高層建筑結(jié)構(gòu)分析奇異函數(shù)法

前言

　　雖然高層建筑至今只有一百多年的發(fā)展歷史，但大量高層建筑的出現(xiàn)，解決了城市人口劇增與土地不足的矛盾，受到人們的普遍歡迎。高層建筑是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，它匯集了現(xiàn)代材料科學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、建筑結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、工程技術(shù)等最新成果，是現(xiàn)代文明和工業(yè)技術(shù)的結(jié)晶?！　「邔咏ㄖ治雠c設(shè)計(jì)方法是建造高層建筑的關(guān)鍵技術(shù)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方面，面對新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系，如何利用傳統(tǒng)力學(xué)理論和原理，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)分析計(jì)算技術(shù)，采用更有效、更準(zhǔn)確的方法，求得結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形，從而為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供更可靠、更便捷的相關(guān)數(shù)據(jù)，一直是從事結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的專家和學(xué)者追求的理想和目標(biāo)。在對高層建筑結(jié)構(gòu)分析理論及方法進(jìn)行反思的基礎(chǔ)上，作者提出了高層結(jié)構(gòu)分析的奇異函數(shù)法，目的是想從另一個角度去探索和理解高層結(jié)構(gòu)的內(nèi)在屬性和規(guī)律，提出一些解決高層結(jié)構(gòu)分析問題的新思路和新方法，期盼能為從事相關(guān)工作的研究者和設(shè)計(jì)者提供一點(diǎn)啟示和幫助。這次有幸得到華夏英才出版基金的支持，使作者有機(jī)會將主要研究成果匯集成書，與同行見面和交流。借此機(jī)會，作者對華夏英才基金管理委員會嚴(yán)謹(jǐn)而富有遠(yuǎn)見的工作表示誠摯的敬意和衷心的感謝！　　本書以作者博士學(xué)位論文和近十年來的科研成果為主要內(nèi)容，結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首次將奇異函數(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)分析，利用奇異函數(shù)求解變參數(shù)懸臂梁，解決階躍變量連續(xù)積分的問題，使原本需分段考慮的高層結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件統(tǒng)一用連續(xù)函數(shù)的形式來表示，并能通過積分直接求解，從而把對結(jié)構(gòu)框架柱、剪力墻的認(rèn)識統(tǒng)一到豎向構(gòu)件概念上來，提出了結(jié)構(gòu)分析的一種混合變量法，并對剪力墻、框架、框剪等結(jié)構(gòu)受力性能進(jìn)行了深入分析，導(dǎo)出了結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度矩陣，提出了動力分析方法，形成了高層結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的一整套理論。同時還利用奇異函數(shù)，推導(dǎo)了變剛度桿單元和梁單元的剛度矩陣。

