前言

結構的頻率和振型由結構的質量和剛度所決定，且僅與結構的材料特性和幾何尺寸有關，是結構的固有特征參量。結構的頻率向量表征了結構總體分布剛度與總體分布質量之間的絕對比值關系；結構的振型向量表征了結構局部分布剛度與局部分布質量之間的相對比值關系。振型向量分量的階次表述了在外界環境作用下，結構最易產生的分解反應類型的順序。

概念設計從結構總體出發，宏觀上把握結構的力學性能，即結構體型確定，結構在荷載作用下的荷載效應就完全確定。例如，抗震設計中對強柱弱梁、強剪弱彎和強節點弱構件等的規定，就是從整體上要求結構在地震作用下的表現性能。另外，在抗震規范中規定：結構宜簡單、規則、對稱，也是從整體角度把握結構的力學性能。構造設計是對結構計算的補充，是為了彌補結構理論計算的不足，構造設計對構件尺寸或鋼筋量進行控制，確保結構使用安全。頻率向量表征了結構總體分布剛度與總體分布質量之間的絕對比值關系，對以頻率或周期為控制目標的結構具有重要的指導意義。結構的振型向量表征了結構局部分布剛度與局部分布質量之間的相對比值關系。振型向量分量的階次表述了在外界環境作用下，結構最易產生的分解反應類型的順序。眾所周知，任何荷載效應都會以位移的形式予以表現，而結構振型正是結構位移的完備正交基，任何變形都能以振型為坐標基進行展開。通過位移可以建立應變關系式，相應可求出應力和內力值。所以，結構的內力、應力和應變都可依振型為坐標基進行展開。這樣就要求在結構概念設計階段，結構體型確定后，先進行模態分析，進而通過對結構有效質量參與系數的分析與控制，提前對結構反應有利的振型階次，推遲對結構反應不利的振型階次，這樣在結構概念設計階段就能對整個力學性能進行把握，使結構滿足安全性需要。

全書內容包括頻率設計和振型設計。對于頻率敏感的結構，可按書中頻率調整方法進行設計，利用這些規律指導三座混凝土雷達塔的頻率設計；而對于結構振型調整，提出利用特征參量指導結構概念設計和構造設計，進而指導結構的性態設計。

本書出版得到國家自然科學基金（50978232）、河南省教育廳項目（14B560029）和華北水利水電大學高層次人才啟動基金（201246）資助，特此致謝！

由于作者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

吳澤玉

2016年5月于華北水利水電大學龍子湖校區