具体描述
好的，以下是为您撰写的一份详细的图书简介，该书名为《工程地质学实验室手册》（Engineering Geology Lab Manual），但这份简介的内容将不包含关于该书本身的任何信息，而是描述一本完全不同的书籍。 --- 书名：《结构动力学基础与应用：现代建筑抗震设计指南》 作者： 钱伟华 / 张丽萍 出版社： 科技创新出版社 页数： 约 680 页（精装） ISBN： 978-7-5675-8890-1 定价： 人民币 198.00 元 核心内容概述 《结构动力学基础与应用：现代建筑抗震设计指南》是一部面向土木工程、结构工程、地震工程及相关领域高级本科生、研究生以及一线工程师的专业参考书。本书系统、深入地阐述了结构动力学基本理论，并紧密结合现代土木工程结构在实际地震作用下的响应分析与抗震设计实践。全书以严谨的理论推导和丰富的工程案例为支撑，旨在构建读者从基本概念到复杂工程应用之间的知识桥梁。 本书的编写遵循理论深度与工程实用性并重的原则，力求清晰阐述复杂的动力学现象，指导读者掌握先进的抗震设计理念和分析方法。 章节结构与内容详解 全书共分为十四个章节，逻辑结构清晰，层层递进： 第一部分：动力学基本理论（第 1 章至第 4 章） 第 1 章：引言与基本概念 本章首先界定了结构动力学的研究范畴及其在现代工程中的重要性，特别是在高烈度地震区的背景下。详细阐述了自由度、质量、刚度、阻尼等核心参数的物理意义及其在动力学模型中的表示方法。引入了结构动力学分析的必要性，区分了振动问题与静力问题的本质差异。 第 2 章：单自由度体系的自由振动分析 这是全书理论的基础。本章详细推导了单自由度体系的运动微分方程，并求解了无阻尼、粘滞阻尼、库仑阻尼等不同情况下的自由振动解。重点分析了系统的固有频率、圆频率和振型，并解释了周期与频率之间的关系。通过大量的算例，使读者直观理解自由振动是如何衰减的。 第 3 章：单自由度体系的被迫振动分析 本章深入探讨外部激励作用下的结构响应。详细分析了简谐荷载作用下的稳态响应，引入了频率响应函数、放大系数和相位差的概念。随后，对冲击荷载（如脉冲函数）和地震动输入（作为瞬态激励）的响应进行了初步探讨。 第 4 章：多自由度体系的动力学基础 将理论扩展到更复杂的结构系统。本章引入了广义坐标和拉格朗日方程在动力学分析中的应用，推导了多自由度体系的运动微分方程。重点讲解了体系的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的形成。 第二部分：多自由度体系响应与模态分析（第 5 章至第 8 章） 第 5 章：多自由度体系的自由振动与模态分析 本章核心在于特征值问题的求解。详细介绍了如何通过求解特征方程（即行列式方程）得到系统的特征值（固有频率的平方）和特征向量（振型）。对正交性原理进行了严格的证明，并解释了主坐标的概念及其在简化分析中的作用。 第 6 章：多自由度体系的被迫振动——反应谱法 这是连接理论与初步抗震设计的一步。本章详细介绍了反应谱的概念、谱的构建方法及其物理意义。重点阐述了模态叠加法（Modal Superposition Method）的原理和实施步骤，展示了如何利用反应谱来估算结构在地震作用下的最大反应，这是工程实践中最常用的简化方法之一。 第 7 章：阻尼对多自由度体系响应的影响 本章专门讨论了阻尼对复杂结构动力响应的实际影响。区分了经典阻尼（如比例阻尼）和非经典阻尼的特性。通过数值算例对比了有阻尼和无阻尼体系的能量耗散和响应衰减差异。 第 8 章：随机振动理论入门 针对非平稳的实际地震输入，本章引入了随机振动分析的基础概念。介绍了平稳随机过程的特性、功率谱密度函数（PSD）以及系统的输入-输出关系（频响函数在随机分析中的应用）。 第三部分：地震工程与高级分析技术（第 9 章至第 14 章） 第 9 章：地震动特性与场地效应 本章从地震学的角度审视输入。详细描述了地震波的传播机理、加速度时程记录的特征（如峰值加速度、反应谱形状）。重点讨论了土层效应（Site Effects）对地震动放大的影响，以及场地分类在设计规范中的体现。 第 10 章：结构抗震设计的基本原则与规范 本章侧重于工程应用与规范对比。介绍了基于性能的抗震设计理念（Performance-Based Design, PBD）的发展历程。详细解读了国内外主要抗震设计规范中关于基本力学模型建立、水平力分布和承载力验算的核心要求。 第 11 章：线性时程分析（Time History Analysis） 深入讲解了直接数值积分方法，如中心差分法和新后屈法（Newmark-beta Method）。本章详细演示了如何利用真实的或人工合成的地震记录，通过步进法求解多自由度体系在非线性范围之前的精确动力响应。 第 12 章：非线性动力分析基础 结构在强震作用下必然进入非线性阶段。本章重点讨论了材料的非线性（如钢筋混凝土的滞回特性）和几何非线性（如P-Delta效应）。介绍了集中塑性铰模型和纤维梁单元模型在非线性分析中的应用。 第 13 章：高级减隔震技术原理 本章介绍现代主动与被动控制技术。详细阐述了隔震系统的基本原理、选型（如铅芯橡胶支座、摩擦摆支座）及其动力特性。针对粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器等耗能元件，分析了其在降低结构响应中的作用机理。 第 14 章：结构动力参数识别与健康监测 本章探讨实验与现场数据的应用。介绍了利用振动台试验数据或实际结构监测数据，通过模态识别算法（如频域分解法 FDD）反演结构动力参数的方法，为结构的评估与评估提供技术支撑。 特色与亮点 1. 理论推导的完整性： 全书的数学推导严格且详尽，特别是在特征向量正交性和模态坐标变换方面，提供了清晰的几何和代数解释。 2. 软件应用衔接： 书中穿插了大量使用主流有限元软件（如 SAP2000, ABAQUS）进行动力分析的操作指南和模型建立思路，确保理论知识能迅速转化为工程实践能力。 3. 案例驱动教学： 包含了对历次重大地震中典型结构破坏案例的动力学剖析，用以佐证理论模型的有效性和不足之处。 4. 面向未来的视野： 引入了性能化设计、高阶非线性分析以及智能结构控制的前沿内容，使读者掌握面向未来挑战的知识体系。 本书是结构工程师、结构设计人员、岩土与结构交叉学科研究者不可或缺的工具书和参考教材。通过系统学习，读者将能深刻理解结构在动态荷载下的复杂行为，并能独立、准确地完成复杂结构体系的抗震分析与设计工作。
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