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出版者:科学出版社

作者:吴和成

出品人:

页数:219

译者:

出版时间:2006-2

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030166715

丛书系列:

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• 系统可靠性
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• 可靠性工程
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• 质量工程
• 可靠性设计

现代土木工程中的结构动力学与抗震设计 本书系统地阐述了土木工程结构在地震、风荷载等动力荷载作用下的响应分析理论、计算方法以及相应的抗震设计原则与技术。内容覆盖了从基础理论到工程实践的多个层面，旨在为结构工程师、科研人员以及相关专业的高年级学生提供一本全面而深入的参考读物。 第一部分 结构动力学基础理论 本部分首先回顾了结构动力学的基本概念和分析框架。我们详细探讨了单自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）系统的振动特性，包括系统的自由振动、等效质量、刚度、阻尼的确定方法。 单自由度系统分析： 重点讲解了在简谐荷载、脉冲荷载及任意荷载作用下SDOF系统的运动方程求解，包括解析解法和数值积分方法。着重分析了系统的固有频率、阻尼比对响应的影响，特别是共振现象的物理机制与控制。 多自由度系统建模与求解： 深入讨论了将复杂结构离散化为MDOF系统的过程，如有限元方法（FEM）在结构动力学中的应用基础。详细介绍了质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建，并着重分析了特征值问题，即如何求解系统的固有振型和固有频率。拉格朗日方程在建立动力方程中的应用被作为核心方法展开讨论。 阻尼理论： 系统的阻尼是结构耗能的关键。本书区分了黏滞阻尼、基于应变的阻尼（如瑞利阻尼）和模态阻尼。通过大量的算例，展示了不同阻尼模型对结构瞬态和稳态响应的实际影响。 第二部分 动力荷载的特性与建模 动力荷载是结构抗震设计的核心输入。本部分聚焦于地震动和风荷载的随机性与时变性。 地震工程基础： 从地震学的角度出发，介绍了地震波的产生、传播机制以及场地效应。重点讲解了反应谱理论（Response Spectrum Analysis）的推导与应用，包括如何利用设计反应谱来估计结构的最大反应，这被视为工程实践中最常用的方法之一。同时，也探讨了基于时程分析（Time History Analysis）的优势与适用场景。 地震动模拟与合成： 鉴于实际地震记录的局限性，本书提供了生成具有特定场地的、符合规范要求的合成地震记录的方法。包括傅里叶谱法和随机过程模型，如布朗运动模型在模拟地面运动中的应用。 风荷载分析： 针对高层建筑和桥梁，详细分析了风速的时变性和湍流特性。介绍了风洞试验数据在确定结构受风荷载系数中的作用，以及风致颤振、抖振等空气动力学不稳定性现象的判别标准。 第三部分 结构抗震分析方法 本部分是理论与工程实践的结合点，详细阐述了用于评估结构抗震性能的各种分析技术。 模态分析与模态叠加法： 这是线性动力分析的基石。详细说明了如何通过模态分析提取结构的振动特性，并利用模态叠加法有效计算总响应，强调了有效模态参与系数的选择标准。 非线性动力分析： 认识到结构在强震下必然进入非线性范围，本书投入大量篇幅讨论了非线性分析。包括材料本构模型的选择（如钢筋混凝土的塑性铰模型、钢材的弹塑性模型），以及求解非线性方程组的牛顿法、修正牛顿法和线搜索技术。 性能化抗震设计（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）： 介绍了一种前沿的设计范式。PBEE超越了传统的基于力的设计，转向基于性能目标（如控制损伤、保证使用功能）。详细解释了需求与提供能力的评估方法，如推覆分析（Pushover Analysis）在确定结构的延性储备和破坏顺序中的作用。 第四部分 抗震设计与减隔震技术 理论分析最终服务于工程设计。本部分面向工程应用，介绍了先进的抗震设计策略。 抗震设计原则： 阐述了“强柱弱梁”、“良好抗扭能力”等基本抗震设计哲学。结合现行规范（如Eurocode 8, ASCE 7等先进规范的理念），讲解了如何通过截面设计和节点细节来保证结构在受力过程中的可塑性和延性耗能能力。 结构抗震构造措施： 针对钢结构、钢筋混凝土结构和砌体结构的具体抗震构造要求进行了深入的图解说明，例如箍筋的加密区、剪力墙的配筋要求等。 被动控制技术： 系统介绍了两种主要的被动控制策略： 隔震技术（Seismic Isolation）： 详细分析了不同类型隔震支座（如铅芯橡胶支座LRB、高阻尼橡胶支座HDRB）的工作机理、非线性建模，以及如何通过增大结构基本周期来减小地震输入能量。 消能减震技术（Energy Dissipation Devices）： 讨论了黏滞阻尼器、屈服型金属阻尼器等装置在耗散结构振动能量中的效率与布置策略。分析了将这些装置与主体结构耦合并进行优化设计的过程。 全书的特点是理论深度与工程实例紧密结合，穿插了大量的数学推导和实际工程案例分析，力求使读者不仅理解“如何计算”，更能领悟“为何如此设计”。附录部分提供了常用的结构动力学求解算法的伪代码示例。

