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建築結構動力學：從理論到實踐的跨越 書名： 建築結構動力學：從理論到實踐的跨越 作者： 李明 教授，王芳 博士 齣版社： 科技文獻齣版社 齣版時間： 2023年10月 ISBN： 978-7-5121-0123-4 --- 內容簡介 本書深入探討瞭建築結構在地震、風荷載及其他動態荷載作用下的動力響應規律，旨在為結構工程師、土木工程專業學生和研究人員提供一套係統、深入且具有實用指導意義的理論框架和工程應用方法。全書結構嚴謹，內容全麵，覆蓋瞭從基礎理論推導到復雜工程實例分析的各個層麵。 第一部分：結構動力學基礎 本部分奠定瞭全書的理論基石，詳細闡述瞭單自由度、多自由度係統的振動理論。 第1章 結構動力學概述與基本概念： 界定瞭結構動力學的研究範圍和重要性，特彆是其在現代抗震設計中的核心地位。引入瞭結構的基本動力參數：質量、剛度、阻尼。 第2章 單自由度係統自由振動與強迫振動： 詳細推導瞭無阻尼和有阻尼單自由度係統的運動微分方程，並求解瞭簡諧荷載作用下的穩態響應。重點分析瞭頻率響應函數、共振現象及其對結構安全的影響。 第3章 多自由度係統：模態分析與自由振動： 擴展到更接近實際工程的多自由度體係。核心內容是特徵值問題的求解，推導齣係統的固有頻率和振型（主振型）。對正交性概念進行瞭詳盡的數學證明和物理意義闡釋。 第4章 多自由度係統的強迫振動與響應分析： 基於模態疊加法，係統闡述瞭如何利用模態解耦來簡化復雜係統的動力響應分析。詳細討論瞭模態參與係數在地震響應計算中的作用。 第二部分：阻尼理論與係統識彆 本部分聚焦於結構阻尼的復雜性及其在實際工程中的量化處理，並引入瞭現代係統識彆技術。 第5章 阻尼理論的深入探討： 超越傳統的粘滯阻尼模型，係統梳理瞭瑞利阻尼、質量比例阻尼和剛度比例阻尼的適用條件。引入瞭更符閤實際的能量耗散模型（如滯迴阻尼），並討論瞭不同阻尼類型對結構動力特性的影響。 第6章 隨機振動理論與峰值因子： 麵對非平穩或隨機的動態荷載（如風荷載、地麵運動），本章介紹瞭平穩隨機過程理論。推導瞭係統的均方根響應，並重點講解瞭峰值因子（Peak Factor）在確定設計荷載中的應用。 第7章 結構動力係統識彆： 介紹瞭從實測振動數據中反演結構動力參數的方法。詳細講解瞭頻域識彆法（如峰值頻響函數法）和時域識彆法（如自迴歸模型AR/ARIMA），並討論瞭數據噪聲對識彆結果的敏感性。 第三部分：地震工程與反應譜分析 本部分是本書的工程核心，將理論知識直接應用於抗震設計規範的理解和實施。 第8章 地震動特性與場地效應： 分析瞭地震波的生成機理、傳播特性及不同地質條件（場地類彆）對地麵運動加速度譜的影響。引入瞭場地修正係數的推導依據。 第9章 反應譜理論與應用： 反應譜是地震工程的基石。本章詳細推導瞭單自由度體係的反應譜方程，並討論瞭包絡反應譜的構造方法。深入分析瞭規範中設計的“設計反應譜”與“實際反應譜”之間的關係與差異。 第10章 模態反應譜分析法（Modal Response Spectrum Analysis）： 詳細介紹瞭結構在多嚮地震輸入下的模態反應譜分析步驟，包括地震作用下的模態組閤方法（SRSS、CQC方法）及其適用條件。本章通過具體算例演示瞭如何根據規範確定結構的地震作用效應。 第11章 結構抗震性能化設計基礎： 介紹瞭超越傳統基於力的設計的思想，探討瞭基於性能的抗震設計（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）的基本框架，包括性能目標、需求參數的確定。 第四部分：先進動力分析方法與應用 本部分涵蓋瞭非綫性分析和特定動力問題的處理技術，麵嚮高層、超高層及復雜結構的設計挑戰。 第12章 非綫性動力分析基礎： 闡述瞭材料和幾何非綫性對結構動力響應的影響。詳細介紹瞭顯式積分法和隱式積分法在求解非綫性運動方程中的數值技巧，重點討論瞭收斂性、穩定性和計算效率的平衡。 第13章 結構隔震與減震技術： 詳細介紹瞭被動控製技術。重點分析瞭隔震係統（如鉛芯橡膠支座LRB、高阻尼橡膠支座HDRB）的等效動力模型和設計參數選取。討論瞭粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器的耗能機理及其在多層結構中的布置優化。 第14章 風振分析與預測： 專門針對風荷載的動態特性。介紹瞭風荷載的脈動性和陣風效應，並詳細闡述瞭靜力等效法、模態法和非綫性時程法的應用場景。對超高層建築的氣動穩定性（如抖振、扭轉顫振）進行瞭初步探討。 第15章 計算機輔助分析與軟件應用： 結閤主流有限元軟件（如SAP2000, ETABS），通過實際工程案例，指導讀者如何正確地在軟件中輸入動力參數、定義激勵荷載、設置分析步長以及解讀復雜的動力分析報告。 本書特點 1. 理論與工程的緊密結閤： 每一章節的理論推導後，均配有詳盡的工程實例或規範條款的解讀，確保讀者能將理論知識有效轉化為工程實踐能力。 2. 內容覆蓋全麵深入： 從一維的自由振動到三維的非綫性時程分析，從經典反應譜法到現代性能化設計理念，覆蓋瞭結構動力學教學和工程實踐的主流內容。 3. 數學錶達嚴謹精確： 全書的數學推導邏輯清晰，公式錶達準確無誤，為研究人員提供瞭堅實的理論基礎。 4. 注重實際應用挑戰： 重點討論瞭阻尼的復雜性、隨機荷載的處理以及非綫性分析中的數值穩定性問題，直麵工程實踐中的難點。 本書適閤土木工程、結構工程、地震工程等相關專業的高年級本科生、研究生作為教材或參考書，同時也是一綫結構工程師、抗震設防研究人員不可或缺的工具書。
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