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第1章 绪论1

1.1 高层结构抗震性能非线性分析模型及方法1

1.1.1 结构在应力—应变层次的细致化分析2

1.1.2 ABAQUS／Explicit及其二次开发3

1.1.3 有限元刚度法结构非线性分析存在的问题3

1.1.4 基于GPU高性能并行计算平台的发展趋势4

1.2 高层建筑结构地震失效评价方法5

1.2.1 高层建筑结构基于整体稳定的地震失效评价方法5

1.2.2 高层建筑结构基于构件损伤的地震失效评价方法6

1.3 高层建筑结构地震失效模式控制技术7

1.4 高层建筑结构基于性能的抗震设计方法8

第2章 ABAQUS／VUMAT二次开发技术10

2.1 概述10

2.2 空间梁柱基本力学模型简述10

2.3 VUMAT的开发要点12

2.4 VUMAT的应用技术要点13

2.5 VUMAT的数值算例14

第3章 ABAQUS／VUEL二次开发技术16

3.1 概述16

3.2 显式动力算法与VUEL用户子程序16

3.3 空间梁柱有限单元模型17

3.4 VUEL子程序关键数据的生成19

3.4.1 单元集中质量矩阵定义19

3.4.2 单元刚度矩阵和等效结点内力定义20

3.4.3 坐标转换20

3.4.4 稳定时间步长选取21

3.5 单元截面内力和截面刚度的截面纤维积分22

3.6 纤维束的单轴本构模型23

3.7 VUEL子程序的算法流程24

3.8 VUEL的数值算例24

第4章 基于变形增量EEP超收敛计算的弹塑性梁分析28

4.1 概述28

4.2 梁问题的常规有限元解28

4.3 梁问题的弹塑性有限元分析29

4.4 变形增量EEP超收敛计算的弹塑性梁分析30

4.4.1 梁问题的EEP超收敛解30

4.4.2 弹塑性分析中的EEP超收敛解31

4.4.3 变形增量EEP超收敛计算的弹塑性分析32

4.5 恢复力模型的选取33

4.6 数值算例34

4.6.1 单调加载算例34

4.6.2 往复加载算例39

第5章 基于变形增量EEP超收敛计算的复杂结构弹塑性分析42

5.1 概述42

5.2 空间梁柱模型42

5.3 梁问题的常规有限元解44

5.4 空间梁柱单元的EEP超收敛法44

5.5 基于变形增量超收敛计算的梁柱精细化弹塑性分析46

5.5.1 梁柱构件弹塑性有限元分析的一般过程46

5.5.2 内力-变形增量的EEP超收敛计算47

5.5.3 基于内力—变形增量EEP超收敛计算的弹塑性分析48

5.6 ABAQUS前处理二次开发49

5.6.1 快速建模技术49

5.6.2 网格划分和优化技术51

5.6.3 构件精确配筋程序52

5.7 ABAQUS后处理二次开发55

5.7.1 ABAQUS／CAE GUI程序开发55

5.7.2 层间位移角插件56

5.7.3 结构损伤快速评价插件57

5.8 数值算例59

5.8.1 算例1：空间梁柱弹塑性分析59

5.8.2 算例2：复杂高层钢筋混凝土结构弹塑性分析61

第6章 基于CPU-GPU异构平台的结构弹塑性分析方法69

6.1 概述69

6.2 CPU-GPU异构平台设计69

6.3 CPU-GPU异构平台上的分析模型70

6.3.1 梁柱分析模型（纤维模型）70

6.3.2 楼板剪力墙分析模型（分层壳模型）71

6.4 基于GPU的结构弹塑性分析并行化策略74

6.4.1 计算数据与线程之间的映射关系74

6.4.2 基于GPU的线性方程组求解器75

6.4.3 方程组迭代的EBE处理技术76

6.4.4 并行程序设计框架77

6.5 数值算例79

6.5.1 算例1：框架结构反复荷载下的试验模拟79

6.5.2 算例2：框架结构振动台试验模拟80

6.5.3 算例3：高层框架-核心筒弹塑性时程分析实例83

第7章 高层建筑结构基于整体稳定的失效评价方法88

7.1 概述88

7.2 高层建筑结构重力二阶效应的影响分析88

7.2.1 等效抗侧刚度89

7.2.2 重力二阶效应对结构的影响96

7.3 基于整体稳定性的失效临界状态分析98

7.3.1 瞬时等效刚重比98

7.3.2 基于瞬时等效刚重比退化的失效判别方法101

7.3.3 失效判别方法的数值验证102

7.4 失效判别方法的试验验证104

7.4.1 子结构试验验证104

7.4.2 框架-核心筒结构试验验证106

第8章 基于材料损伤的竖向构件失效评价109

8.1 概述109

8.2 墙肢的失效研究109

8.2.1 失效影响因素分析109

8.2.2 失效模式分类及失效演化过程描述113

8.2.3 失效演化过程各阶段的损伤指标标定118

8.2.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算121

8.3 RC柱的失效研究124

8.3.1 失效影响因素分析124

8.3.2 失效模式分类及失效演化过程描述127

8.3.3 失效演化过程各阶段损伤指标标定132

8.3.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算139

第9章 基于材料损伤的RC梁构件失效评价142

9.1 概述142

9.2 连梁的失效研究142

