工程振動(dòng)與穩(wěn)定基礎(chǔ)

前言

《工程振動(dòng)與穩(wěn)定基礎(chǔ)》已相繼出版兩版，2002年第1版獲得了北京交通大學(xué)教學(xué)成果獎(jiǎng)；2005年出版了第2版，該成果也為北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院橋梁與隧道工程申報(bào)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科作出了貢獻(xiàn)。通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，作者搜集和整理了任課教師和廣大學(xué)生、讀者對(duì)本書(shū)的意見(jiàn)和建議；另外，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們搜集和整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)最新研究成果和最新規(guī)范，在教材中做深入淺出的介紹，做到教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。為此，本書(shū)在保持前版主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，做出了以下改進(jìn)和完善：（1）適當(dāng)增加了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)前期知識(shí)的介紹，便于讀者對(duì)相關(guān)知識(shí)銜接的理解和掌握，也幫助讀者更好地學(xué)習(xí)和掌握本書(shū)內(nèi)容；（2）調(diào)整部分章節(jié)內(nèi)容的安排順序，使本書(shū)內(nèi)容的邏輯關(guān)系更為合理；（3）搜集和整理了有關(guān)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)抗震、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析方面最新科研成果和最新規(guī)范，特別是為服務(wù)橋梁與隧道工程國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，增加了有關(guān)鐵路、公路橋梁抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，拓寬了知識(shí)面，滿足了更多讀者需求；（4）增加了圖示，有助于讀者對(duì)相關(guān)抽象概念和新知識(shí)的理解；（5）對(duì)一些復(fù)雜公式進(jìn)行了適當(dāng)推導(dǎo)，有助于讀者搞清公式的由來(lái)。本版第1章、第4～10章由劉保東負(fù)責(zé)修訂，第2～3章由余自若負(fù)責(zé)修訂。在本書(shū)的再版過(guò)程中得到了北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和北京交通大學(xué)出版社的大力支持，北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院夏禾教授、楊慶山教授和鐘鐵毅教授均提出了很多寶貴意見(jiàn)和建議，研究生李鵬飛、王光裕、康銀庚、陳建波參與了部分工作，在此一并感謝。在編寫(xiě)本書(shū)時(shí)，參考和引用了公開(kāi)發(fā)表的一些文獻(xiàn)和資料，謹(jǐn)向這些作者表示感謝。由于編者水平所限，書(shū)中難免有疏漏和不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《工程振動(dòng)與穩(wěn)定基礎(chǔ)》（第3版）結(jié)合近幾年的教學(xué)實(shí)踐和讀者反饋，依照當(dāng)前最新規(guī)范，在保持前兩版主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和改進(jìn)?！豆こ陶駝?dòng)與穩(wěn)定基礎(chǔ)（第3版）》包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、工程結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)和工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基礎(chǔ)三個(gè)密切相關(guān)的部分?！　〗Y(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)增加了前期相關(guān)知識(shí)的介紹，對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本概念、單自由度體系和多自由度體系振動(dòng)分析方法、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)求解的基本方法進(jìn)行了詳細(xì)講解，結(jié)合當(dāng)前最新科研動(dòng)態(tài)介紹了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的最新發(fā)展和應(yīng)用。工程結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)以我國(guó)現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2001）（2008年版）、《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50111-2006）、《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG／TB 02-01-2008）等規(guī)范為依據(jù)，介紹了工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本概念、抗震設(shè)計(jì)基本原則，應(yīng)用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)知識(shí)詳細(xì)分析了地震作用的確定方法，介紹了結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的一般方法；參照國(guó)際先進(jìn)規(guī)范，結(jié)合當(dāng)前最新科研成果，對(duì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的改革思路做了簡(jiǎn)要的介紹。工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基礎(chǔ)介紹廠有關(guān)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的基本知識(shí)，討論了若干結(jié)構(gòu)彈性范圍內(nèi)喪失第一類穩(wěn)定性問(wèn)題的計(jì)算方法，揭示了穩(wěn)定問(wèn)題與動(dòng)力問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系，并對(duì)工程中常見(jiàn)的失穩(wěn)問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。　　《工程振動(dòng)與穩(wěn)定基礎(chǔ)（第3版）》內(nèi)容豐富、全面，結(jié)構(gòu)安排合理。既可作為土木工程專業(yè)本科生專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供研究生和其他相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 總論 1.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 1.2 工程結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ) 1.3 工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基礎(chǔ) 第1篇 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 第2章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述 2.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)前期知識(shí)簡(jiǎn)介 2.1.1 結(jié)構(gòu)力學(xué)前期知識(shí) 2.1.2 數(shù)學(xué)前期知識(shí) 2.1.3 理論力學(xué)前期知識(shí) 2.2 動(dòng)荷載的定義和分類 2.2.1 動(dòng)荷載的定義 2.2.2 動(dòng)荷載的分類 2.