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《工程结构动力学与抗震设计》 本书深入探讨了工程结构在动态载荷作用下的响应，特别是地震等随机振动对建筑物产生的复杂影响。全书围绕结构动力学理论、动力分析方法以及基于这些理论的抗震设计策略展开，旨在为土木工程师、结构工程师以及相关领域的研究人员提供一套全面而系统的知识体系。 第一部分：结构动力学基础 本部分首先回顾了必要的数学与力学基础，包括线性代数、微分方程和弹性力学中的基本概念，为后续的动力学分析奠定坚实的理论基础。随后，详细介绍了单自由度体系（SDOF）的动力响应，包括自由振动、受迫振动、阻尼振动及其在不同激励下的行为。在此基础上，引入多自由度体系（MDOF）的概念，阐述了质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的组建原理，并深入讲解了模态分析的核心思想，包括固有频率、固有振型以及它们在描述结构动力特性中的重要作用。本部分还将介绍不同类型的动力激励，如简谐激励、脉冲激励以及更具实际意义的随机激励，并初步介绍如何分析结构在这些激励下的响应。 第二部分：结构动力分析方法 本部分将重点介绍求解结构动力响应的各种数值方法。首先，详细讲解了直接积分法，包括中心差分法、Newmark-β法和HHT-α法等，分析它们在处理非线性问题时的优缺点以及适用范围。随后，深入探讨了模态叠加法，阐述如何利用模态分析的结果来计算结构的动力响应，以及该方法在结构动力分析中的优势和局限性。针对复杂工程问题，本书还将介绍频率域分析方法，包括响应谱法和功率谱密度法，以及它们在地震工程和振动控制领域的应用。对于大规模复杂结构，还将介绍有限元方法在结构动力分析中的应用，包括单元建立、方程组装以及求解流程，并简要提及一些高级的有限元技术，如降阶模型和模型修正。 第三部分：抗震设计原理与实践 本部分将理论分析与实际工程应用相结合，重点关注如何将结构动力学知识应用于抗震设计。首先，回顾了地震动特性的研究进展，包括地震波的传播机理、场地效应以及地震动参数（如峰值加速度、反应谱）的定义和意义。随后，详细介绍了基于性能的抗震设计理念，包括不同设防目标下结构的性能要求。本书将深入讲解地震作用下的内力与位移分析，包括静力弹塑性分析方法和动力弹塑性分析方法的原理与应用。在此基础上，将详细阐述各种抗震设计策略，包括抗震构造措施、减震和隔震技术。具体而言，将介绍如何通过合理的结构布置、构件设计和连接方式来提高结构的延性与耗能能力。同时，还将深入探讨隔震支座、阻尼器等主动和被动减震装置的工作原理、选型原则及其在工程中的实际应用案例。最后，将通过多个典型工程案例，展示如何将本书所学的理论和方法应用于实际建筑和基础设施的抗震设计中，并分析这些案例在设计理念、分析方法和技术应用上的特点。 第四部分：特殊结构与现代技术 本部分将拓展到一些特殊结构类型及其相关的动力学问题，并介绍当前工程结构抗震设计领域的前沿技术。首先，将讨论桥梁、高层建筑、地下结构等特殊工程结构的动力特性分析，以及它们在地震作用下的潜在脆弱性。随后，将介绍一些现代化的振动控制技术，包括主动控制、半主动控制和被动控制系统，以及它们在减小结构地震响应方面的原理和应用。此外，还将简要介绍基于人工智能和机器学习的结构健康监测与损伤评估技术，以及它们在提高结构安全性方面的潜力。最后，本书还将展望未来工程结构抗震设计的发展趋势，包括新材料的应用、智能结构的开发以及可持续发展理念在抗震设计中的体现。
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