结构动力学

英文版 序言

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第二版 前言

致谢

第1章 运动方程、问题表述和求解方法

§1.1 简单结构

§1.2 单自由度体系

§1.3 力一位移关系

§1.4 阻尼力

§1.5 运动方程：外力

§1.6 质量一弹簧一阻尼器系统

§1.7 运动方程：地震激励

§1.8 问题表述与单元力

§1.9 静力和动力反应的联合

§1.10 微分方程的求解方法

§1.1l 单自由度体系的学习：内容的安排

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附录l 弯曲单元的刚度系数

习题

第2章 自由振动

§2.1 无阻尼自由振动

§2.2 粘滞阻尼自由振动

§2.3 自由振动中的能量

§2.4 库仑阻尼自由振动

习题

第3章 对谐振激励和周期激励的反应

第一部分：粘滞阻尼体系的基本解

§3.1 无阻尼体系的谐振动

§3.2 具有粘滞阻尼的谐振动

第二部分：粘滞阻尼体系的应用

§3.3 对激振器的反应

§3.4 根据谐振试验确定固有频率和阻尼

§3.5 力的传递与隔振

§3.6 对地面运动的反应与隔振

§3.7 振动测量仪器

§3.8 粘滞阻尼耗散的能量

§3.9 等效粘滞阻尼

第三部分：非粘滞阻尼体系

§3.10 具有率无关阻尼的谐振动

§3.11 具有库仑摩擦的谐振动

第四部分：对周期激励的反应

§3.12 F0urier级数表示

§3.13 对周期力的反应

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附录3 四坐标对数图纸

习题

第4章 对任意激励、阶跃激励和脉冲激励的反应

第一部分：对任意时变力的反应

§4.1 对单位脉冲的反应

§4.2 对任意激励的反应

第二部分：对阶跃力和斜坡力的反应

§4.3 阶跃力

§4.4 斜坡力或线性递增力

§4.5 具有有限上升时间的阶跃力

第三部分：对脉冲激励的反应

§4.6 求解方法

§4.7 矩形脉冲力

§4.8 半周正弦脉冲力

§4.9 对称三角形脉冲力

§4.10 脉冲形状的影响和对短脉冲的近似分析

§4.11 粘滞阻尼的影响

§4.12 对地面运动的反应

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习题

第5章 动力反应的数值计算

§5.1 时间步进法

§5.2 基于激励插值的方法

§5.3 中心差分法

§5.4 Newmark法

§5.5 稳定性与计算误差

§5.6 非线性反应分析：中心差分法

§5.7 非线性反应分析：Newmark法

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习题

第6章 线性体系的地震反应

§6.1 地震激励

§6.2 运动方程

§6.3 反应量

§6.4 反应时程

§6.5 反应谱的概念

§6.6 位移反应谱、伪速度反应谱和伪加速度反应谱

§6.7 根据反应谱确定结构峰值反应

§6.8 反应谱的特征

§6.9 弹性设计谱

§6.10 设计谱与反应谱的比较

§6.11 设计谱与反应谱的区别

§6.12 速度反应谱和加速度反应谱

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附录6 1940年E1 Centro地面运动

习题

第7章 非弹性体系的地震反应。

§7.1 力一变形关系

§7.2 标准屈服强度、屈服强度折减系数和延性系数

§7.3 运动方程和控制参数

§7.4 屈服的影响

§7.5 屈服位移反应谱和屈服强度反应谱

§7.6 根据反应谱确定屈服强度和位移

§7.7 屈服强度一延性关系

§7.8 屈服和阻尼的相对影响

§7.9 耗散的能量

§7.10 耗能装置

§7.11 非弹性设计谱

§7.12 设计谱的应用

§7.13 设计谱和反应谱的比较进一步阅读

习题

第8章 广义单自由度体系

§8.1 广义单自由度体系

§8.2 刚体集合

§8.3 具有分布质量和弹性的体系

§8.4 集中质量体系：剪切型建筑物

§8.5 用Rayleigh法求固有振动频率

§8.6 形函数的选择

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附录8 刚体的惯性力

习题

第9章 运动方程、问题表述和求解方法

