高清PDF带书签《结构动力学 理论及其在地震工程中的应用》中文第4版+英文原版 （美）安尼尔·乔普拉

这本有关结构动力学的书是想作为土木工程专业的教科书，它包含结构动力学理论及其在结构的地震分析、反应、设计和评估中的应用等许多内容。为了适应初学者，我们假设读者没有结构动力学的预备知识。书中介绍的内容足够详细，并且通过仔细的交互引证使之形成整体，从而使本书特别适合于自学。本书的这个特点，再加上在内容选择上充分考虑实际应用，应该会使职业工程师们，特别是地震易发国家中从事结构分析与设计的工程师们对本书产生兴趣。

由于许多学生和职业工程师觉得这个科目难学，所以在写作本书的过程中，我们把重点放在了使结构动力学易于被学生和职业工程师学习。为达此目的，书中的内容围绕以下几个特点进行组织：使每一部分的数学推导尽可能地简单；对分析方法进行总结以强调关健的分析步骤，方便读者按照步骤操作应用；这些方法用120多个给出了详细解答的例题进行说明，其中包括许多综合性的和实际的例题，从中强调了结果的物理解释；精心设计了大约500幅插图，它们对教学是有效的，其中很多插图涉及大量的结构动力反应的计算机模拟。为了将内容与真实世界相联系，本书包括了结构的照片和地震时记录的结构运动。
下面几个目的激发了本书的准备工作：
·把所研究结构的理想化模型与真实结构的特性联系起来。
·以强调分析方法物理内涵的方式介绍结构动力反应理论。
●通过实际应用所产生的问题，来说明理论在解题过程中的运用。
·运用理论的结果来解释结构对各种动力激励的反应，重点是结构对地震激励的反应。
·应用结构动力学理论进行参数研究，以揭示在多层建筑地震反应、设计与评估中的一些基本问题
本书的这种组织和表达方式应有助于读者更深入地理解这门学科的内容，从而满怀信心地运用结构动力学理论来处理实际问题，特别是在结构的地震分析、设计和评估中的实际问题，这样就缩小了理论与实践之间的距离。

第4版的新增内容
《结构动力学》自出版16年以来一直深受欢迎，本书将继续在美国和许多其他国家的大学里作为教科书，并拥有专业广泛的读者，已经出版了日文、韩文、中文、希腊语和波斯语的翻译版。准备第4版给我提供了一个改进、拓展和更新此书的机会。
增加了第14章，因此需要将第14章至第22章重新编号为第15章至第23章（前言的剩余部分将反映新的编号）；第5章和第16章进行了较大的修订；第12章和第13章进行了拓展；第22章和第23章进行了更新。具体的变化
包括：
·增加了关于非经典阻尼体系的第14章。增加这一章，是受到人们对此类体系的兴趣渐增的推动，此类体系会出现在几种实际情况中，例如：带有附加耗能体系的结构、在基底隔震体系上的结构、土一结构相互作用体系、流体一结构相互作用体系。
·第5章和第16章关于动力反应的数值计算部分进行了改写，以便与计算机软件中通常应用这些数值方法的方式相一致；提供了对于非线性静力分析(也称为“推覆分析”)和非线性动力分析的综合描述。
·第12章的末尾增加了一节，给出了在更为复杂的激励（例如海上钻井平台的波浪力)作用下，振型加速度叠加法的一般形式。
●第13章进行了拓展，包含了目前还局限于研究文献但具有实际价值的两个课题：(1)对结构在单一地面平动分量作用下的峰值反应进行组合，以估计多分量激励作用下的峰值反应；(2)采用基于反应谱的方程，确定在所有的、控制结构构件抗震设计的同步作用力下，联合反应轨迹的包络线。
·第22章和第23章进行了更新，以反映设计新建建筑物的建筑规范和评估既有建筑物基于性能的指南和标准的当前版本。
·增加的第14章促使对第2章、第4章、第6章、第10章和第12章进行了小的修改。
·添加了一些新的图形、照片、给出详尽解答的例题以及章后习题。
此书在我的教学用了多年之后，其反响提示需要进行改进。对全书的文字进行了润色和加工，使表达更清晰，重新组织了一些章节以增强表达的效果。本书涵盖的内容
本书由三篇构成：第I篇.单自由度体系；第Ⅱ篇.多自由度体系；第Ⅲ篇.多层建筑的地震反应、设计与评估。

PDF书签目录索引：

第Ⅰ篇 单自由度体系 28
第1章 运动方程、问题表述和求解方法 28
1.1 简单结构 28
1.2 单自由度体系 31
1.3 力-位移关系 31
1.4 阻尼力 35
1.5 运动方程：外力 36
1.6 质量-弹簧-阻尼器系统 41
