結構動力學及應用目錄

1 概述

1.1 結構動力學引言

1.2 動力體系的自由度

1.3 利用D’Alembert原理建立體系運動微分方程

1.4 利用虛位移原理建立體系運動微分方程

1.5 利用Lagrange方程建立體系運動微分方程

1.6 利用Hamilton原理建立體系運動微分方程

1.7 利用不同方法建立體系運動微分方程的比較

1.8 振動的分類

2 單自由度體系的振動

2.1 概述

2.2 單自由度體系無阻尼自由振動

2.3 單自由度體系有阻尼自由振動

2.4 單自由度體系無阻尼強迫振動

2.5 單自由度體系有阻尼強迫振動

2.6 共振

2.7 振動測試與地震傳感器基本原理

2.8 隔振

2.9 振動問題的復數(shù)解答方法

2.10 簡諧振動的合成

2.11 單自由度體系在任意周期荷載作用下強迫振動求解——Fourier級數(shù)解法

2.12 單自由度體系在任意荷載作用下強迫振動求解——Duhamel積分

2.13 Duhamel積分的數(shù)值計算

2.14 單自由度體系振動的頻域分析法

2.15 單自由度體系振動數(shù)值計算法

3 多自由度體系的振動

3.1 多自由度體系運動方程的建立

3.2 多自由度無阻尼體系自由振動

3.3 多自由度無阻尼體系強迫振動的振型分解法

3.4 多自由度有阻尼體系強迫振動的振型分解法

3.5 求解運動方程組的逐步積分法之一——平均加速度法

3.6 求解運動方程組的逐步積分法之二——線性加速度法

3.7 求解運動方程組的逐步積分法之三——Wilson-θ法

3.8 求解運動方程組的逐步積分法之四——Newmark-β法

3.9 求解運動方程組的逐步積分法之五——Houbolt法

3.10 求解運動方程組的逐步積分法之六——二級近似加速度法

3.11 有關逐步積分法的幾個數(shù)學概念

4 多自由度體系自振頻率和振型的計算

4.1 概述

4.2 乘冪法求振型和頻率

4.3 多自由度體系的Rayleigh-Ritz法

4.4 子空間迭代法

4.5 Jacobi法求頻率和振型

4.6 廣義Jacobi法求解廣義特征值問題

4.7 Householder變換法

4.8 QL法求解對稱三對角矩陣的特征值問題

4.9 Sturm序列法求解對稱三對角矩陣的特征值問題

5 連續(xù)系統(tǒng)振動及其分析的實用方法

5.1 概述

5.2 桿的縱向振動

5.3 圓桿的扭轉振動

5.4 弦線的橫向振動

5.5 直桿的剪切振動

5.6 梁的橫向彎曲振動

5.7 考慮剪切變形和轉動慣量時梁的橫向彎曲振動

5.8 考慮軸力影響梁的橫向彎曲振動

5.9 等截面直桿縱向振動的求解

5.10 應用Hamilton原理建立梁橫向彎曲振動運動微分方程

5.11 梁橫向彎曲自由振動的求解

5.12 考慮軸向力梁彎曲自由振動的求解

5.13 考慮轉動慣量和剪切變形梁橫向自由振動頻率的影響

5.14 連續(xù)系統(tǒng)振型函數(shù)的正交性

5.15 振型疊加法求解連續(xù)系統(tǒng)動力響應

5.16 Rayleigh法

5.17 Rayleigh-Ritz法

5.18 Rayleigh-Ritz法計算連續(xù)系統(tǒng)的動力響應

6 動力計算的有限元法

6.1 概述

6.2 結構離散體系運動方程的建立

6.3 平面桁架動力計算

6.4 平面剛架動力計算

7 結構動力學在地震工程和工程振動中的應用

7.1 單自由度線彈性體系的水平地震作用和反應譜

7.2 多自由度線彈性體系水平地震反應計算的振型分解反應譜法

7.3 多自由度線彈性體系水平地震作用計算的底部剪力法

7.4 結構基本周期的近似計算

7.5 振動的鞭鞘效應及其利用和預防

7.6 地震時地面運動特性

7.7 結構地震反應分析的時程分析法

7.8 時程分析法的振動模型

附錄

附錄1 單自由度Duhamel數(shù)值積分程序

附錄2 單自由度線性加速度數(shù)值積分程序

附錄3 多自由度Wilson-θ法數(shù)值積分程序

附錄4 多自由度Numark-β法數(shù)值積分程序

附錄5 乘冪法計算頻率振型程序

附錄6 Jacobi法計算頻率振型程序

參考文獻

本書在深入闡明結構動力學基本原理的基礎上，增加了大量具有代表性例題，以有利于讀者加深對動力學基本理論的理解和應用。附錄中給出的計算程序便于讀者直接進行結構的動力分析和計算。最后還介紹了結構動力學在地震工程和工程振動中的具體應用。