§9.1 简单体系：两层剪切型建筑物

§9.2 线性体系的一般性方法

§9.3 静力凝聚

§9.4 平面(或对称平面)体系：地面运动

§9.5 非对称平面建筑物：地面运动

§9.6 对称平面建筑物：扭转激励

§9.7 多点支座激励

§9.8，非弹性体系

§9.9 问题表述

§9.10 单元力

§9.1l 运动方程的求解方法：概要

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第10章 自由振动

第一部分：固有振动频率和振型

§10.1 无阻尼体系

§lO.2 固有振动频率和振型

§10.3 振型矩阵和谱矩阵

§10.4 振型的正交性

§10.5 振型正交性的解释

§10.6 振型的正则化

§10.7 位移的振型展开

第二部分：自由振动反应

§10.8 自由振动方程的解：无阻尼体系

§10.9 有阻尼体系的自由振动

§10.10 自由振动方程的解：经典阻尼体系

第三部分：振动特性的计算

§10.1l 特征值问题的求解方法

§10.12 Rayle培h商

§10.13 逆向量迭代法

§10.14 移位向量迭代：首选的方法

§10.15 将k∮＝ω2m∮变换为标准形式

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习题

第11章 结构中的阻尼

第一部分：试验数据和推荐的振型阻尼比

§11.1 Millikan图书馆大楼的振动特性

§11.2 振型阻尼比的估计

第二部分：阻尼矩阵的建立

§11.3 阻尼矩阵

§11.4 经典阻尼矩阵

§11.5 非经典阻尼矩阵

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习题

第12章 线性体系的动力分析和反应

第一部分：两自由度体系

§12.1 无阻尼两自由度体系的分析

§12.2 吸振器和调谐质量阻尼器

第二部分：振型分析

§12.3 无阻尼体系的振型方程

§12.4 有阻尼体系的振型方程

§12.5 位移反应

§12.6 单元力

§12.7 振型分析小结

第三部分：振型反应贡献

§12.8 激励向量p(t)=sp(t)的振型展开

§12.9 对于p(t)sp(t)的振型分析

§12.10 振型贡献系数

§12.11 振型反应和所需振型数目

第四部分：特殊分析方法

§12.12 静力校正法

§12.13 振型加速度叠加法

§12.14 非经典阻尼体系的分析

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习题

第13章 线性体系的地震分析

第一部分：反应时程分析

§13.1 振型分析

§13.2 具有对称平面的多层建筑物

§13.3 具有非对称平面的多层建筑物

§13.4 平面对称建筑物的扭转反应

§13.5 对多点支座激励的反应分析

§13.6 结构的理想化与地震反应

第二部分：反应谱分析

§13.7 根据地震反应谱求峰值反应

§13.8 具有对称平面的多层建筑物

§13.9 具有非对称平面的多层建筑物

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习题

第14章 自由度的缩减

§14.1 运动学约束

§14.2 在选定自由度上的集中质量法

§14.3 Rayleigh—Ritz法

§14.4 Ritz向量的选择

§14.5 应用Ritz向量的动力分析

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习题

第15章 动力反应的数值计算

§15.1 时间步进法

§15.2 非经典阻尼线性体系的分析

§15.3 非线性体系的分析

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习题

第16章 具有分布质量和弹性的体系

§16.1 无阻尼运动方程：作用力

§16.2 无阻尼运动方程：支座激励

§16.3 固有振动频率和振型

§16.4 振型的正交性

§16.5 强迫动力反应的振型分析

§16.6 地震反应时程分析

§16.7 地震反应谱分析

§16.8 分析实际体系时的难点

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习题

第17章 有限单元法初步

第一部分：Rayleigh—Ritz法

§17.1 利用能量守恒建立方程

§17.2 利用虚功建立方程

