鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗震與非線性分析理論

前言

　　值同濟(jì)大學(xué)“土木系科”90周年慶典之際，為祝賀我國(guó)著名鋼結(jié)構(gòu)專家、同濟(jì)大學(xué)資深教授沈祖炎先生從事鋼結(jié)構(gòu)研究事業(yè)50周年，中國(guó)建筑工業(yè)出版社將出版這本匯集沈祖炎先生主要科研成果的論文選集，從一個(gè)側(cè)面反映沈先生對(duì)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域及同濟(jì)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科發(fā)展作出的卓越成就。沈先生曾長(zhǎng)期擔(dān)任同濟(jì)大學(xué)的副校長(zhǎng)，分管學(xué)校的教學(xué)（包括研究生院）、科研和學(xué)科規(guī)劃建設(shè)。我在擔(dān)任同濟(jì)大學(xué)校長(zhǎng)之前，曾做過(guò)分管教學(xué)、科研、外事等的校長(zhǎng)助理和副校長(zhǎng)，有相當(dāng)多的時(shí)間是在沈先生的指導(dǎo)下工作，他使我比較深入地了解了同濟(jì)大學(xué)學(xué)科、專業(yè)發(fā)展的歷程，了解了同濟(jì)大學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的優(yōu)良傳統(tǒng)。沈先生治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，作風(fēng)慎密，我十分敬佩他。很高興能有機(jī)會(huì)為他的論文集作序，以表達(dá)我的敬佩之情。同時(shí)，我也對(duì)他在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域方面所作出的貢獻(xiàn)表示衷心的祝賀1　　50年來(lái)，沈先生在自己的學(xué)術(shù)領(lǐng)域孜孜不倦，取得了豐碩的研究成果。他先后主持40余項(xiàng)國(guó)家及省部級(jí)科研項(xiàng)目和20余項(xiàng)重大工程項(xiàng)目的關(guān)鍵問(wèn)題研究，發(fā)表論文300余篇，出版著作近20部，主編和參編的與鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)的規(guī)范、規(guī)程共11本，獲國(guó)家級(jí)和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)25項(xiàng)。論文集從5個(gè)方面選取了沈先生在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域發(fā)表的論文80篇，內(nèi)容涉及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定理論、高層鋼結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)理論、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析理論及工程實(shí)踐、新型的鋼管桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)性能的試驗(yàn)及理論研究、現(xiàn)代張拉結(jié)構(gòu)體系的非線性分析理論。這些研究成果的取得很大程度上提高了我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)研究及應(yīng)用領(lǐng)域的理論及實(shí)踐水平，為中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐做出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，在沈先生的帶領(lǐng)下，同濟(jì)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科無(wú)論是在研究梯隊(duì)建設(shè)、研究領(lǐng)域拓展’還是在研究成果、國(guó)際合作與交流等方面都取得了令人矚目的業(yè)績(jī)和發(fā)展，在國(guó)際上也具有較大的影響力。沈先生在土木工程教育方面也做出了重要貢獻(xiàn)。他曾連續(xù)二屆擔(dān)任全國(guó)高等院校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)主任及專業(yè)評(píng)估委員會(huì)主任。在此期間，沈先生積極推動(dòng)國(guó)家土木工程專業(yè)的評(píng)估及評(píng)估結(jié)果的國(guó)際互認(rèn)和注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師制度的建立，在教育部面向21世紀(jì)土建類人才培養(yǎng)方案和教學(xué)體系的研究和實(shí)踐等方面取得了卓著的成果?！　?0年來(lái)，沈先生身先示范，為人師表，教書育人，桃李天下，是同濟(jì)大學(xué)的一代名師，處處體現(xiàn)了同濟(jì)大學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的傳統(tǒng)。他值得后輩們崇尚學(xué)習(xí)。愿同濟(jì)大學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)代代相傳！

內(nèi)容概要

　　《沈祖炎教授論文選集》收錄了沈祖炎教授在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域發(fā)表的國(guó)內(nèi)或國(guó)際期刊論文80篇，內(nèi)容涉及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定理論、高層鋼結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)理論、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析理論及工程實(shí)踐、新型的鋼管桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)性能的試驗(yàn)及理論研究，現(xiàn)代張拉結(jié)構(gòu)體系的非線性分析理論。所選論文是近20年來(lái)沈祖炎教授及其與同事、研究生合著論文的一部分，從一個(gè)側(cè)面反映了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究發(fā)展中的一些熱點(diǎn)問(wèn)題及研究成果。這本論文集可供鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科的科研，教學(xué)和工程實(shí)踐人員及研究生參考。

