高层建筑结构地震损伤分析与控制

2018 年 9 月 6 日 科学出版社

随着社会发展和科技进步，建筑结构正向大型化、复杂化和多样化发展，高层和超高层建筑层出不穷。

例如，上海中心大厦，地上118层，塔顶建筑高度632m，结构高度580m；天津高银117大厦结构高度596.5m，117层，结构高度仅次于2009年建成的迪拜哈利法塔（钢筋混凝土剪力墙体系最高处为601m），为世界结构第二高楼、中国结构第一高楼；深圳平安国际金融大厦核心筒混凝土结构高度555.5m，建筑高度近600m。

建筑结构高度的增加伴随着人员和资产的密集，而我国地处世界两大地震带（即环太平洋地震带和欧亚地震带）的交汇处，地震活动频繁，地震灾害十分严重，由于地震灾害的复杂性和随机性，房屋建筑可能遭受到超罕遇地震作用，这对高层建筑结构的抗震性能提出了更高的要求。

近几十年来，建筑结构所面临的地震及其次生灾害威胁日益严重。

1995年1月17日，日本7.2级阪神大地震毁坏建筑物10.8万幢，导致约6500人死亡。1999年9月21日，中国台湾7.3级集集地震导致2.7万幢房屋全部倒塌，2.4万幢房屋半倒塌，造成约2400人死亡。

（a）

(b)

1999年中国台湾集集地震中多座高层建筑发生倒塌破坏

2008年5月12日发生在四川汶川的8.0级地震和2010年4月14日发生在青海玉树的7.1级地震共导致约7万人死亡、约2万人失踪、约40万人受伤，数百万间房屋倒塌，给当地人民的生命财产造成了巨大损失。强烈地震给世界各国人民造成了巨大的灾难，震害分析表明房屋建筑的破坏、倒塌是造成人员伤亡和经济损失的根本原因，而我国大部分高层建筑都建设在强地震区，意味着我国的高层建筑将长期面临严重的地震灾害威胁，其防灾减灾是保障国家经济和社会可持续发展的重大需求。

虽然国内外学者曾致力于地震预报工作的研究，并且依据地震的长期预报做出了地震区划以指导工程设计，但对中短期及临时地震预报收效甚微，对地震灾害根本性的预防措施仍然在于采取合理的结构抗震设计方法，提高房屋的抗震能力，避免结构的倒塌和严重损害。

由于高层建筑结构复杂的体型、庞大的体积以及复杂结构中多种结构体系的协同工作等因素的存在，准确分析计算高层建筑结构的动力响应存在很大的挑战。尤其是对采用多种抗震体系的复杂建筑结构来说，该类结构强震作用下各抗震分体系往往存在不同的抗震性能，并且数值分析和试验难度大，结构体系未经历实际地震作用的考验，这迫切要求国内外学者对其抗震性能进行更深入、系统的理论和试验研究。

因此，研究强震作用下高层建筑结构的损伤演化规律和破坏倒塌机制，控制结构损伤过程和优化失效破坏模式，避免结构发生整体倒塌，对提高高层建筑的抗震安全性、减轻或避免高层建筑的震害具有重要理论意义和工程价值。

《高层建筑结构地震损伤分析与控制》着重介绍作者及研究团队多年来的相关研究成果，系统地总结和阐述高层建筑结构地震损伤演化分析、失效模式识别与优化、基于磁流变阻尼器的非线性地震损伤控制的原理与方法等。

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目录

前言
第1章绪论
1.1引言
1.2结构损伤模型研究与发展
1.3高层建筑结构构件计算模型
1.4高层建筑结构地震损伤分析方法的研究与发展
1.5高层建筑结构地震失效模式优化理论的研究与发展
1.6高层建筑结构基于MR阻尼器的地震损伤控制理论研究与发展
参考文献
第2章高层建筑结构竖向构件地震损伤分析
2.1考虑损伤累积效应的钢柱损伤演化分析
2.2钢筋混凝土柱基于易损性的地震损伤评估
2.3钢筋混凝土柱基于能量阈值的地震损伤分析
2.4钢筋混凝土剪力墙损伤演化分析
参考文献
第3章高层钢框架结构地震损伤分析
3.1考虑损伤累积效应的地震倒塌分析
3.2Benchmark钢框架结构倒塌模拟分析
参考文献
第4章高层钢框架-混凝土核心筒结构地震损伤分析
4.1基于等效刚度的地震损伤模型
4.2地震损伤演化分析
4.3钢-混凝土结构地震损伤演化过程振动台试验
4.4基于贝叶斯理论的地震损伤演化分析
参考文献
第5章高层钢结构基于等抗震性能的地震失效模式优化
5.1基于等抗震性能的优化设计
5.2失效模式单目标优化设计与分析
5.3失效模式多目标优化设计与分析
参考文献
第6章高层钢结构基于性能的地震失效模式识别与优化
6.1基于损伤与耗能的结构失效模式识别与多目标优化
6.2基于概率的结构主要失效模式识别方法
6.3基于截面损伤指数的结构失效模式多目标优化
参考文献
第7章高层钢结构基于MR阻尼器的非线性地震损伤控制
7.1非线性半主动控制平台
7.2高层钢框架结构非线性地震损伤控制
7.3钢板剪力墙结构非线性地震损伤控制
参考文献
第8章高层钢-混凝土结构基于MR阻尼器的非线性地震损伤控制
8.1钢筋混凝土剪力墙损伤准则
8.2算例分析
参考文献
第9章钢-混凝土结构非线性地震损伤控制模型试验
9.1半主动控制系统设计
9.2模型设计与试验工况
9.3试验结果与分析
9.4试验模型结构损伤演化数值模拟
参考文献
索引

本文摘编自李忠献、徐龙河著《高层建筑结构地震损伤分析与控制》文前及第1章，内容有删减。

高层建筑结构地震损伤分析与控制

李忠献徐龙河著

责任编辑：刘宝莉乔丽维

北京：科学出版社 2018.03

ISBN：978-7-03-056829-8

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《高层建筑结构地震损伤分析与控制》系统地总结和阐述了高层建筑结构地震损伤演化分析、失效模式识别与优化、基于磁流变阻尼器的非线性地震损伤控制的原理与方法等。主要内容包括高层建筑结构竖向构件地震损伤分析，高层钢框架结构、高层钢框架-混凝土核心筒结构地震损伤分析，高层钢结构基于等抗震性能的地震失效模式优化，高层钢结构基于性能的地震失效模式识别与优化，高层钢结构、高层钢-混凝土结构基于MR阻尼器的非线性地震损伤控制，以及钢-混凝土结构非线性地震损伤控制模型试验等。

（本期编辑：安静）