲述振型正交、振型分解、振型叠加、振型参与的收敛以及高振型的性质等。第四章讲述有限单元法。有限单元法是由力学工程师,物理学家和数学家共同发展起来的一种 数值分析技术,在工程中得到了最广泛的应用。有限单元法内容广泛、论文丰富。这里仅仅涉及有限单元法的基础知识,着重于数学物理背景与核心概念,如泛函与能量、变分与最小势能原理形函数与单元的力学性能等。其次介绍实用单元,对有限元增加一些感性认识。 第五章在回顾了金属材料的塑性理论,简述了混凝土的非线性材料特性的基础上,主要讲述在时间城中求解非线性方程的最通用的方法,步步积分法和荷载转移法。结构动力学内容丰富,本书仅仅是纲要性地涉及与抗震设计最为密切的内容。当前,最有影响力的结构动力学专著是Clough R.的Dymamicsof Structures 和Chopra A. K.的Dynamics of Structures:Theory and Applications to Earthuake Engineering。有兴趣的读者可以从这两本书中获取全面知识。
第三篇抗震设计和分析是本书的重点,由第六章~第八章组成。第六章讲述当前抗震设计中的主流方法,振型分解反应请法。它是一种结合经验 系数的极限承载力+延性措施保证的设计方法。主要内容涉及反应谱理论的数学模型,反应增曲线的形状以及振型的SRSS和CQC组合,并且根据作者的设计经验和理论水平,应用能力设计原理及RpT准则对抗震等级做了一些梳理。 第七章讲述钢筋混凝t构件的非线性性能和分析模型。它们是把线性模型改造为非线性模型进行非线性分析的基础知识。尤其是分层壳单元和PERFORM-3D的复合墙单元,替代了相糙的等代柱模型,在剪力墙结构和框架剪力墙结构的非线性分析中起到了重要的作用。当前的热门话题,基于性能的抗震设计方法,编排在第八章。性能设计不是简单地加强,而是应用非线性分析,通过塑性变形和可接受准则对构件和结构的抗震性能做全面的评估,用最节约的投资得到最合理的设计。当结构体系或构件类型超出了规范的常规范畴,采用性能设计法设计时,与按规范规定设计方法设
计的同类结构比较,要求结构具有至少相等的抗震性能。推覆分析足性能设计的重要分析手段。书中,对推覆分析作了系统的论述,突破了推覆分析只能考虑第一振型影利的传统概念,井指出性能点位移的统计平均意义。由于非线性动力分析的离散性,推广推覆分析具有现实的工程意义。这部分内容国内的研究和实践尚属起步阶段。尽管目前已经在复杂高层建筑的抗震设计中有所应用,但是有待于完善。作者借助于美国的研究成果和ASCE41的可接受准则,已经成功地应用性能设计方法完成了多项结构设计。
第四篇编排了两个专题讨论。第九章讨论楼板的抗震设计。有关这方面的内容,规范没有明确的规定。它们是在作者研究成果的基础上,整理、扩充而成的,涉及柱支承双向板、转换厚板和薄弱连接板等的抗震设计标准和设计方法。板柱抗震墙结构与楼板的抗震设计有密切的联系。根据结构的基本力学性质,按规范构造要求设置周边框架梁的板柱-抗震墙结构似乎更应该归类于带板柱节点的框架剪力墙结构。这部分研究成果,作者已经成功地应用于结构设计中。第十章讨论结构的抗扭设计。2000 系列规范颁布以来,位移比、周期比几乎是每个工程都要面临的问题。抗震专项审在时,也作为- -个判别结构抗震性能的控制性指标。目前在设计领域中,对它们的认识尚有-些误区。作者汇编了国内.外有代表性的研究成果,给出了单自由度、单偏心模型的自由振动和平扭耦联地震反应的解析解及其图表。对耦联系统的特性参数,偏心率,周期比、位移比进行了详细讨论,明确指出扭转不规则的本质是结构动力特性的不规则,结构抗侧力构件布置不要当引起过大的偏心以及抗侧刚度与抗扭刚度的不匹配是影响扭转不规则的主要原因。这些论述为正确理解和执行规范条文,提供了背景材料和理论依据。
抗震设计博大精深。作者理论水平与工程实践经验有限。本书讲述的内容,难免有所偏见、疏忽与谬误,望不吝指正。
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