本書可作為土木工程、水利工程和力學等專業(yè)的研究生和高年級本科生的教學用書，也可作為相關專業(yè)科技人員的參考讀物。

李耀莊，男，漢族，1970年11月生，中共黨員，博士，中南大學防災科學與安全技術研究所教授，博士生導師，土木建筑學院副院長，中國土木工程學會會員，中國消防協(xié)會會員，湖南省建筑工程消防技術專家?guī)鞂＜?，主要從事工程結構抗火和抗震的教學和科研工作。

主要論著有：

1 李耀莊，管品武編著，《結構動力學及應用》，安徽科技出版社，2005年。

2 參編《防災減災工程學》研究生教材（江見鯨，徐志勝主編），機械工業(yè)出版社，2005年。

3 作為主要人員，參與國家標準《重晶石防輻射混凝土應用技術規(guī)范》的編制工作。2100433B

結構動力學理論及其在地震工程中的應用基本信息

書 名: 結構動力學理論及其在地震工程中的應用

作　者：（美）肖帕（Chopra,A.K.）

出版社： 清華大學出版社

出版時間： 2009-6-1

ISBN: 9787302202189

開本： 16開

定價: 90.00元

結構動力學理論及其在地震工程中的應用內容簡介

《結構動力學——理論及其在地震工程中的應用》是當今結構動力學方面的一本權威著作，目前美國土木工程學科的主流教材。

本書對結構動力學的基本知識、基礎理論給予了系統(tǒng)、全面的闡述，內容深入淺出、循序漸進，在系統(tǒng)介紹基本理論知識的同時，密切結合地震工程的實踐，對理論研究和工程應用，乃至抗震設計規(guī)范中的一些重要的結構動力學問題都給予了重點介紹，充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的風格。書中還配有相當數(shù)量的例題，對掌握和理解結構動力學、地震工程學都會有很大幫助。

“第5版”特別介紹了國際地震工程尤其是結構抗震學科在這段時期的發(fā)展趨勢，除新增加了“第22章”介紹十余年來基于性態(tài)的抗震設計理論的研究成果之外，并對大量章節(jié)進行了修訂和補充，新增了國際上4部重要的抗震設計規(guī)范在這期間或新增加或新修改的內容。這些從結構動力學的角度增加的前沿內容，是在其他著作中或在規(guī)范本身內容中很難獲得的背景知識，對從事抗震設計的廣大設計人員和師生彌足珍貴。

結構動力學理論及其在地震工程中的應用編輯推薦

本書特色

·本書是美國土木工程專業(yè)新一代主流教材。

·本書作者Anil K. Chopra教授為加州大學伯克利分校新生代教授和學科帶頭人、國際頂尖學者，目前擔任國際著名學術刊物《地震工程與結構動力學》（Earthquake Engineering and Structural Dynamics）主編。

·本書具有基本知識系統(tǒng)而全面、結合地震工程密切的特色，并輔以大量例題，適合我國高校作為原版教材使用。

結構動力學理論及其在地震工程中的應用圖書目錄

PARTⅠ SINGLE-DEGREE-OF-FREEDOM SYSTEMS

1 Equations of Motion,Problem Statement,and Solution Methods

2 Free Vibration

3 Response to Harmonic and Periodic Excitations

4 Response to Arbitrary,Step,and Pulse Excitations

5 Numerical Evaluation of Dynamic Response

6 Earthquake Response of Linear Systems

7 Earthquake Response of inelastic Systems

8 Generalized Single-Degree-of-Freedom Systems

PARTⅡ MULTI-DEGREE-OF-FREEDOM SYSTEMS

9 equations of Motion,Problem Statement,and Solution Methods

10 Free Vibration

11 Damping in Structures

12 Dynamic Analysis and Response of Linear Systems

13 Earthquake Analysis ofLinear Systems

14 Reduction ofDegrees of Freedom

15 Numerical Evaluation of Dynamic Response

16 Systems with Distributed Mass and Elasticity

17 introduction to the Finite Element Method

PARTⅢ EARTHQUAKE RESPONSE AND DESIGN OF MULTISTORY BUILDINGS

18 Earthquake Response of Linearly Elastic Buildings

19 Earthquake Response of lnelastic Buildings

20 Earthquake Dynamics of Base-lsolated Buildings

21 Structural Dynamics in Building Codes

APPENDLXA FREQUENCY-DOMALN METHOD OF RESPONSE ANALYSLS

APPENDLXB NOTATION

APPENDLXC ANSWERS TO SELECTED PROBLEMS

Index

結構動力學理論及其在地震工程中的應用基本信息

結構動力學(理論及其在地震工程中的應用第2版)