1.7 运动方程：地震激励 43
1.8 问题表述与单元力 46
1.9 静力和动力反应的联合 47
1.10 微分方程的求解方法 47
1.11 单自由度体系的学习：内容的安排 50
扩展阅读 50
附录1 弯曲单元的刚度系数 51
习题 51
第2章 自由振动 55
2.1 无阻尼自由振动 55
2.2 粘滞阻尼自由振动 61
2.3 自由振动中的能量 67
2.4 库仑阻尼自由振动 67
习题 71
第3章 对谐振激励和周期激励的反应 74
第一部分：粘滞阻尼体系：基本结果 74
3.1 无阻尼体系的谐振动 74
3.2 具有粘滞阻尼的谐振动 79
第二部分：粘滞阻尼体系：应用 87
3.3 对激振器的反应 87
3.4 根据谐振试验确定固有频率和阻尼 89
3.5 力的传递与隔振 90
3.6 对地面运动的反应与隔振 92
3.7 振动测量仪器 95
3.8 粘滞阻尼耗散的能量 98
3.9 等效粘滞阻尼 100
第三部分：非粘滞阻尼体系 102
3.10 具有率无关阻尼的谐振动 102
3.11 具有库仑摩擦的谐振动 104
第四部分：对周期激励的反应 107
3.12 Fourier级数表示 108
3.13 对周期力的反应 108
扩展阅读 111
附录3四坐标对数图纸 111
习题 112
第4章 对任意激励、阶跃激励和脉冲激励的反应 115
第一部分：对任意时变力的反应 115
4.1 对单位脉冲的反应 115
4.2 对任意激励的反应 117
第二部分：对阶跃力和斜坡力的反应 118
4.3 阶跃力 118
4.4 斜坡力或线性递增力 119
4.5 具有有限上升时间的阶跃力 120
第三部分：对脉冲激励的反应 122
4.6 求解方法 122
4.7 矩形脉冲力 123
4.8 半周正弦脉冲力 128
4.9 对称三角形脉冲力 132
4.10 脉冲形状的影响和对短脉冲的近似分析 134
4.11 粘滞阻尼的影响 136
4.12 对地面运动的反应 138
扩展阅读 140
习题 140
第5章 动力反应的数值计算 144
5.1 时间步进法 144
5.2 基于激励插值的方法 145
5.3 中心差分法 148
5.4 NEWMARK法 151
5.5 稳定性与计算误差 156
5.6 非线性反应分析：中心差分法 158
5.7 非线性反应分析：NEWMARK法 158
扩展阅读 167
习题 167
第6章 线性体系的地震反应 169
6.1 地震激励 169
6.2 运动方程 173
6.3 反应量 174
6.4 反应时程 174
6.5 反应谱的概念 176
6.6 位移反应谱、伪速度反应谱和伪加速度反应谱 177
6.7 根据反应谱确定结构峰值反应 184
6.8 反应谱的特征 188
6.9 弹性设计谱 194
6.10 设计谱与反应谱的比较 202
6.11 设计谱与反应谱之间的区别 203
6.12 速度反应谱和加速度反应谱 204
扩展阅读 207
附录6 1940年El Centro地面运动 208
习题 214
第7章 非弹性体系的地震反应 217
7.1 力-变形关系 219
7.2 标准屈服强度、屈服强度折减系数和延性系数 222
7.3 运动方程和控制参数 223
7.4 屈服的影响 224
7.5 屈服位移反应谱和屈服强度反应谱 229
7.6 根据反应谱确定屈服强度和位移 233
7.7 屈服强度-延性关系 233
7.8 屈服和阻尼的相对影响 235
7.9 耗散的能量 236
7.10 附加的耗能装置 238
7.11 非弹性设计谱 241
7.12 设计谱的应用 247
7.13 设计谱和反应谱的比较 251
扩展阅读 252
习题 253
第8章 广义单自由度体系 254
8.1 广义单自由度体系 254
8.2 刚体集合 255
8.3 具有分布质量和弹性的体系 257
8.4 集中质量体系：剪切型建筑物 267
8.5 用Rayleigh法求自振频率 271
8.6 形函数的选择 275
扩展阅读 278
附录8 刚体的惯性力 278
习题 279
第Ⅱ篇 多自由度体系 286
第 Ⅱ 篇 多自由度体系 17
第9章 运动方程、问题表述和求解方法 286
9.1 简单体系：两层剪切型建筑 286