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的任務(wù)和研究?jī)?nèi)容 2.3.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力問(wèn)題的基本特性 2.3.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的任務(wù) 2.3.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 2.4 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中體系的自由度 2.4.1 體系的動(dòng)力自由度 2.4.2 體系自由度的簡(jiǎn)化 2.4.3 體系自由度的確定 2.5 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性 2.5.1 結(jié)構(gòu)的自振頻率 2.5.2 結(jié)構(gòu)的振型 2.5.3 結(jié)構(gòu)的阻尼 2.6 建立結(jié)構(gòu)體系運(yùn)動(dòng)方程的一般方法 2.6.1 體系運(yùn)動(dòng)方程建立的一般方法 2.6.2 體系運(yùn)動(dòng)方程的建立 2.6.3 多自由度體系運(yùn)動(dòng)方程的一般形式 思考題與習(xí)題 第3章 單自由度體系的振動(dòng)分析 3.1 單自由度體系的自由振動(dòng)分析 3.1.1 無(wú)阻尼自由振動(dòng) 3.1.2 阻尼自由振動(dòng) 3.1.3 確定體系阻尼比的方法 3.2 單自由度體系的受迫振動(dòng) 3.2.1 簡(jiǎn)諧荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析 3.2.2 周期荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析 3.2.3 突加荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng) 3.2.4 沖擊荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng) 3.2.5 任意荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng) 思考題與習(xí)題 第4章 多自由度體系的振動(dòng)分析 4.1 無(wú)阻尼多自由度體系的自由振動(dòng)分析 4.1.1 多自由度體系振動(dòng)頻率分析的剛度法 4.1.2 多自由度體系振型分析的剛度法 4.1.3 多自由度體系振動(dòng)頻率分析的柔度法 4.1.4 多自由度體系振型分析的柔度法 4.1.5 多自由度體系自由振動(dòng)的通解 4.2 多自由度體系振型的正交性 4.2.1 正交的數(shù)學(xué)概念 4.2.2 振型向量的正交性 4.2.3 正交性的應(yīng)用 4.3 多自由度體系的受迫振動(dòng) 4.3.1 多自由度無(wú)阻尼體系的受迫振動(dòng)分析 4.3.2 多自由度有阻尼體系的受迫振動(dòng)分析 4.4 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的應(yīng)用 思考題與習(xí)題 第5章 頻率和振型的實(shí)用計(jì)算方法 5.1 能量法 5.1.1 單自由度體系 5.1.2 多自由度體系 5.2 迭代法 5.2.1 第一階振型和頻率的計(jì)算 5.2.2 高階振型和頻率的計(jì)算 5.3 經(jīng)驗(yàn)公式法 5.3.1 建筑結(jié)構(gòu) 5.3.2 橋梁結(jié)構(gòu) 思考題與習(xí)題 第1篇參考文獻(xiàn) 第2篇 工程結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ) 第6章 抗震設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 6.1 地震概論 6.1.1 地震成因， 6.1.2 地震相關(guān)名詞解釋 6.1.3 等震線和地震區(qū)劃 6.1.4 地震的破壞現(xiàn)象 6.1.5 中國(guó)地震的特點(diǎn) 6.2 抗震設(shè)計(jì)的基本原則 6.2.1 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 6.2.2 抗震設(shè)計(jì)方法 6.2.3 抗震概念設(shè)計(jì) 6.2.4 抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的改革思路 思考題與習(xí)題 第7章 場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ) 7.1 地震地面運(yùn)動(dòng)特性 7.1.1 地震記錄 7.1.2 場(chǎng)地對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的影響 7.1.3 場(chǎng)地的選擇 7.2 場(chǎng)地的劃分 7.2.1 場(chǎng)地土類型劃分 7.2.2 覆蓋層厚度劃分 7.2.3 場(chǎng)地的類別和劃分標(biāo)準(zhǔn) 7.3 地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算 7.4 軟弱地基處理 思考題與習(xí)題 第8章 地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 8.1 概述 8.2 單質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震反應(yīng) 8.2.1 運(yùn)動(dòng)方程的建立 8.2.2 運(yùn)動(dòng)方程的解 8.3 單質(zhì)點(diǎn)彈性體系水平地震作用及其反應(yīng)譜 8.3.1 水平地震作用的基本公式 8.3.2 地震系數(shù)與動(dòng)力系數(shù) 8.3.3 設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜 8.4 多質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震反應(yīng) 8.4.1 運(yùn)動(dòng)方程的建立 8.4.2 運(yùn)動(dòng)方程的求解 8.5 多質(zhì)點(diǎn)彈性體系水平地震作用的確定 8.5.1 振型分解反應(yīng)譜法 8.5.2 底部剪力法 8.6 考慮結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的計(jì)算 8.7 豎向地震作用的計(jì)算 8.8 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析法 8.8.1 概述 8.8.2 驗(yàn)算步驟 8.9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 8.9.1 結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度驗(yàn)算 8.9.2 結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算 8.10 橋梁結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 思考題與習(xí)題 第2篇參考文獻(xiàn) 第3篇 工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基礎(chǔ) 第9章 工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定概述 9.1 一般概念 9.2 確定臨界荷載的方法 9.2.1 靜力法 9.2.2 能量法 思考題與習(xí)題 第10章 工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析 10.1 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定 10.1.1 剛性支承上等截面直桿 10.1.2 彈性支承上等截面直桿 10.1.3 變截面直桿 10.2 偏心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定 10.3 其他工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析 10.3.1 平面剛架的彈性屈曲 10.3.2 梁的側(cè)向屈曲 思考題與習(xí)題 第3篇參考文獻(xiàn) 附錄A 我國(guó)主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)地震分組