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这本书的行文风格简直是一场语言的盛宴，作者的文字功底深厚，将原本可能枯燥晦涩的理论知识，描绘得生动而富有画面感。我发现，作者擅长使用精妙的比喻和恰到好处的类比，将那些抽象的概念具象化，使得即便是初次接触该领域的读者，也能迅速捕捉到核心要义。比如，在阐述某个复杂模型时，作者引用了一个日常生活中常见的场景作为引子，瞬间拉近了与读者的距离，让人感觉仿佛是老友在耳边娓娓道来，而非冷冰冰的教科书陈述。这种叙事手法的高超之处在于，它既保持了学术的严谨性，又极大地降低了阅读的门槛，让知识的吸收过程变成了一种愉悦的探索之旅。阅读的流畅感是如此之好，让人难以停下，总想一口气读到下一章的精彩转折。

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从实用操作性的角度来看，这本书的价值同样不可估量。它不仅停留在高深的理论层面，更注重如何将这些理论转化为可操作的实践指导。书中对于方法论的论述，详尽到了每一个步骤的参数设定和注意事项，其细致程度令人惊叹。我注意到，很多专业书籍在介绍具体方法时往往虎头蛇尾，但在本书中，即便是最复杂的操作流程，也被拆解成了清晰、易于执行的模块。附录中包含的案例分析也极具代表性，它们仿佛是现实世界问题的缩影，读者可以对照书中的步骤，一步步推演，直到得出与书本案例相符的结论，这种“手把手”的教学模式极大地增强了读者的信心和实战能力，让理论知识真正走出了书本，步入了解决实际问题的轨道。

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这本书的理论框架构建得极其扎实和宏大，它不仅仅是对现有知识的简单罗列和总结，更像是一张精密绘制的知识地图。作者似乎将整个研究领域进行了彻底的解剖，然后按照一种最符合认知规律的方式重新组装起来。我特别欣赏其中关于概念溯源和演进脉络的梳理，它清晰地展示了某一理论是如何从萌芽状态一步步发展到如今的成熟形态，其中穿插的那些关键历史节点和思想的碰撞，都使得理解不再停留在“是什么”，而是深入到“为什么会是这样”。这种深度挖掘的视角，让读者能够建立起一个全局性的认知体系，而不是只见树木不见森林。读完之后，我感觉自己对整个领域都有了一种“了如指掌”的概览能力，那种体系化的知识冲击感，是其他零散资料难以比拟的。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那深沉的藏蓝色调，配上烫金的标题字体，散发出一种严谨而又内敛的学术气息。光是拿到手里，就能感受到那种沉甸甸的质感，仿佛里面蕴含着无数经过时间考验的真知灼见。内页的纸张选择也十分考究，触感细腻，字迹清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。这种对细节的极致追求，无疑为内容的深度和专业性奠定了坚实的基础。我尤其欣赏其章节的排版布局，逻辑层次分明，小标题的设置既能准确概括内容，又不失启发性，引导读者一步步深入探讨复杂的主题。这种用心打磨的物理形态，本身就是对阅读体验的一种尊重与提升，让人在翻阅过程中，就不由自主地进入一种专注的状态，期待着知识的缓缓开启。

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这本书的创新性思维在章节的讨论部分体现得淋漓尽致，这绝不是一本墨守成规的参考书。作者似乎毫不避讳地挑战了一些既有的传统观点，并以令人信服的数据和严密的逻辑链条，提出了令人耳目一新的替代性解释或改进方案。我尤其关注到作者在探讨边界条件和局限性时的坦诚态度，这反而是最能体现其科学精神的地方——承认知识的边界，并在此基础上进行突破。这种批判性思维的引导，激发了我本人在阅读过程中不断地进行反思和质疑，促使我主动去思考“如果换一种角度会如何？”这种互动性极强的阅读体验，远胜过被动接受信息。这本书更像是一个思想的催化剂，而非简单的信息传递者。

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