作　者： (美)喬普拉|譯者:謝禮立//呂大剛

出 版 社： 高等教育出版社

出版時間： 2007年01月

版　次： 1

印刷時間： 2007年01月

開　本： 4

I S B N ： 9787040202182

結構動力學理論及其在地震工程中的應用內容簡介

原書Dynamics of Strutures：Theory and Applications EarthguakeEnginering，Second Editin是當今結構動力學方面的權威著作，是目前美國土木工程專業(yè)新一代的主流教材。作者Anil K．Chopra教授為加州大學伯克利分校(UC Berkeley)新生代教授和學科帶頭人，國際頂尖學者，目前擔任國際著名學術刊物《地震工程與結構動力學》(Earthquake Engineeringand Structural Dynamics)主編。

原書是Chopra教授在第一版基礎上修訂、補充新的研究成果之后完成的，對結構動力學的基本知識、基礎理論給予了系統(tǒng)、全面的闡述，內容深入淺出、循序漸進，在系統(tǒng)介紹基本理論知識的同時，密切結合地震工程的實踐，對理論研究、工程應用乃至抗震設計規(guī)范中一些重要的結構動力學問題都給予了重點介紹，充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的風格。書中還配有相當數(shù)量的例題，對掌握和理解結構動力學以及地震工程學都會有很大的幫助。

本書為其中文翻譯版，由哈爾濱工業(yè)大學謝禮立院士、呂大剛教授等多名教師翻譯而成。本書可以作為土木工程專業(yè)和地震工程專業(yè)的研究生或高年級本科生的教科書，也可以作為相關專業(yè)教師和研究工作者、特別是那些想涉足結構動力學這門知識的工程設計人員的自學參考書。

結構動力學理論及其在地震工程中的應用本書目錄

中文版序言

英文版序言

第一版前言

第二版前言

致謝

第1章 運動方程、問題表述和求解方法

§1．1 簡單結構

§1．2 單自由度體系

§1．3 力一位移關系

§1．4 阻尼力

§1．5 運動方程：外力

§1．6 質量一彈簧一阻尼器系統(tǒng)

§1．7 運動方程：地震激勵

§1．8 問題表述與單元力

§1．9 靜力和動力反應的聯(lián)合

§1．10 微分方程的求解方法

§1．1l 單自由度體系的學習：內容的安排

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附錄l 彎曲單元的剛度系數(shù)