書籍目錄

第一部分 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定理論1.Analysis of Initially Crooked，End Restrained Steel Columns2.單角鋼壓桿的穩(wěn)定計(jì)算3.Nonlinear Stability Analysis of Steel Members by Finite Element Method4.Interaction of Local and Overall Instability of Compressed Box Columns5.薄壁軸壓焊接方管柱整體穩(wěn)定-局部穩(wěn)定相互作用問(wèn)題的研究6.受壓槽形截面的屈曲后極限強(qiáng)度7.厚板焊接柱的φ曲線研究8.階形柱的極限承載力9.綴板柱穩(wěn)定極限承載力的數(shù)值積分解法10.對(duì)九江長(zhǎng)江大橋15MnVNq鋼重型壓桿φ曲線的研究11.對(duì)稱截面鋁合金擠壓型材壓桿的穩(wěn)定系數(shù)12.薄壁桿彈塑性彎扭失穩(wěn)的有限單元解法13.承受沖擊壓力的鋼壓桿14.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的改進(jìn)數(shù)值積分法15.鋼管結(jié)構(gòu)極限承載力計(jì)算的力學(xué)模型第二部分 高層鋼框架結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力極限承載力分析理論16.Spatial Hysteretic Model and Elasto-Plastic Stiffness of Steel Columns17.交叉鋼支撐滯回特性分析18.空間鋼框架結(jié)構(gòu)的非線性分析19.空間鋼框架結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定20.柔性節(jié)點(diǎn)鋼框架的二階彈塑性極限承載力研究21.空間鋼框架結(jié)構(gòu)彈塑性穩(wěn)定的綜合離散分析法22.考慮塑性區(qū)擴(kuò)展的鋼框架二階分析23.反復(fù)變動(dòng)軸力作用下鋼柱的數(shù)值分析模型24.鋼框架受風(fēng)與地震作用的統(tǒng)一非線性矩陣分析理論25.An Experiment-based Cumulative Damage Mechanics Model of Steel Under Cyclic Loading26.A Hysteresis Model For Plane Steel Members With Damage Cumulation Effects27.空間鋼構(gòu)件考慮損傷累積效應(yīng)的恢復(fù)力模型及試驗(yàn)驗(yàn)證28.高層鋼結(jié)構(gòu)考慮損傷累積及裂紋效應(yīng)的抗震分析29.A Synthetic Discrete Method for Analyzing the Elasto-Plastic Seismic Response of Tall Steel Framed-Tube Systems30.Analysis of Nonlinear Behavior of Steel Frames under Local Fire Conditions31.考慮損傷累積的熱彈塑性問(wèn)題變分原理及其有限元方法32.災(zāi)難性荷載作用下鋼結(jié)構(gòu)承載力損傷的數(shù)值模擬33.高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的極限承載力34.鋼框架結(jié)構(gòu)抗火性能的試驗(yàn)研究第三部分 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力穩(wěn)定理論35.Stability of Single Layer Reticulated Shells36.Improvements on the Arc-Length-Type Method37.結(jié)構(gòu)非線性分析中求解預(yù)定荷載水平的改進(jìn)弧長(zhǎng)法38.確定結(jié)構(gòu)分支點(diǎn)及跟蹤平衡路徑的改進(jìn)弧長(zhǎng)法39.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析中節(jié)點(diǎn)大位移疊加及平衡路徑跟蹤技術(shù)的修正40.節(jié)點(diǎn)大位移條件下的梁-柱單元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣41.穩(wěn)定分析中極值點(diǎn)失穩(wěn)與分枝點(diǎn)失穩(wěn)的跟蹤策略及程序?qū)崿F(xiàn)42.擾動(dòng)法在結(jié)構(gòu)分枝失穩(wěn)分析中的應(yīng)用43.平面梁桿結(jié)構(gòu)幾何非線性分析的一種簡(jiǎn)便方法44.大跨度拱支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性分析理論及程序編制45.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)體對(duì)其承載性能的影響46.單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性穩(wěn)定試驗(yàn)研究47.Arch-Supported Reticulated Shell Structures and Their Static Mechanical Behaviour48.大型空間結(jié)構(gòu)整體模型靜力試驗(yàn)的若干關(guān)鍵技術(shù)49.上海東方明珠國(guó)際會(huì)議中心單層球網(wǎng)殼整體模型試驗(yàn)研究50.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論在結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中的應(yīng)用51.桿系鋼結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力穩(wěn)定性識(shí)別與判定準(zhǔn)則52.廣義位移控制法在動(dòng)力穩(wěn)定問(wèn)題中的應(yīng)用53.單層鞍型網(wǎng)殼在地震作用下的動(dòng)力穩(wěn)定分析54.初始缺陷對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性能的影響55.鋼網(wǎng)殼模型的動(dòng)力穩(wěn)定性振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究56.Shaking Table Tests of Two Shallow Reticulated Shells第四部分 鋼管桁架直接匯交節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)和理論分析57.圓鋼管節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度計(jì)算公式58.關(guān)于直接匯交鋼管節(jié)點(diǎn)的焊縫計(jì)算59.焊接方管節(jié)點(diǎn)極限承載力計(jì)算60.鋼結(jié)構(gòu)焊接方管節(jié)點(diǎn)疲勞性能研究61.方管焊接節(jié)點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度62.直接匯交節(jié)點(diǎn)三重屈服線模型及試驗(yàn)驗(yàn)證63.雙向貫通式鋼管節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的試驗(yàn)研究64.圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)滯回特性的試驗(yàn)研究65.空間結(jié)構(gòu)大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究66.矩形鋼管屋架的試驗(yàn)研究67.上海市八萬(wàn)人體育場(chǎng)屋蓋的整體模型和節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究第五部分 張拉結(jié)構(gòu)非線性分析理論68.預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)中的索單元數(shù)值模型69.懸索結(jié)構(gòu)非線性分析的滑移索單元法70.索穹頂結(jié)構(gòu)非線性分析的曲線索單元有限元法71.張力結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析72.索網(wǎng)結(jié)構(gòu)幾何非線性分析的增量理論73.索穹頂結(jié)構(gòu)的靜力性狀分析74.圓形平面軸對(duì)稱索穹頂結(jié)構(gòu)成形后的剛度計(jì)算75.基于非線性有限元的索穹頂施工模擬分析76.索穹頂結(jié)構(gòu)成形試驗(yàn)研究77.斜拉網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)構(gòu)件單元分析及結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能78.斜拉網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的非線性地震響應(yīng)特性79.上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓R2鋼屋架足尺試驗(yàn)研究80.上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)R2鋼屋蓋模型模擬三向地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究

