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建筑结构动力学：从理论到实践的跨越 书名： 建筑结构动力学：从理论到实践的跨越 作者： 李明 教授，王芳 博士 出版社： 科技文献出版社 出版时间： 2023年10月 ISBN： 978-7-5121-0123-4 --- 内容简介 本书深入探讨了建筑结构在地震、风荷载及其他动态荷载作用下的动力响应规律，旨在为结构工程师、土木工程专业学生和研究人员提供一套系统、深入且具有实用指导意义的理论框架和工程应用方法。全书结构严谨，内容全面，覆盖了从基础理论推导到复杂工程实例分析的各个层面。 第一部分：结构动力学基础 本部分奠定了全书的理论基石，详细阐述了单自由度、多自由度系统的振动理论。 第1章 结构动力学概述与基本概念： 界定了结构动力学的研究范围和重要性，特别是其在现代抗震设计中的核心地位。引入了结构的基本动力参数：质量、刚度、阻尼。 第2章 单自由度系统自由振动与强迫振动： 详细推导了无阻尼和有阻尼单自由度系统的运动微分方程，并求解了简谐荷载作用下的稳态响应。重点分析了频率响应函数、共振现象及其对结构安全的影响。 第3章 多自由度系统：模态分析与自由振动： 扩展到更接近实际工程的多自由度体系。核心内容是特征值问题的求解，推导出系统的固有频率和振型（主振型）。对正交性概念进行了详尽的数学证明和物理意义阐释。 第4章 多自由度系统的强迫振动与响应分析： 基于模态叠加法，系统阐述了如何利用模态解耦来简化复杂系统的动力响应分析。详细讨论了模态参与系数在地震响应计算中的作用。 第二部分：阻尼理论与系统识别 本部分聚焦于结构阻尼的复杂性及其在实际工程中的量化处理，并引入了现代系统识别技术。 第5章 阻尼理论的深入探讨： 超越传统的粘滞阻尼模型，系统梳理了瑞利阻尼、质量比例阻尼和刚度比例阻尼的适用条件。引入了更符合实际的能量耗散模型（如滞回阻尼），并讨论了不同阻尼类型对结构动力特性的影响。 第6章 随机振动理论与峰值因子： 面对非平稳或随机的动态荷载（如风荷载、地面运动），本章介绍了平稳随机过程理论。推导了系统的均方根响应，并重点讲解了峰值因子（Peak Factor）在确定设计荷载中的应用。 第7章 结构动力系统识别： 介绍了从实测振动数据中反演结构动力参数的方法。详细讲解了频域识别法（如峰值频响函数法）和时域识别法（如自回归模型AR/ARIMA），并讨论了数据噪声对识别结果的敏感性。 第三部分：地震工程与反应谱分析 本部分是本书的工程核心，将理论知识直接应用于抗震设计规范的理解和实施。 第8章 地震动特性与场地效应： 分析了地震波的生成机理、传播特性及不同地质条件（场地类别）对地面运动加速度谱的影响。引入了场地修正系数的推导依据。 第9章 反应谱理论与应用： 反应谱是地震工程的基石。本章详细推导了单自由度体系的反应谱方程，并讨论了包络反应谱的构造方法。深入分析了规范中设计的“设计反应谱”与“实际反应谱”之间的关系与差异。 第10章 模态反应谱分析法（Modal Response Spectrum Analysis）： 详细介绍了结构在多向地震输入下的模态反应谱分析步骤，包括地震作用下的模态组合方法（SRSS、CQC方法）及其适用条件。本章通过具体算例演示了如何根据规范确定结构的地震作用效应。 第11章 结构抗震性能化设计基础： 介绍了超越传统基于力的设计的思想，探讨了基于性能的抗震设计（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）的基本框架，包括性能目标、需求参数的确定。 第四部分：先进动力分析方法与应用 本部分涵盖了非线性分析和特定动力问题的处理技术，面向高层、超高层及复杂结构的设计挑战。 第12章 非线性动力分析基础： 阐述了材料和几何非线性对结构动力响应的影响。详细介绍了显式积分法和隐式积分法在求解非线性运动方程中的数值技巧，重点讨论了收敛性、稳定性和计算效率的平衡。 第13章 结构隔震与减震技术： 详细介绍了被动控制技术。重点分析了隔震系统（如铅芯橡胶支座LRB、高阻尼橡胶支座HDRB）的等效动力模型和设计参数选取。讨论了粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器的耗能机理及其在多层结构中的布置优化。 第14章 风振分析与预测： 专门针对风荷载的动态特性。介绍了风荷载的脉动性和阵风效应，并详细阐述了静力等效法、模态法和非线性时程法的应用场景。对超高层建筑的气动稳定性（如抖振、扭转颤振）进行了初步探讨。 第15章 计算机辅助分析与软件应用： 结合主流有限元软件（如SAP2000, ETABS），通过实际工程案例，指导读者如何正确地在软件中输入动力参数、定义激励荷载、设置分析步长以及解读复杂的动力分析报告。 本书特点 1. 理论与工程的紧密结合： 每一章节的理论推导后，均配有详尽的工程实例或规范条款的解读，确保读者能将理论知识有效转化为工程实践能力。 2. 内容覆盖全面深入： 从一维的自由振动到三维的非线性时程分析，从经典反应谱法到现代性能化设计理念，覆盖了结构动力学教学和工程实践的主流内容。 3. 数学表达严谨精确： 全书的数学推导逻辑清晰，公式表达准确无误，为研究人员提供了坚实的理论基础。 4. 注重实际应用挑战： 重点讨论了阻尼的复杂性、随机荷载的处理以及非线性分析中的数值稳定性问题，直面工程实践中的难点。 本书适合土木工程、结构工程、地震工程等相关专业的高年级本科生、研究生作为教材或参考书，同时也是一线结构工程师、抗震设防研究人员不可或缺的工具书。
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