習題

第2章 自由振動

§2．1 無阻尼自由振動

§2．2 粘滯阻尼自由振動

§2．3 自由振動中的能量

§2．4 庫侖阻尼自由振動

習題

第3章 對諧振激勵和周期激勵的反應

第一部分：粘滯阻尼體系的基本解

§3．1 無阻尼體系的諧振動

§3．2 具有粘滯阻尼的諧振動

第二部分：粘滯阻尼體系的應用

§3．3 對激振器的反應

§3．4 根據諧振試驗確定固有頻率和阻尼

§3．5 力的傳遞與隔振

§3．6 對地面運動的反應與隔振

§3．7 振動測量儀器

§3．8 粘滯阻尼耗散的能量

§3．9 等效粘滯阻尼

第三部分：非粘滯阻尼體系

§3．10 具有率無關阻尼的諧振動

§3．11 具有庫侖摩擦的諧振動

第四部分：對周期激勵的反應

§3．12 F0urier級數(shù)表示

§3．13 對周期力的反應

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附錄3 四坐標對數(shù)圖紙

習題

第4章 對任意激勵、階躍激勵和脈沖激勵的反應

第一部分：對任意時變力的反應

§4．1 對單位脈沖的反應

§4．2 對任意激勵的反應

第二部分：對階躍力和斜坡力的反應

§4．3 階躍力

§4．4 斜坡力或線性遞增力

§4．5 具有有限上升時間的階躍力

第三部分：對脈沖激勵的反應

§4．6 求解方法

§4．7 矩形脈沖力

§4．8 半周正弦脈沖力

§4．9 對稱三角形脈沖力

§4．10 脈沖形狀的影響和對短脈沖的近似分析

§4．11 粘滯阻尼的影響

§4．12 對地面運動的反應

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習題

第5章 動力反應的數(shù)值計算

§5．1 時間步進法

§5．2 基于激勵插值的方法

§5．3 中心差分法

§5．4 Newmark法

§5．5 穩(wěn)定性與計算誤差

§5．6 非線性反應分析：中心差分法

§5．7 非線性反應分析：Newmark法

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習題

第6章 線性體系的地震反應

§6．1 地震激勵

§6．2 運動方程

§6．3 反應量

§6．4 反應時程

§6．5 反應譜的概念

§6．6 位移反應譜、偽速度反應譜和偽加速度反應譜

§6．7 根據反應譜確定結構峰值反應

§6．8 反應譜的特征

§6．9 彈性設計譜

§6．10 設計譜與反應譜的比較

§6．11 設計譜與反應譜的區(qū)別

§6．12 速度反應譜和加速度反應譜

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附錄6 1940年E1 Centro地面運動

習題

第7章 非彈性體系的地震反應。

§7．1 力一變形關系

§7．2 標準屈服強度、屈服強度折減系數(shù)和延性系數(shù)

§7．3 運動方程和控制參數(shù)

§7．4 屈服的影響

§7．5 屈服位移反應譜和屈服強度反應譜

§7．6 根據反應譜確定屈服強度和位移

§7．7 屈服強度一延性關系

§7．8 屈服和阻尼的相對影響

§7．9 耗散的能量

§7．10 耗能裝置

§7．11 非彈性設計譜

§7．12 設計譜的應用

§7．13 設計譜和反應譜的比較進一步閱讀

習題

第8章 廣義單自由度體系

§8．1 廣義單自由度體系

§8．2 剛體集合

§8．3 具有分布質量和彈性的體系

§8．4 集中質量體系：剪切型建筑物

§8．5 用Rayleigh法求固有振動頻率

§8．6 形函數(shù)的選擇

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附錄8 剛體的慣性力

習題

第9章 運動方程、問題表述和求解方法

§9．1 簡單體系：兩層剪切型建筑物

§9．2 線性體系的一般性方法

§9．3 靜力凝聚

§9．4 平面(或對稱平面)體系：地面運動

§9．5 非對稱平面建筑物：地面運動

§9．6 對稱平面建筑物：扭轉激勵

§9．7 多點支座激勵

§9．8，非彈性體系

§9．9 問題表述

§9．10 單元力

§9．1l 運動方程的求解方法：概要

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第10章 自由振動

第一部分：固有振動頻率和振型

§10．1 無阻尼體系

§lO．2 固有振動頻率和振型

§10．3 振型矩陣和譜矩陣

§10．4 振型的正交性

§10．5 振型正交性的解釋

§10．6 振型的正則化

§10．7 位移的振型展開

第二部分：自由振動反應

§10．8 自由振動方程的解：無阻尼體系

§10．9 有阻尼體系的自由振動

§10．10 自由振動方程的解：經典阻尼體系

第三部分：振動特性的計算

§10．1l 特征值問題的求解方法

§10．12 Rayle培h商

§10．13 逆向量迭代法

§10．14 移位向量迭代：首選的方法

§10．15 將k∮=ω2m∮變換為標準形式

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習題

第11章 結構中的阻尼

第一部分：試驗數(shù)據和推薦的振型阻尼比

§11．1 Millikan圖書館大樓的振動特性

§11．2 振型阻尼比的估計

第二部分：阻尼矩陣的建立

§11．3 阻尼矩陣

§11．4 經典阻尼矩陣

§11．5 非經典阻尼矩陣

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習題

第12章 線性體系的動力分析和反應

第一部分：兩自由度體系

§12．1 無阻尼兩自由度體系的分析

§12．2 吸振器和調諧質量阻尼器

第二部分：振型分析

§12．3 無阻尼體系的振型方程

§12．4 有阻尼體系的振型方程

§12．5 位移反應

§12．6 單元力

§12．7 振型分析小結

第三部分：振型反應貢獻

§12．8 激勵向量p(t)=sp(t)的振型展開

§12．9 對于p(t)sp(t)的振型分析

§12．10 振型貢獻系數(shù)