章節(jié)摘錄

　　14.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的改進(jìn)數(shù)值積分法　　鄭偉國(guó) 沈祖炎　　提　要：目前，數(shù)值積分法在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用本質(zhì)上沒(méi)有突破構(gòu)件的范疇，其主要原因是技術(shù)處理存在局限性，計(jì)算速度難以使人接受。本文通過(guò)推導(dǎo)彈塑性階段桿截面內(nèi)力和變形的協(xié)調(diào)關(guān)系、桿軸位移的高精度表達(dá)式和初值邊界值關(guān)連計(jì)算法，對(duì)通常的數(shù)值積分法作出補(bǔ)充和改進(jìn)，不但計(jì)算速度得以大大提高。而且為數(shù)值積分法形成較為完善的理論體系奠定了良好的基礎(chǔ)。　　關(guān)鍵詞：穩(wěn)定 數(shù)值積分法 非線性 彈塑性 桿系　　1 引言　　解決壓桿穩(wěn)定問(wèn)題的數(shù)值方法有多種[1]，其中以沈一呂于1983年提出的數(shù)值積分法較為有效[2]，不但精度較高，而且還能準(zhǔn)確地得出構(gòu)件的卸載效應(yīng)，這有助于桿系結(jié)構(gòu)整體的承載分析?！　”娝苤?，數(shù)值積分法可以有效地解決微分方程的初值問(wèn)題。穩(wěn)定分析中的數(shù)值積分法就是通過(guò)處理邊界條件，使之成為初值問(wèn)題，從而得以有效地求解。處理辦法總的思路就是估計(jì)（或假定）初值，然后根據(jù)計(jì)算所得終值調(diào)整初值，直到所有邊界條件滿足。

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