§17.3 Rayleigh—Ritz法的缺点

第二部分：有限单元法

§17.4 有限单元近似

§17.5 分析方法

§17.6 单元自由度和插值函数

§17.7 单元刚度矩阵

§17.8 单元质量矩阵

§17.9 单元(作用)力向量

§17.10 有限单元解与精确解的比较

§17.1l 结构性连续体的动力分析

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习题

第Ⅲ篇 多层建筑物的地震反应与设计

第18章 线弹性建筑物的地震反应

§18.1 所分析的体系、设计谱和反应量

§18.2 和p对反应的影响

§18.3 振型贡献系数

§18.4 r对高阶振型反应的影响

§18.5 p对高阶振型反应的影响

§18.6 高阶振型反应沿高度的变化

§18.7 包括多少阶振型

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第19章 非弹性建筑物的地震反应

§19.1 允许延性和延性需求

§19.2 具有弱或软首层的建筑物

§19.3 按规范侧向力分布设计建筑物

§19.4 局限范围

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附录19 多层建筑的特性

第20章 基底隔震建筑物的地震动力学

§20.1 隔震系统

§20.2 基底隔震的单层建筑物

§20.3 基底隔震的有效性

§20.4 基底隔震的多层建筑物

§20.5 基底隔震的应用

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第21章 建筑规范中的结构动力学

第一部分：建筑规范与结构动力学

§21.1 国际建筑规范(美国)2000

§21.2 加拿大国家建筑规范1995

§21.3 墨西哥联盟区规范1993

§21.4 欧洲规范8

§21.5 建筑规范中的结构动力学

第二部分：对建筑规范的评价

§21.6 基底剪力

§21.7 层间剪力和等效静力

§21.8 倾覆力矩

§21.9 结语

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附录A 反应分析的频域方法

A1 复频反应函数

A2 对周期激励的反应

A3 对任意激励的反应

A4 复频反应与单位脉冲反应之间的关系

A5 离散FOURIER变换方法

A6 在经典DFT解答中可能的误差

A7 改进的DFT解答

A8 多自由度体系

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附录B 符号表

附录C 部分习题的答案

中英文名词对照

单位

翻译说明

原书Dynamics of Strutures：Theory and Applications Earthguake Enginering，Second Editin是当今结构动力学方面的权威著作，是目前美国土木工程专业新一代的主流教材。作者Anil K．Chopra教授为加州大学伯克利分校（UC Berkeley）新生代教授和学科带头人，国际顶尖学者，目前担任国际著名学术刊物《地震工程与结构动力学》（Earthquake Engineering and Structural Dynamics）主编。
　　原书是Chopra教授在第一版基础上修订、补充新的研究成果之后完成的，对结构动力学的基本知识、基础理论给予了系统、全面的阐述，内容深入浅出、循序渐进，在系统介绍基本理论知识的同时，密切结合地震工程的实践，对理论研究、工程应用乃至抗震设计规范中一些重要的结构动力学问题都给予了重点介绍，充分体现了理论联系实际的风格。书中还配有相当数量的例题，对掌握和理解结构动力学以及地震工程学都会有很大的帮助。
　　本书为其中文翻译版，由哈尔滨工业大学谢礼立院士、吕大刚教授等多名教师翻译而成。
　　本书可以作为土木工程专业和地震工程专业的研究生或高年级本科生的教科书，也可以作为相关专业教师和研究工作者、特别是那些想涉足结构动力学这门知识的工程设计人员的自学参考书。

本书是Chopra教授在第一版基础上修订、补充新的研究成果之后完成的，对结构动力学的基本知识、基础理论给予了系统、全面的阐述，内容深入浅出、循序渐进，在系统介绍基本理论知识的同时，密切结合地震工程的实践，对理论研究、工程应用乃至抗震设计规范中一些重要的结构动力学问题都给予了重点介绍，充分体现了理论联系实际的风格。书中还配有相当数量的例题，对掌握和理解结构动力学以及地震工程学都会有很大的帮助。