圓筒形結(jié)構(gòu)計(jì)算

《圓筒形結(jié)構(gòu)計(jì)算》主要針對(duì)圓筒形結(jié)構(gòu)在筒壁不規(guī)則壓力作用下筒壁變形及內(nèi)力計(jì)算的難題，介紹了作者經(jīng)過(guò)深入研究提出的集中荷載法及其應(yīng)用。集中荷載法不僅可以計(jì)算不規(guī)則壓力作用下圓筒形結(jié)構(gòu)筒壁的變形及內(nèi)力，而且也適用于環(huán)向?qū)ΨQ，沿筒壁高度規(guī)則分布（三角形、矩形、梯形分布）荷載情形。該方法應(yīng)用彈性地基梁類比法和力學(xué)疊加原理，獲得了圓筒形結(jié)構(gòu)在環(huán)向?qū)ΨQ的一集中荷載作用下筒壁變形及內(nèi)力的彈性解析解，從而為這類結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計(jì)算又提供了一種新的、可靠的理論分析方法，彌補(bǔ)了現(xiàn)有計(jì)算方法的不足。為便于讀者對(duì)集中荷載法的應(yīng)用，書中編制了相關(guān)計(jì)算用表及計(jì)算例題。書中還對(duì)目前廣泛采用的圓柱殼有矩理論作了扼要的介紹。

第一章 概論

第一節(jié) 圓柱殼有矩理論

第二節(jié) 彈性地基上無(wú)限長(zhǎng)梁

第三節(jié) 彈性地基上半無(wú)限長(zhǎng)梁

第二章 集中荷載法

第一節(jié) 集中荷載法的原理

第二節(jié) 圓筒形結(jié)構(gòu)筒壁變形和內(nèi)力的計(jì)算公式

第三章 計(jì)算方法應(yīng)用

第一節(jié) 荷載的簡(jiǎn)化

第二節(jié) 環(huán)向力及彎矩系數(shù)表的編制

第三節(jié) 高圓筒結(jié)構(gòu)筒壁計(jì)算

第四節(jié) 集中荷載局部加密時(shí)的計(jì)算

第五節(jié) 計(jì)算例題

附錄

附表1 彎矩系數(shù)K1M（兩端鉸支）

附表2 彎矩系數(shù)K2M（上端自由下端鉸支）

附表3 彎矩系數(shù)K3M（上端自由下端固定）

附表4 彎矩系數(shù)K4M（上端鉸支下端固定）

附表5 環(huán)向力系數(shù)K1T（兩端鉸支）

附表6 環(huán)向力系數(shù)K2T（上端自由下端鉸支）

附表7 環(huán)向力系數(shù)K3T（上端自由下端固定）

附表8 環(huán)向力系數(shù)K4T（上端鉸支下端固定）

參考文獻(xiàn)2100433B

張昌敘，1942年生，1964年畢業(yè)于重慶建筑工程學(xué)院土木工程系。參加工作后長(zhǎng)期從事建筑科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)管理及國(guó)家建筑工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制和管理工作。歷任研究室副主任、主任、院總工程師、院長(zhǎng)等職，現(xiàn)任陜西省建筑科學(xué)研究院顧問(wèn)總工程師，享受政府特殊津貼，教授級(jí)高級(jí)工程師。

《建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算常用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)(上下)》為套裝書，分為《建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算常用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)(上)》、《建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算常用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)(下)》。編者為滿足廣大建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的工作學(xué)習(xí)需求，編寫了本手冊(cè)。《建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算常用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)(上下)》分為7章，包含了建筑施工中的常用結(jié)構(gòu)，并對(duì)不同材料組成的建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論和方法進(jìn)行了整合。本手冊(cè)根據(jù)國(guó)家和行業(yè)的最新標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范編寫，收錄了大量的常用數(shù)據(jù)、公式以及圖表，具有技術(shù)規(guī)范新、內(nèi)容覆蓋面廣、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)?！督ㄖY(jié)構(gòu)計(jì)算常用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)(上下)》可作為建筑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、管理人員的常備工具書，也可作為大專院校師生的參考用書。2100433B

結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)用性

1．完成整體參數(shù)的正確設(shè)定計(jì)算開(kāi)始以前，設(shè)計(jì)人員首先要根據(jù)新規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊(cè)對(duì)參數(shù)意義的描述，以及工程的實(shí)際情況，對(duì)軟件初始參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確設(shè)置。但有幾個(gè)參數(shù)是關(guān)系到整體計(jì)算結(jié)果的，必須首先確定其合理取值，才能保證后續(xù)計(jì)算結(jié)果的正確性。這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地震力作用方向和結(jié)構(gòu)基本周期等，在計(jì)算前很難估計(jì)，需要經(jīng)過(guò)試算才能得到。

