新型建築索結構設計與監測（簡體書）

《新型建筑索結構設計與監測》適合從事建筑設計和建筑索結構領域的讀者參考使用。

經過近十幾年來的研究、應用和發展，我國建筑索結構領域目前具備以下三個方面的特征：
（1）結構體系日漸豐富，各類索結構體系包括張弦梁、斜拉索結構、弦支穹頂、索桁架、索網、索穹頂等均有較多的應用，相應的設計計算理論日漸成熟，關于建筑索結構的行業標準和地方規程也已編制出版或正在出版。
（2）索產品的研發和應用也取得了重大進展和突破，如高強鋼拉桿、密封鋼絞線、Galfan鍍層鋼絞線等已由相關企業研制成功并推向市場，相關企業標準、產品和行業標準也已頒布，告別了高端索產品完全依賴進口的歷史。
（3）索結構體系抗風、抗震等理論研究取得了較大的進展，索結構的施工控制、健康監測、性能檢測等應用研究也獲得了較多重視和應用。
本書結合作者自身工作，試圖向讀者展示我國建筑索結構在以上三個方面所取得的成就。本書第1章的建筑索結構體系和第2章的建筑用索構成由廣東堅朗五金制品股份有限公司、東莞市堅宜佳五金制品公司負責撰寫；第3章、第4章和第5章分別敘述了建筑索結構設計計算的基本原則和方法、地震反應分析、風荷載效應計算，主要基于同濟大學近十多年來的研究和應用成果；第6章介紹了索結構的健康監測系統并重點介紹了索結構中索力測試的各類方法及其應用實例。
同濟大學空間結構研究室歷年畢業的博士和碩士們參與了本書的撰寫，他們是任俊超博士（第1、2、4章）、羅曉群副教授（第3章）、宋杰博士和王洪軍博士（第4章）、周穎博士和朱炳虎博士（第5章）、陳魯博士和李大林碩士（第6章）。上海現代設計集團李亞明教授級高工、周曉峰高工、黃秋萍教授級高工、鄭州大學童麗萍教授等分別是本書所列舉的相關工程實例的設計或項目負責人。同時，廣東堅朗五金制品股份有限公司白寶鯤總裁、東莞市堅宜佳五金制品有限公司尚景朕總經理對本書給予了大力支持。本書的撰寫離開他們的工作是無法完成的。在此，作者對他們致以衷心的感謝。

前言
第1章 索結構的發展及其分類
1.1 索結構特點
1.1.1 結構形式
1.1.2 受力特點
1.2 索結構發展
1.2.1 發展概述
1.2.2 國外索結構
1.2.3 國內索結構
1.3 索結構分類
1.3.1 懸索結構
1.3.2 斜拉結構
1.3.3 張弦結構
1.3.4 索穹頂
第2章 建筑用索構成
2.1 鋼絲繩
2.1.1 起源與發展
2.1.2 捻法
2.1.3 特點
2.1.4 力學性能
2.2 平行鋼絲束
2.2.1 制作及特點
2.2.2 力學性能
2.3 鋼拉桿
2.3.1 組成
2.3.2 接頭錨具
2.3.3 調節特性
2.3.4 力學性能
2.3.5 設計方法
2.3.6 表面處理
2.4 鋅—5％鋁—混合稀土合金鍍層鋼絞線拉索
2.4.1 特點
2.4.2 密封銅絞線
2.4.3 Galfan鍍層鋼絞線
2.4.4 性能比較
2.4.5 工程應用
第3章 索結構設計計算的基本原則和方法
3.1 基本概念和術語
3.2 索結構的通用非線性分析方法——有限單元法
3.2.1 直線索單元和懸鏈線索單元
3.2.2 找形分析的有限單元法
3.2.3 荷栽態分析的有限單元法
3.2.4 施工過程分析的有限單元法
3.3 “索桿體系”找形分析的兩種特殊方法
3.3.1 索桁架找形的矩陣分析法
3.3.2 索網找形的力密度法
3.4 “索梁體系”找形分析的兩種情況
3.4.1 圖紙幾何為零狀態幾何
3.4.2 圖紙幾何為初始狀態幾何
3.5 工程實例
3.5.1 概況
3.5.2 初始狀態確定
3.5.3 施工過程跟蹤的逆分析和正分析
3.5.4 施工誤差分析
3.5.5 動力特性計算
3.5.6 荷載效應計算
第4章 索結構地震反應分析
4.1 抗震方法研究及其現狀
4.1.1 抗震方法發展
4.1.2 抗震設計現狀
4.2 自振特性分析
4.3 反應譜分析
4.3.1 模態質量參與系數的取值
4.3.2 振型分解反應譜的組合方法
4.4 時程分析
4.4.1 多遇地震下的彈性時程分析計算
4.4.2 罕遇地震下的彈塑性時程分析計算
4.5 抗震方法的比較分析
4.6 工程算例
4.6.1 斜拉結構
4.6.2 索穹頂結構
第5章 索結構的風荷載效應
5.1 概述
5.2 等效靜力風荷載
5.2.1 荷載—響應相關法（LRC法）
5.2.2 背景分量與共振分量的組合法
5.2.3 陣風荷載因子法
5.2.4 慣性風荷載方法
5.2.5 通用等效風荷載法（Uniyersal ESWL）
5.3 風振系數的定義和計算
5.3.1 荷載風振系數
5.3.2 效應風振系數
5.3.3 非線性結構的風振系數問題
5.4 索結構風荷載效應的研究方法
5.4.1 基于隨機振動理論的風振響應分析
5.4.2 流固耦合數值模擬方法
5.4.3 氣彈模型風洞實驗和現場監測
5.5 工程分析實例
5.5.1 索網結構靜動力特性計算
5.5.2 流固耦合數值模擬
5.5.3 基于隨機振動理論的計算分析
5.5.4 基于現行規范規程的設計計算
5.5.5 各類分析和設計方法所得結果比較
第6章 索結構的健康監測和索力測試
6.1 概述
6.2 結構健康監測系統
6.3 單索索力測試的直接方法
6.3.1 千斤頂油壓表和拉（壓）力傳感器
6.3.2 三點彎曲法
6.3.3 磁通量法（EM法）
6.4 單索索力檢測的參數識別方法
6.4.1 振動波法
6.4.2 振動頻譜法
6.5 索力測試方法的比較
6.6 索力測試及修正實例
參考文獻