9.2 线性体系的一般性方法 290
9.3 静力凝聚 305
9.4 平面（或对称平面）体系：地面运动 307
9.5 单层平面非对称建筑物 311
9.6 多层平面非对称建筑物 316
9.7 多点支座激励 319
9.8 非弹性体系 323
9.9 问题表述 323
9.10 单元力 324
9.11 运动方程的求解方法：概要 324
扩展阅读 325
习题 325
第10章 自由振动 331
第一部分：固有振动频率和振型 331
10.1 无阻尼体系 331
10.2 固有振动频率和振型 333
10.3 振型矩阵和谱矩阵 335
10.4 振型的正交性 335
10.5 振型正交性的解释 336
10.6 振型的正则化 336
10.7 位移的振型展开 345
第二部分：自由振动反应 346
10.8 自由振动方程的解：无阻尼体系 346
10.9 有阻尼体系 348
10.10 自由振动方程的解：经典阻尼体系 349
第三部分：振动特性的计算 352
10.11 特征值问题的求解方法 352
10.12 Rayleigh商 353
10.13 逆向量迭代法 353
10.14 移位向量迭代：首选的方法 357
10.15 将kφ＝ω2mφ变换为标准形式 361
扩展阅读 362
习题 362
第11章 结构中的阻尼 365
第一部分：试验数据和推荐的振型阻尼比 365
11.1 Millikan图书馆大楼的振动特性 365
11.2 振型阻尼比的估计 368
第二部分：阻尼矩阵的建立 370
11.3 阻尼矩阵 370
11.4 经典阻尼矩阵 370
11.5 非经典阻尼矩阵 377
扩展阅读 378
习题 379
第12章 线性体系的动力分析和反应 380
第一部分：两自由度体系 380
12.1 无阻尼两自由度体系的分析 380
12.2 吸振器和调谐质量阻尼器 382
第二部分：振型分析 384
12.3 无阻尼体系的振型方程 384
12.4 有阻尼体系的振型方程 386
12.5 位移反应 387
12.6 单元力 387
12.7 振型分析小结 388
第三部分：振型反应贡献 392
12.8 激励向量p（t）＝sp（t）的振型展开 392
12.9 对于p（t）＝sp（t）的振型分析 395
12.10 振型贡献系数 397
12.11 振型反应和所需振型数目 397
第四部分：特殊分析方法 402
12.12 静力校正法 402
12.13 振型加速度叠加法 404
12.14 振型加速度叠加法：任意荷载 405
扩展阅读 410
习题 410
第13章 线性体系的地震分析 414
第一部分：反应时程分析 414
13.1 振型分析 414
13.2 具有对称平面的多层建筑物 420
13.3 具有非对称平面的多层建筑物 435
13.4 平面对称建筑物的扭转反应 444
13.5 对多点支座激励的反应分析 447
13.6 结构的理想化与地震反应 452
第二部分：反应谱分析 453
13.7 根据地震反应谱求峰值反应 453
13.8 具有对称平面的多层建筑物 456
13.9 具有非对称平面的多层建筑物 467
13.10 基于反应谱的同步反应包络 473
13.11 多分量地面运动作用下的峰值反应 478
扩展阅读 485
习题 486
第14章 非经典阻尼线性体系的分析 494
第一部分：经典阻尼体系：重新表述 494
14.1 固有振动频率和振型 494
14.2 自由振动 495
14.3 单位脉冲反应 496
14.4 地震反应 497
第二部分：非经典阻尼体系 497
14.5 固有振动频率和振型 498
14.6 振型的正交性 499
14.7 自由振动 502
14.8 单位脉冲反应 506
14.9 地震反应 510
14.10 具有实数特征值的体系 512
14.11 反应谱分析 519
14.12 总结 519
扩展阅读 520
附录14公式推导 520
习题 525
第15章 自由度的缩减 527
15.1 运动学约束 527
15.2 在选定自由度上的集中质量法 528
15.3 Rayleigh-Ritz法 528
15.4 Ritz向量的选择 531
15.5 应用Ritz向量的动力分析 536
扩展阅读 538
习题 538
