Response Control and Seismic Isolation of Buildings pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Routledge

作者:Higashino, Masahiko (EDT)/ Okamoto, Shin

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2006-10

价格:$ 237.30

装帧:HRD

isbn号码:9780415366236

丛书系列:

图书标签:

地震工程
结构抗震
隔震技术
振动控制
建筑结构
抗震设计
结构动力学
工程结构
地震反应
隔震系统

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具体描述

This state of the art report from an international task group (TG44) of CIB, the International Council of Building Research Organisations, presents a highly authoritative guide to the application of innovative technologies on response control and seismic isolation of buildings to practice worldwide. Many countries and cities are located in earthquake-prone areas making effective seismic design a major issue in structural engineering. Reassuringly, structural response control and seismic isolation have advanced remarkably in recent years following numerous studies internationally. Several major conferences have been held and reports have been written but little has been issued on the application of the technologies to good structural engineering practice. Plugging that gap, "Seismic Control and Seismic Isolation of Buildings" presents researchers in structural engineering (dynamics) and construction management with up-to-date applications of the latest technologies.

现代建筑的韧性与未来：结构动力学的前沿探索本书深入剖析了当代土木工程领域中至关重要的结构动力学分支，聚焦于如何增强建筑物在复杂荷载作用下的安全性和可维护性。它并非直接探讨“响应控制”或“隔震技术”在特定建筑应用中的细节，而是构建了一个理解和分析结构非线性动态响应的宏大理论框架，为更先进的抗震和减震策略奠定坚实的数学和物理基础。第一部分：结构动力学的基本原理与挑战本部分从经典的牛顿第二定律和欧拉-伯努利梁理论出发，推导出离散化结构动力学方程的经典有限元方法（FEM）的建立过程。重点阐述了如何准确地对复杂结构进行建模，特别是针对高层和超高层建筑中常见的材料非线性和几何非线性问题。随机振动理论与荷载建模：详细介绍了地震动（地面运动）的概率模型，如布朗运动、泊松过程以及Kanda-Housner模型，并将其转化为结构分析中的输入荷载。这部分侧重于如何量化不确定性，为后续的性能化设计提供概率依据，而非直接介绍被动或主动控制装置的部署。非线性分析的数值方法：探讨了求解强非线性微分方程组的数值积分技术，包括中心差分法、Newmark-$eta$法以及更精确的隐式积分方案。强调了时间步长的选择对计算稳定性和精度的影响，尤其是在材料屈服和接触面开启/关闭的瞬态响应分析中。模态分析的局限性与超越：虽然模态分析（特征值问题求解）是线性分析的基石，本书也深入探讨了其在识别结构真实非线性行为时的局限性。在此基础上，引入了基于能量耗散率和频率响应函数（FRF）的参数识别方法，用于评估实际结构损伤状态，这是一种纯粹的结构识别技术，区别于控制系统的反馈机制。第二部分：先进结构体系的性能评估与优化本部分将视角从基础理论转向复杂的工程应用背景，关注于如何通过优化材料配置和几何布局来提升建筑结构的整体韧性（Resilience），特别是当结构遭受极端荷载时，其恢复能力和功能保持能力。性能化设计（Performance-Based Engineering, PBE）的理论基础：阐述了PBE的哲学理念，即超越传统的“安全/不安全”二元判断，转向定义结构在特定强度地震下应达到的性能水平（如：即时使用、生命安全、预防倒塌）。这部分内容聚焦于性能指标（如位移角、层间剪力需求）的定义，而非具体的减震技术应用。构件损伤模型：详细推导了混凝土和钢材在往复荷载作用下的滞回模型。重点研究了基于能量耗散的损伤本构关系（如日辉模型、Park-Ang模型），这些模型用于预测构件寿命和疲劳累积，是评估结构长期可靠性的核心。先进材料在结构工程中的潜力：探讨了超高强度混凝土（UHPC）和形状记忆合金（SMA）等新型材料的力学特性，以及它们如何影响结构的承载力和变形能力。分析侧重于这些材料本身的本构关系和宏观力学响应，而不是将它们作为主动控制系统的执行器。第三部分：动态系统辨识与结构健康监测（SHM）的理论基础在这一部分，我们将探讨如何通过实际测量数据来理解和预测建筑物的动态行为。这部分技术专注于信息的获取和处理，是所有高级结构控制策略得以实施的先决条件，但内容本身不涉及控制算法的设计。传感器技术与数据采集：介绍了用于结构动态测量的加速度计、应变片和激光测距仪的原理和部署策略。重点是数据的时间同步、噪声抑制和预处理技术，例如数字滤波（卡尔曼滤波、小波变换）在去除环境干扰中的应用。系统辨识理论（System Identification）：深入研究了基于输入-输出数据的模型更新方法。介绍了子空间辨识（Subspace Identification）和频域分解法（Frequency Domain Decomposition, FDD）等先进技术，用于从振动响应数据中精确识别结构的固有频率、阻尼比和振型。这是一种诊断工具，而非干预措施。信息学在结构工程中的应用：探讨了如何将大数据和机器学习的概念引入结构评估。例如，如何利用神经网络对历史地震数据进行模式识别，以预测特定场地下结构的响应峰值，这完全是预测性分析，与实时反馈控制无关。本书的最终目标是为工程师和研究人员提供一套严谨的理论工具，使他们能够深入理解结构在动态荷载下的复杂行为，从而能够更有效地设计出能够适应未来环境挑战的、具有内在韧性的建筑系统。其核心在于深化对结构动力学本身的理解，为所有形式的性能增强策略提供坚实的理论基础。