（1）振型組合數(shù)是軟件在做抗震計(jì)算時(shí)考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量，使計(jì)算結(jié)果失真；取值太大，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還可能使計(jì)算結(jié)果發(fā)生畸變。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭藕聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不宜小于15，對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。一般而言，振型數(shù)的多少于結(jié)構(gòu)層數(shù)及結(jié)構(gòu)自由度有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時(shí)，振型數(shù)應(yīng)當(dāng)取得多些，如有彈性節(jié)點(diǎn)、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看軟件計(jì)算書中的x，y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9.具體操作是，首先根據(jù)工程實(shí)際情況及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)一個(gè)振型數(shù)計(jì)算后考察有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個(gè)數(shù)，直到x，y兩個(gè)方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。必須指出的是，結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)并不是越大越好，其最大值不能超過(guò)結(jié)構(gòu)得總自由度數(shù)。例如對(duì)采用剛性板假定得單塔結(jié)構(gòu)，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)作用時(shí)，其振型不得超過(guò)結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍。如果選取的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍，其有效質(zhì)量系數(shù)仍不能滿足要求，也不能再增加振型數(shù)，而應(yīng)認(rèn)真分析原因，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。

（2）最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結(jié)構(gòu)地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)值最大的最不利地震作用方向。設(shè)計(jì)軟件可以自動(dòng)計(jì)算出最大地震力作用方向并在計(jì)算書中輸出，設(shè)計(jì)人員如發(fā)祥該角度絕對(duì)值大于15度，應(yīng)將該數(shù)值回填到軟件的“水平力與整體坐標(biāo)夾角”選項(xiàng)里并重新計(jì)算，以體現(xiàn)最不利地震作用方向的影響。

（3）結(jié)構(gòu)基本周期是計(jì)算風(fēng)荷載的重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)人員如果不能事先知道其準(zhǔn)確值，可以保留軟件的缺省值，待計(jì)算后從計(jì)算書中讀取其值，填入軟件的“結(jié)構(gòu)基本周期”選項(xiàng)，重新計(jì)算即可。

上述的計(jì)算目的是將這些對(duì)全局有控制作用的整體參數(shù)先行計(jì)算出來(lái)，正確設(shè)置，否則其后的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際差別很大。

結(jié)構(gòu)計(jì)算科學(xué)性

2.確定整體結(jié)構(gòu)的合理性整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性是新規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)內(nèi)容。新規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)整體性的主要指標(biāo)主要有：周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。

（1）周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，周期比不是要求就構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理?！陡咭?guī)》第4.3.5條對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比的要求給出了規(guī)定。如果周期比不滿足規(guī)范的要求，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)人員需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。

設(shè)計(jì)軟件通常不直接給出結(jié)構(gòu)的周期比，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)計(jì)算書中周期值自行判定第一扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期。以下介紹實(shí)用周期比計(jì)算方法：1）扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng)周期的判斷：從計(jì)算書中找出所有扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5的平動(dòng)周期，按周期值從大到小排列。同理，將所有平動(dòng)系數(shù)大于0.5的平動(dòng)周期值從大到小排列；2）第一周期的判斷：從列隊(duì)中選出數(shù)值最大的扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期，查看軟件的“結(jié)構(gòu)整體空間振動(dòng)簡(jiǎn)圖”，看該周期值所對(duì)應(yīng)的振型的空間振動(dòng)是否為整體振動(dòng)，如果其僅僅引起局部振動(dòng)，則不能作為第一扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期，要從隊(duì)列中取出下一個(gè)周期進(jìn)行考察，以此類推，直到選出不僅周期值較大而且其對(duì)應(yīng)的振型為結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)的值即為第一扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期；3）周期比計(jì)算：將第一扭轉(zhuǎn)周期值除以第一平動(dòng)周期即可。

（2）位移比（層間位移比）是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標(biāo)。其限值在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高規(guī)》中均有明確的規(guī)定，不再贅述。需要指出的是，新規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的，如果在結(jié)構(gòu)模型中設(shè)定了彈性板，則必須在軟件參數(shù)設(shè)置時(shí)選擇“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定”，以便計(jì)算出正確的位移比。在位移比滿足要求后，再去掉“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定的選擇，以彈性樓板設(shè)定進(jìn)行后續(xù)配筋計(jì)算。2100433B

《高等防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論》從結(jié)構(gòu)計(jì)算理論發(fā)展的角度，重點(diǎn)介紹了著者認(rèn)為對(duì)當(dāng)前防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算以及對(duì)未來(lái)防護(hù)工程計(jì)算發(fā)展將起較大影響的新理論研究成果。