第16章 动力反应的数值计算 540
16.1 时间步进法 540
16.2 非经典阻尼线性体系 541
16.3 非线性体系 547
扩展阅读 558
习题 559
第17章 具有分布质量和弹性的体系 560
17.1 无阻尼运动方程：作用力 560
17.2 无阻尼运动方程：支座激励 561
17.3 固有振动频率和振型 562
17.4 振型的正交性 567
17.5 强迫动力反应的振型分析 568
17.6 地震反应时程分析 574
17.7 地震反应谱分析 578
17.8 分析实际体系时的困难 581
扩展阅读 582
习题 582
第18章 有限单元法初步 584
第一部分：Rayleigh-Ritz法 584
18.1 利用能量守恒建立方程 584
18.2 利用虚功建立方程 587
18.3 Rayleigh-Ritz法的缺点 588
第二部分：有限单元法 588
18.4 有限单元近似 589
18.5 分析方法 590
18.6 单元自由度和插值函数 591
18.7 单元刚度矩阵 592
18.8 单元质量矩阵 593
18.9 单元（作用）力向量 594
18.10 有限单元解与精确解的比较 598
18.11 结构性连续体的动力分析 599
扩展阅读 603
习题 603
第Ⅲ篇 多层建筑物的地震反应、设计与评估 608
第 Ⅲ 篇 多层建筑物的地震反应、设计与评估 18
第19章 线弹性建筑物的地震反应 608
19.1 所分析的体系、设计谱和反应量 608
19.2 T1和ρ对反应的影响 611
19.3 振型贡献系数 612
19.4 T1对高阶振型反应的影响 613
19.5 ρ对高阶振型反应的影响 615
19.6 高阶振型反应沿高度的变化 616
19.7 包括多少阶振型 618
扩展阅读 619
第20章 非弹性建筑物的地震分析与反应 621
第一部分：非线性反应时程分析 621
20.1 运动方程：公式和求解 621
20.2 计算地震需求：需要考虑的因素 622
20.3 层间位移需求 625
20.4 单自由度体系和多自由度体系的强度需求 629
第二部分：近似分析方法 630
20.5 目的和基本概念 630
20.6 非耦合振型反应时程分析 632
20.7 振型推覆分析 637
20.8 振型推覆分析的评估 641
20.9 为实际应用的简化振型推覆分析 645
扩展阅读 646
第21章 基底隔震建筑物的地震动力学 648
21.1 隔震系统 648
21.2 基底隔震的单层建筑物 650
21.3 基底隔震的有效性 654
21.4 基底隔震的多层建筑物 657
21.5 基底隔震的应用 662
扩展阅读 664
第22章 建筑规范中的结构动力学 665
第一部分：建筑规范与结构动力学 665
22.1 国际建筑规范（美国）， 2009 665
22.2 加拿大国家建筑规范，2010 667
22.3 墨西哥联盟区规范，2004 670
22.4 欧洲规范8，2004 671
22.5 建筑规范中的结构动力学 673
第二部分：对建筑规范的评价 678
22.6 基底剪力 678
22.7 层间剪力和等效静力 682
22.8 倾覆力矩 683
22.9 结语 685
扩展阅读 686
第23章 建筑物评估标准中的结构动力学 687
23.1 非线性动力方法：当前的实践 687
23.2 使用单自由度体系估计顶部位移 688
23.3 非弹性单自由度体系的变形估计 690
23.4 非线性静力方法 695
23.5 结语 700
扩展阅读 700
附录A 反应分析的频域方法 702
A.1 复频反应函数 702
A.2 对周期激励的反应 705
A.3 对任意激励的反应 708
A.4 复频反应与单位脉冲反应之间的关系 708
A.5 离散FOURIER变换方法 709
A.6 在经典DFT解答中可能的误差 713
A.7 改进的DFT解答 716
A.8 多自由度体系 717
扩展阅读 717
附录B 符号表 719
附录C 部分习题的答案 731
索引 746
单位 774
第4版翻译说明 775
第2版翻译说明 776

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