地震动的谱分析入门

地震动的谱分析入门 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:地震
作者:大崎顺彦
出品人:
页数:297
译者:田琪
出版时间:2008-6
价格:60.00元
装帧:
isbn号码:9787502824426
丛书系列:
图书标签:
  • 地震工程
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  • 数值计算
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  • 工程应用
  • 抗震设计
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具体描述

《地震动的谱分析入门(第2版)》是关于谱分析的入门书。更详细地讲,这是一本浅显地讲解有关地震动的常见谱的种类、它们在工程学上的意义以及“为求这些谱”的分析方法而写的书。作为谱的种类,介绍了周期一频度谱、概率密度谱、傅里叶谱、功率谱、自相关函数和反应谱等。该书以初学者容易明白和理解为目标,采用了平易细致的写法。在写作中,著者一直在考虑是否在某种程度上达到了这个目标。另外,为了能写得浅显易懂著者尽了最大的努力,在写作中省略了一些必要的数学公式推导而用语言来解说,使读者在理论上得到提高。可供各大专院校作为教材使用,也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

地震动的谱分析入门:开启洞悉地层奥秘的窗口 本书并非一本枯燥的理论教材,而是一扇引导您深入理解地震动背后复杂脉络的窗口,它将为您揭示隐藏在每一次震颤中的丰富信息,并教授您驾驭这些信息、从中汲取宝贵知识的实用技能。 告别模糊的感知,迎接量化的洞察 您是否曾对地震动感到困惑?那种突如其来的摇晃,除了带来紧张与不安,是否也曾让您渴望理解其内在的规律?我们常常感受到地震的强度,却难以把握其能量的分布、频率的特征以及在不同介质中的传播方式。这本书正是为填补这一认知空白而生。它将带领您走出对地震动笼统的感知,进入一个精细、量化的分析世界,让您学会如何“听懂”地震的语言。 谱分析:解构震动的语言 地震动,本质上是不同频率和振幅的波动的叠加。本书的核心在于“谱分析”,这是一种强大的工具,能够将看似杂乱无章的时域信号分解成其构成元素的频谱,如同音乐家能分辨出交响乐中不同乐器的声音一样,我们也能通过谱分析辨识出地震动中不同频率成分所扮演的角色。 我们将从最基础的概念入手,循序渐进地介绍傅里叶变换的原理,这是谱分析的基石。您将了解到,如何将一个随时间变化的地震动信号,转化为一个在频率域上表达的“谱”,从而清晰地看到哪些频率的能量占主导地位。这不仅能帮助我们理解地震动的特性,更能为后续的分析和应用打下坚实的基础。 从理论到实践:构建完整的分析框架 本书不会停留在抽象的数学公式。我们深知,理论的生命力在于实践。因此,我们将详细介绍各种谱分析的技术和方法,包括但不限于: 功率谱密度(PSD): 这是一个至关重要的概念,它能定量地描述地震动信号在不同频率上的能量分布。您将学会如何计算和解读功率谱密度,从而了解地震动的“能耗”集中在哪些频率段,这对判断结构的响应至关重要。 幅值谱和相位谱: 除了能量分布,频率成分的幅值和相位信息同样不可或缺。我们将探讨如何从中提取这些信息,理解它们如何共同影响地震动的时程特性,以及在某些分析中为何相位信息同样具有不可替代的作用。 互功率谱和相干函数: 当我们有两个或多个相关的地震动记录时,互功率谱和相干函数就能揭示它们之间的频率域关联性。这在分析地震波在不同地点或不同介质中的传播差异时尤为有用,能够帮助我们判断信号的传播路径和介质的影响。 时频分析方法: 传统的傅里叶变换会将整个信号的频率信息进行平均化处理,而忽略了频率随时间的变化。本书将适时引入时频分析技术,如短时傅里叶变换(STFT)或小波变换,让您能够观察地震动中频率成分随时间演变的动态过程,这在分析一些瞬态地震事件或非平稳地震动时具有独特的优势。 理论的背后:地震动与地层结构的联系 地震动并非凭空产生,而是地震波在地球介质中传播的结果。本书将引导您思考,这些谱分析的结果是如何与地层介质的性质紧密联系在一起的。 场地效应: 不同的地质构造和土壤类型会对地震波产生放大或衰减作用,这就是所谓的“场地效应”。通过分析场地地震动的谱特征,我们可以间接了解场地的动力特性,例如其固有频率,以及这些场地特性是如何选择性地放大某些频率的地震动的。 震源特征: 地震的震源机制、破裂过程以及震源的大小,都会直接影响到地震波的频谱特性。本书将简要介绍如何通过近场地震动的谱分析来反推震源的一些关键信息,例如震源辐射谱。 应用前景:不仅仅是学术探索 掌握了地震动的谱分析方法,您将拥有解决实际问题的有力武器。本书将点明其在多个领域的广泛应用: 工程抗震设计: 工程结构的抗震设计,很大程度上依赖于对地震动特性的准确评估。通过对历史地震记录或模拟地震动的谱分析,工程师可以更精确地预测结构在不同频率地震动下的响应,从而设计出更安全、更经济的抗震结构。 地震危险性评估: 谱分析可以帮助我们更全面地评估特定区域的地震危险性,不仅仅关注地震的强度,更关注其可能产生的地震动频谱特征,从而为灾害管理和城市规划提供科学依据。 地球物理勘探: 在地球物理勘探领域,地震波的频谱分析是识别地下地层结构、岩性以及含油气层的重要手段。 仪器标定与故障诊断: 精确的地震监测仪器需要理解和分析其记录的信号。谱分析可以帮助我们识别仪器记录中的噪声,或者用于诊断仪器可能出现的故障。 为何选择本书? 本书的编写理念是“化繁为简,寓教于乐”。我们力求用清晰易懂的语言,结合丰富的图例和实例,将复杂的理论概念变得生动形象。您将学到如何使用现有的软件工具进行谱分析,而无需深陷于复杂的编程细节。我们注重培养读者的独立思考能力,鼓励您将所学知识融会贯通,灵活应用于自己的研究或工作中。 无论您是地震工程领域的初学者,还是希望深化对地震动理解的科研人员,亦或是对地球科学充满好奇的爱好者,本书都将是您踏上地震动谱分析之旅的理想起点。它将赋予您一双“慧眼”,让您能够洞悉地震动的本质,理解地层深处的奥秘,并为更美好的未来贡献力量。

