前言

结构的频率和振型由结构的质量和刚度所决定，且仅与结构的材料特性和几何尺寸有关，是结构的固有特征参量。结构的频率向量表征了结构总体分布刚度与总体分布质量之间的绝对比值关系；结构的振型向量表征了结构局部分布刚度与局部分布质量之间的相对比值关系。振型向量分量的阶次表述了在外界环境作用下，结构最易产生的分解反应类型的顺序。

概念设计从结构总体出发，宏观上把握结构的力学性能，即结构体型确定，结构在荷载作用下的荷载效应就完全确定。例如，抗震设计中对强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件等的规定，就是从整体上要求结构在地震作用下的表现性能。另外，在抗震规范中规定：结构宜简单、规则、对称，也是从整体角度把握结构的力学性能。构造设计是对结构计算的补充，是为了弥补结构理论计算的不足，构造设计对构件尺寸或钢筋量进行控制，确保结构使用安全。频率向量表征了结构总体分布刚度与总体分布质量之间的绝对比值关系，对以频率或周期为控制目标的结构具有重要的指导意义。结构的振型向量表征了结构局部分布刚度与局部分布质量之间的相对比值关系。振型向量分量的阶次表述了在外界环境作用下，结构最易产生的分解反应类型的顺序。众所周知，任何荷载效应都会以位移的形式予以表现，而结构振型正是结构位移的完备正交基，任何变形都能以振型为坐标基进行展开。通过位移可以建立应变关系式，相应可求出应力和内力值。所以，结构的内力、应力和应变都可依振型为坐标基进行展开。这样就要求在结构概念设计阶段，结构体型确定后，先进行模态分析，进而通过对结构有效质量参与系数的分析与控制，提前对结构反应有利的振型阶次，推迟对结构反应不利的振型阶次，这样在结构概念设计阶段就能对整个力学性能进行把握，使结构满足安全性需要。

全书内容包括频率设计和振型设计。对于频率敏感的结构，可按书中频率调整方法进行设计，利用这些规律指导三座混凝土雷达塔的频率设计；而对于结构振型调整，提出利用特征参量指导结构概念设计和构造设计，进而指导结构的性态设计。

本书出版得到国家自然科学基金（50978232）、河南省教育厅项目（14B560029）和华北水利水电大学高层次人才启动基金（201246）资助，特此致谢！

由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

吴泽玉

2016年5月于华北水利水电大学龙子湖校区