內(nèi)容概要

本書重點(diǎn)介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)奇異函數(shù)法基本概念、原理和方法，以及高層懸掛結(jié)構(gòu)的動力特性和分析方法。全書共10章，內(nèi)容包括高層結(jié)構(gòu)分析方法回顧，奇異函數(shù)法基本思路，奇異函數(shù)基本概念及運(yùn)算規(guī)則，變參數(shù)受彎構(gòu)件的奇異函數(shù)解，變參數(shù)剪力墻奇異函數(shù)分析法，高層結(jié)構(gòu)奇異函數(shù)分析法，側(cè)移剛度矩陣與結(jié)構(gòu)動力分析，變剛度桿結(jié)構(gòu)奇異函數(shù)有限元法，高層懸掛結(jié)構(gòu)動力特性理論分析，高層懸掛結(jié)構(gòu)分析數(shù)值解和高層框筒結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)分析。    本書適合土木工程結(jié)構(gòu)專業(yè)的學(xué)者、工程技術(shù)人員、教師和研究生閱讀，也可作為土木工程結(jié)構(gòu)專業(yè)研究生教材使用。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1.1  回顧  1.2　高層結(jié)構(gòu)分析方法和假設(shè)及本書基本思想  1.3　高層結(jié)構(gòu)分析奇異函數(shù)方法概述第2章　奇異函數(shù)基本理論  2.1　奇異函數(shù)基本概念  2.2　奇異函數(shù)及基本性質(zhì)、運(yùn)算  2.3　奇異函數(shù)的簡單應(yīng)用第3章　變參數(shù)受彎構(gòu)件奇異函數(shù)解  3.1　分段變系數(shù)受彎構(gòu)件基本方程  3.2　方程基本解  3.3　基本解的矩陣表達(dá)式第4章　變參數(shù)剪力墻奇異函數(shù)分析法　4.1　剪力墻概述　4.2　墻肢單元奇異函數(shù)表達(dá)式　4.3　多肢剪力墻結(jié)構(gòu)的求解方程　4.4　實(shí)例計(jì)算第5章　高層結(jié)構(gòu)奇異函數(shù)分析法　5.1　基本構(gòu)思概述　5.2　豎向構(gòu)件方程及推導(dǎo)　5.3　水平構(gòu)件方程及推導(dǎo)　5.4　求解方程及實(shí)例計(jì)算第6章　側(cè)移剛度矩陣與結(jié)構(gòu)動力分析　6.1　結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度　6.2　平面結(jié)構(gòu)空間協(xié)調(diào)分析法　6.3　結(jié)構(gòu)自由振動分析　6.4　結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析　6.5　實(shí)例計(jì)算第7章　變剛度桿結(jié)構(gòu)奇異函數(shù)有限元法　7.1　變剛度桿單元　7.2　變剛度梁單元  7.3　加腋梁單元  7.4　桿系結(jié)構(gòu)有限元法  7.5　實(shí)例計(jì)算第8章　高層懸掛結(jié)構(gòu)動力特性理論分析　8.1　懸掛結(jié)構(gòu)  8.2　連續(xù)型懸掛結(jié)構(gòu)動力特性  8.3　離散型懸掛結(jié)構(gòu)動力特性  8.4　算例分析第9章　高層懸掛結(jié)構(gòu)分析數(shù)值解  9.1　基本方程  9.2　頂層加懸掛結(jié)構(gòu)分析第10章　高層框筒結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)分析  10.1　框筒結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)問題  10.2　計(jì)算模型及基本假定  10.3　微分方程組建立及攝動求解  10.4　算例與結(jié)果分析

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　本章首先對高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本方法及其發(fā)展歷史進(jìn)行了簡單回顧，介紹和總結(jié)了高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本分析方法、特點(diǎn)和進(jìn)展，對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法的幾個基本假設(shè)條件進(jìn)行了分析討論?！　∑浯?，對奇異函數(shù)的發(fā)展歷史和應(yīng)用作了簡單介紹。從過去的結(jié)構(gòu)分析方法中可以看出，高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法中仍有諸多不足和有待改進(jìn)之處，例如，采用連續(xù)化分析方法和離散化方法時，不可避免地會碰到連續(xù)與離散、近似與精確、假設(shè)與真實(shí)的矛盾。本章從幾個基本問題人手，努力去了解和解釋這些矛盾和問題的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系，探索解決問題的新方法和新途徑。　　最后，闡述和介紹了作者提出的高層結(jié)構(gòu)奇異函數(shù)分析法的基本概念、分析思路和特點(diǎn)?！　?.1　回顧　　1.1.1　形式與結(jié)構(gòu)——高層建筑發(fā)展歷史的回顧　　高層建筑是百余年前發(fā)展起來的一種建筑形式，時間雖短，但發(fā)展迅速、日新月異。高層建筑本身是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，當(dāng)然，新的高層建筑結(jié)構(gòu)體系無疑為新的高層建筑結(jié)構(gòu)形式的實(shí)現(xiàn)提供了必要的保證，而新的結(jié)構(gòu)形式理所當(dāng)然要靠新的計(jì)算理論和計(jì)算方法來分析。因此，伴隨著高層建筑的出現(xiàn)，高層建筑結(jié)構(gòu)分析理論也應(yīng)運(yùn)而生，并得到不斷發(fā)展和完善。

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