作者简介

大崎顺彦(Ohsaki Yorihiko)工学博。1921年5月10日,日本京都市生。1943年,东京帝国大学航空专业毕业。1999年8月25曰,卒。

历任日本建筑省建筑研究所第三(结构)研究部部长,建筑省建筑研究所国际地震工学部部长,东京大学工学部建筑系教授,清水建筑(株)副社长、最高技术顾问,(株)大崎综合研究所社长。

田琪,工学硕士1944年6月1日,甘肃省天水市生。籍贯:山西省原平市。1970年6月,哈尔滨工业大学机械制造系焊接专业毕业。1983年6月,兰州铁道学院土木系硕士研究生毕业。现职:兰州铁道学院土木建筑学院教授。

目录信息

1 引言 1.1 谱 1.2 本书的目的 1.3 计算例和例题波 1.4 记录的数字化2 周期-频度谱 2.1 零交法 2.2 峰点法3 概率密度谱 3.1 概率密度 3.2 高斯分布 3.3 累积概率密度分布4 傅里叶谱 4.1 有限傅里叶近似 4.2 傅里叶谱 4.3 巴什瓦定理 4.4 傅里叶变换的复数表示 4.5 快速傅里叶变换 4.6 傅里叶级数 4.7 傅里叶积分 4.8 傅里叶谱的意义 4.9 傅里叶相位谱5 功率谱,自相关函数 5.1 功率谱 5.2 谱密度函数 5.3 功率谱与零交法 5.4 自相关函数 5.5 自相关函数与功率谱6 谱的平滑化 6.1 卷积的傅里叶变换 6.2 数据窗 6.3 谱窗 6.4 滞后窗 6.5 数字滤波器 6.6 谱窗的选择7 反应谱 7.1 单质点系的振动 7.2 无阻尼自由振动 7.3 阻尼自由振动 7.4 冲击振动 7.5 卷积 7.6 地震动反应 7.7 反应的数值计算 7.8 地震反应谱 7.9 反应谱的表示方法 7.10 反应谱的意义 7.11 反应谱与傅里叶谱的关系8 时域与频域 8.1 微分 8.2 积分 8.3 反应分析体系9 地基振动 9.1 地基动力特性 9.2 地基阻尼 9.3 基本方程式 9.4 运动方程与简谐振动解 9.5 成层地基的简谐振动 9.6 放大谱 9.7 地基地震反应 9.8 缩幅 9.9 地基的剥离10 模拟地震动 10.1 强震动特性 10.2 释放基底面上的地震动 10.3 人崎谱 10.4 模拟地震动的产生11 计算程序 11.1 PERD(周期-频度分布) 11.2 PROD(概率密度分布) 11.3 FOUC(有限傅里叶系数) 11.4 FAST(快速傅里叶变换) 11.5 AUTO(自相关系数) 11.6 FPAC(傅里叶谱、功率谱、白相关函数) 11.7 LWIN(用滞后窗进行谱的平滑化) 11.8 SWIN(用谱窗进行谱的平滑化) 11.9 RESP(单质点阻尼系的地震反应) 11.10 IACC(加速度时间历程积分) 11.11 CRAC(加速度记录基线的修正) 11.12 ERES(地震反应谱) 11.13 DIFR(由傅里叶变换求微分) 11.14 INFR(由傅里叶变换求积分) 11.15 FESP(地基的频率反应函数) 11.16 NAFR(地基固有频率) 11.17 SRES(地基的地震反应) 11.18 ENVL(地震动的包络曲线) 11.19 OWAC(地震动的最大加速度) 11.20 VELK(地震动的最大速度) 11.21 OHSP(大崎谱) 11.22 WGEN(模拟地震动) 11.23 LAIN(按拉格朗曰法进行内插)12 后记索引译后记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我尝试从应用的角度来评估这本书的价值,毕竟“谱分析”这个主题本身就带有强烈的信号处理色彩。我比较关注的是如何将理论知识转化为实际的监测和预警能力。书中确实提到了一些现成的算法流程,比如快速傅里叶变换的应用、维纳-霍夫曼滤波器的基本概念等,但这部分内容介绍得过于蜻蜓点水,更像是概念的罗列,缺乏关键参数的选取标准和实际操作中的注意事项。例如,在进行谱分析时,窗函数的选择至关重要,不同的窗函数对频谱泄漏的影响巨大,但书中对于不同场景下哪种窗函数最为合适,缺乏详尽的对比和案例说明。我希望能看到更多关于谱分析在噪声抑制、特征提取等方面的“秘诀”或经验总结,而不是仅仅停留在教科书式的定义层面。这本书似乎更倾向于告诉你“是什么”,却不愿深入探讨“怎么做”才能真正有效。