這一階段的抗震研究是大量地震資料的積累和結構抗震試驗結果分析得來。抗震試驗以天然地震試驗與人工結構抗震靜力試驗為主。
這一階段的抗震設計準則是彈性的容許應力法或極限設計法。
3.時程分析法理論階段
隨著重大工程的不斷興建，電子計算機技術和試驗技術的發展，人們對地震作用下結構的反應過程有了較多了解。同時，強震觀測臺站的不斷增多，促使結構抗震動力理論逐步形成。1971年美國圣費爾南多地震的震害，使人們認識到了“持時”的重要性，從而推動了按地震動加速度過程，計算結構反應過程的動力法的研究。隨后，美國學者極力主張采用動力法進行結構地震反應分析，從此開始了時程分析法階段的全盛時期。時程分析法的產生將抗震計算理論由等效靜力分析進入直接動力分析。鑒于其求取的是地震反應的時間歷程，致使人們可以因此獲得更多的反應信息，有助于作出更好的抗震設計，被認為是結構動力反應分析的精確方法。
時程分析法全面反映了地震動強度、頻譜特征與持續時間的三要素，記錄了結構隨時間變化的整個地震過程中的反應值，直接考慮構件與結構彈塑性特性，可以直接找出結構薄弱環節，以便控制在罕遇地震作用下的結構彈塑性反應，防止房屋倒塌的產生。并且可以給出結構隨時間變化的反應時程曲線，由此可以找出各構件出現塑性鉸的順序，判別結構破壞機理，即在工程機構抗震實際中可以更真實地描述結構地震反應，校正與補充反應譜法分析的誤差與不足。
這一階段的抗震研究是大量地震資料的積累和結構抗震試驗結果分析得來。抗震試驗越來越得到研究者的重視。各類天然地震試驗與人工結構抗震靜力試驗仍得到廣泛應用。與此同時，結構抗震動力試驗發展并廣泛應用起來。
這一階段的抗震設計準則是考慮多種使用狀態和安全的概率保證的準則，并提出了“抗震概念設計”的思想。
4.1.2 抗震設計現狀
地震的不確定性使得建筑抗震研究設計變得繁冗和復雜。而采用何種方法和理論才能準確把握結構在中小地震，甚至罕遇地震下的動力性能，以望盡可能的來減少地震所帶來的災害和損失，成為全球科學家和土木工作者為之奮斗的事業。與此同時，抗震設防標準以及設計方法的合理性也在不斷的經受強烈地震的驗證。