9.2.1 失效影响因素分析142

9.2.2 失效模式分类及失效演化过程145

9.2.3 失效过程各阶段的损伤指标标定152

9.2.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算155

9.3 框架梁的失效研究158

9.3.1 失效影响因素分析158

9.3.2 失效模式分类及失效演化过程描述160

9.3.3 失效演化过程各阶段损伤指标标定163

9.3.4 失效演化过程各阶段内的损伤指标计算164

第10章 基于构件损伤的结构整体大震失效描述167

10.1 概述167

10.2 各类型构件失效过程的损伤模型167

10.3 构件整体失效演化过程分析168

10.3.1 构件到整体损伤信息表征系数的确定168

10.3.2 构件整体失效演化过程描述170

10.4 结构整体的失效演化过程179

10.4.1 构件损伤传递系数及结构整体失效演化的损伤分析179

10.4.2 结构整体损伤程度及损伤传递系数的确定180

10.4.3 结构整体大震失效评价182

10.4.4 结构大震失效描述流程183

10.5 高层建筑结构大震失效描述的工程应用184

10.5.1 工程概况184

10.5.2 构件整体失效演化过程185

10.5.3 结构整体失效演化过程188

第11章 高层建筑结构大震失效模式控制技术190

11.1 引言190

11.2 新型附着式连梁钢板阻尼器190

11.2.1 连梁阻尼器的设计方法190

11.2.2 连梁阻尼器的性能指标试验研究194

11.2.3 连梁阻尼器的结构地震模拟试验与仿真研究205

11.3 实施内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁设计方法及分析211

11.3.1 内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁设计方法211

11.3.2 内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁破坏模式216

11.3.3 内嵌式连梁钢板阻尼器复合连梁性能分析222

11.3.4 结构地震作用耗能分析224

第12章 斜交网格筒受力特点分析230

12.1 概述230

12.2 斜交网格筒受力特点230

12.2.1 分析模型230

12.2.2 竖向荷载作用下的受力特点231

12.2.3 侧向荷载作用下的受力特点234

12.2.4 环梁与斜柱连接形式的影响236

12.2.5 非节点层环梁对斜柱受力的影响236

12.3 侧向刚度影响因素分析237

12.3.1 主要影响因素探讨237

12.3.2 主要影响因素敏感性分析240

第13章 斜交网格筒-核心筒协同工作性能分析244

13.1 概述244

13.2 协同工作机理分析244

13.2.1 基本假定及方程244

13.2.2 均布侧向荷载作用245

13.2.3 三角形侧向荷载作用247

13.2.4 顶部集中侧向荷载作用248

13.2.5 结构算例249

13.3 体系协同工作性能250

13.3.1 主要影响因素分析250

13.3.2 协同工作性能分析251

13.4 斜交网格筒网格形式探讨254

13.4.1 刚度及经济性分析254

13.4.2 网格形式评价指标探讨256

13.4.3 网格形式优选分析256

第14章 斜交网格筒-核心筒结构抗震性能分析260

14.1 概述260

14.2 分析模型及方法260

14.2.1 模型介绍260

14.2.2 分析方法262

14.3 体系塑性发展过程264

14.3.1 构件屈服顺序264

14.3.2 斜交网格筒失效路径265

14.3.3 斜交网格筒剪力滞后效应分析266

14.4 内外筒内力分配特点267

14.5 体系刚度发展过程269

14.6 体系抗震概念270

14.6.1 构件塑性耗能分配特点270

14.6.2 抗侧刚度关键构件272

14.6.3 塑性耗能关键构件273

14.6.4 抗震概念探讨273

14.7 斜交网格筒-核心筒结构抗震性能试验验证275

14.7.1 试验概况275

14.7.2 试验过程及现象280

11.7.3 试验数据分析282

14.8 高层斜交网格筒体系抗震研究的工程应用293

14.8.1 工程概况293

14.8.2 分析模型294

14.8.3 结构大震性能分析295

14.8.4 结论和建议296

第15章 体系失效模式优选及其控制指标304

15.1 引言304

15.2 体系失效模式主要影响因素探讨304

15.2.1 核心筒整体系数α304

15.2.2 等效刚度比γ306

15.2.3 算例参数307

15.3 体系失效模式分析311

15.3.1 系列1算例分析（变化α固定γ）311

15.3.2 系列2算例分析（变化γ固定α）315

15.3.3 系列3算例分析（同时变化α和γ）320

15.4 体系失效模式优选327

15.5 体系大震失效控制指标329

15.5.1 指标类型探讨330

15.5.2 斜交网格筒抗侧力退化点性能指标331

15.5.3 参数ζ取值分析332

15.5.4 体系失效控制指标分析338

参考文献342