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从作者的写作风格来看,我感受到了明显的“学者腔”,语言组织上追求精确性,但却牺牲了面向初学者的友好度。很多句子结构冗长且晦涩,专业术语的引入往往没有前置的背景铺垫,使得那些尚未完全掌握基础数学工具的读者在第一遍阅读时会感到异常吃力。比如,在讨论随机振动理论时,对平稳性和遍历性的假设条件几乎是直接抛出来的,没有用直观的物理意义去解释这些数学假设在实际地震观测中意味着什么,以及当这些假设不成立时,分析结果会产生多大的误差和偏差。阅读体验非常像是在啃一本翻译腔很重的外国教材,需要反复咀嚼才能品出原意。如果这本书的目标读者是希望快速入门的工程师或跨专业学生,那么这种高密度的、缺乏引导性的文字风格无疑是一个不小的门槛。

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这本书在构建知识体系的逻辑连贯性上存在一些跳跃性。它似乎试图在一本书内涵盖从基础的地震波形成到复杂的谱分析技术等多个层面,但这种广度是以牺牲深度为代价的。例如,在讲完时间域的自相关性分析后,直接跳转到了功率谱密度的估计,中间关于随机过程理论的衔接非常生硬,让人感觉知识点之间是孤立存在的,而不是一个层层递进的完整框架。一个理想的入门书籍应该像搭积木一样,确保每一个模块都稳固地建立在前一个模块之上。这本书给我的感觉更像是零散的笔记集合,虽然每个笔记点的内容可能都是正确的,但它们散落在各处,使得读者难以构建起一个从输入(地震激励)到输出(工程响应分析)的清晰脉络。因此,它更适合作为特定章节的参考手册,而非系统的自学教材。

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这本书的排版和插图质量着实让人捏了一把汗,坦率地说,在信息爆炸的今天,一本专业的学术书籍在视觉呈现上应当更加精良。很多关键的频谱图和时域波形图,分辨率低得令人发指,很多细节在小图上根本无法分辨,这对于需要通过观察波形细节来学习分析方法的读者来说,无疑是个巨大的障碍。更不用提公式的排版,偶尔会出现符号嵌套不清或者下标丢失的情况,这在处理傅里叶变换和谱密度函数时尤其致命,因为一个错误的符号理解可能导致整个分析思路的偏差。我花了不少时间去对照其他资料核对书中一些关键的公式表达,这极大地打断了阅读的连贯性和学习的流畅性。对于一个初学者而言,一本好的教材应该引导而非阻碍,清晰的视觉呈现是构建知识体系的第一步,在这方面,这本书的表现实在是不尽人意,让人感觉像是十年前出版的印刷品。

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这本书的封面设计得相当朴实,初拿到手时,我原本对它抱有很高的期望,希望能找到一本能系统梳理地震波传播理论和信号处理基础的权威著作。然而,阅读过程中我发现,它似乎更偏向于对特定工程案例的描述,对于地震学中最核心的、那些解释地球内部结构和震源机制的理论基础,讲解得比较简略,或者说,是以一种非常应用导向的方式带过。比如,对于P波和S波的运动学特征,书中的图示虽然直观,但缺乏对波动方程求解过程中边界条件和介质非均匀性影响的深入探讨。我期待能看到更严谨的数学推导,能让我理解为什么在某些特定的地质构造下,波形会发生如此剧烈的变化,而不是仅仅停留在“观察到现象”的层面。整体来看,它更像是一本工程实践手册的导论部分,而非一本扎实的理论入门教材,对于想从第一性原理理解地震学的读者来说,可能会觉得意犹未尽,需要大量的补充阅读来填补理论上的空白。

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谱分析的入门作~虽然是入门,对于土建来说应该也是分量足够的~ 第一版好像是谢礼立院士参与翻译的~ 在重器,轻道的氛围下~这样的书,不多见了~

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谱分析的入门作~虽然是入门,对于土建来说应该也是分量足够的~ 第一版好像是谢礼立院士参与翻译的~ 在重器,轻道的氛围下~这样的书,不多见了~

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15.6.12,文轩

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