§12．11 振型反應和所需振型數(shù)目

第四部分：特殊分析方法

§12．12 靜力校正法

§12．13 振型加速度疊加法

§12．14 非經典阻尼體系的分析

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習題

第13章 線性體系的地震分析

第一部分：反應時程分析

§13．1 振型分析

§13．2 具有對稱平面的多層建筑物

§13．3 具有非對稱平面的多層建筑物

§13．4 平面對稱建筑物的扭轉反應

§13．5 對多點支座激勵的反應分析

§13．6 結構的理想化與地震反應

第二部分：反應譜分析

§13．7 根據地震反應譜求峰值反應

§13．8 具有對稱平面的多層建筑物

§13．9 具有非對稱平面的多層建筑物

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習題

第14章 自由度的縮減

§14．1 運動學約束

§14．2 在選定自由度上的集中質量法

§14．3 Rayleigh"para" label-module="para">

§14．4 Ritz向量的選擇

§14．5 應用Ritz向量的動力分析

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習題

第15章 動力反應的數(shù)值計算

§15．1 時間步進法

§15．2 非經典阻尼線性體系的分析

§15．3 非線性體系的分析

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習題

第16章 具有分布質量和彈性的體系

§16．1 無阻尼運動方程：作用力

§16．2 無阻尼運動方程：支座激勵

§16．3 固有振動頻率和振型

§16．4 振型的正交性

§16．5 強迫動力反應的振型分析

§16．6 地震反應時程分析

§16．7 地震反應譜分析

§16．8 分析實際體系時的難點

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習題

第17章 有限單元法初步

第一部分：Rayleigh"para" label-module="para">

§17．1 利用能量守恒建立方程

§17．2 利用虛功建立方程

§17．3 Rayleigh"para" label-module="para">

第二部分：有限單元法

§17．4 有限單元近似

§17．5 分析方法

§17．6 單元自由度和插值函數(shù)

§17．7 單元剛度矩陣

§17．8 單元質量矩陣

§17．9 單元(作用)力向量

§17．10 有限單元解與精確解的比較

§17．1l 結構性連續(xù)體的動力分析

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習題

第Ⅲ篇 多層建筑物的地震反應與設計

第18章 線彈性建筑物的地震反應

§18．1 所分析的體系、設計譜和反應量

§18．2 和p對反應的影響

§18．3 振型貢獻系數(shù)

§18．4 r對高階振型反應的影響

§18．5 p對高階振型反應的影響

§18．6 高階振型反應沿高度的變化

§18．7 包括多少階振型

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第19章 非彈性建筑物的地震反應

§19．1 允許延性和延性需求

§19．2 具有弱或軟首層的建筑物

§19．3 按規(guī)范側向力分布設計建筑物

§19．4 局限范圍

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附錄19 多層建筑的特性

第20章 基底隔震建筑物的地震動力學

§20．1 隔震系統(tǒng)

§20．2 基底隔震的單層建筑物

§20．3 基底隔震的有效性

§20．4 基底隔震的多層建筑物

§20．5 基底隔震的應用

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第21章 建筑規(guī)范中的結構動力學

第一部分：建筑規(guī)范與結構動力學

§21．1 國際建筑規(guī)范(美國)2000

§21．2 加拿大國家建筑規(guī)范1995

§21．3 墨西哥聯(lián)盟區(qū)規(guī)范1993

§21．4 歐洲規(guī)范8

§21．5 建筑規(guī)范中的結構動力學

第二部分：對建筑規(guī)范的評價

§21．6 基底剪力

§21．7 層間剪力和等效靜力

§21．8 傾覆力矩

§21．9 結語

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附錄A 反應分析的頻域方法

A1 復頻反應函數(shù)

A2 對周期激勵的反應

A3 對任意激勵的反應

A4 復頻反應與單位脈沖反應之間的關系

A5 離散FOURIER變換方法

A6 在經典DFT解答中可能的誤差

A7 改進的DFT解答

A8 多自由度體系

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附錄B 符號表

附錄C 部分習題的答案

中英文名詞對照

單位

翻譯說明 2100433B

本書是在作者多年從事結構動力學的教學及研究工作的基礎上撰寫而成。書中在介紹基本概念和基礎理論的同時，也介紹了結構動力學領域的若干前沿研究課題。本書既注重讀者對基本知識的掌握，也注重讀者對結構振動領域研究發(fā)展方向的掌握。

本書的主要內容包括運動方程的建立、單自由度體系、多自由度體系、無限自由度體系的動力學問題、*振動、結構動力學的前沿研究課題。書中側重介紹單自由度體系和多自由度體系，重點突出。

本書可作為土木工程、機械工程、力學、航空等相關學科的本科生和研究生的教學用書，也可以作為從事結構振動、模態(tài)分析與測試等方面工作的研究人員和工程技術人員的參考用書。