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 總論在學(xué)習(xí)本書(shū)之前，讀者已經(jīng)掌握了結(jié)構(gòu)在靜力作用下內(nèi)力和變形的計(jì)算方法，因而可以很容易地得出圖1.一1所示的兩個(gè)結(jié)構(gòu)在靜力作用下的內(nèi)力和變形。但結(jié)構(gòu)上的作用并非全是靜力作用，按照《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153-2008)的規(guī)定，凡施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布力，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，均稱為結(jié)構(gòu)上的作用。作用分為直接作用和間接作用兩大類，前者即為通常所說(shuō)的荷載——永久荷載(恒載)和可變荷載(活載)等，后者包括地震、基礎(chǔ)沉降、混凝土收縮、溫度變化、焊接等作用。作用的分類還有很多種方法，其中按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)分類可以將作用分為靜態(tài)作用和動(dòng)態(tài)作用(即動(dòng)力作用)。嚴(yán)格來(lái)講，結(jié)構(gòu)上作用的三要素(大小、方向、作用點(diǎn))大都隨時(shí)間變化，從作用本身來(lái)講都應(yīng)屬于動(dòng)態(tài)的，但動(dòng)態(tài)作用定義為“使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計(jì)的作用”，因此，對(duì)隨時(shí)間變化的“動(dòng)態(tài)”的作用要進(jìn)行動(dòng)力分析，研究其使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力作用效應(yīng)(位移、速度、加速度等)是否可以忽略不計(jì)，這就屬于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的范疇，地震作用是典型的動(dòng)力作用。按照《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)承載能力極限狀態(tài)的規(guī)定，“結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞”屬于超過(guò)承載能力極限狀態(tài)的第一條，這一點(diǎn)十分容易理解，而標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定了“結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定”也屬于超過(guò)承載能力極限狀態(tài)。這樣，我們?cè)僦匦聦徱暻斑叺膬蓚€(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，如果圖1一1(a)所示簡(jiǎn)支梁跨中所受是動(dòng)力作用，其結(jié)果又是怎樣呢？圖1-1(b)所示的軸心受壓柱是不是只要其軸向應(yīng)力沒(méi)有達(dá)到材料的受壓承載力就不會(huì)破壞？本書(shū)將對(duì)與此相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行分析和討論，介紹有關(guān)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)抗震、工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)知識(shí)，為讀者后續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。

編輯推薦

《工程振動(dòng)與穩(wěn)定基礎(chǔ)(第3版)》：高等學(xué)校教材

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