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出版者:Routledge

作者:Bhatt, Prab/ MacGinley, Thomas J./ Choo, Ban Seng

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 259.90

装帧:HRD

isbn号码:9780415307956

丛书系列:

图书标签:

• 混凝土结构设计
• 钢筋混凝土
• 结构工程
• 土木工程
• 建筑工程
• 结构力学
• 抗震设计
• 混凝土材料
• 设计规范
• 工程结构

钢结构设计原理与实践 本书全面深入地探讨了现代钢结构的设计理论、规范应用、结构分析以及工程实践中的关键技术。旨在为结构工程师、土木工程专业学生以及从事钢结构设计、施工和研究的人员提供一本权威、实用且前沿的参考指南。 --- 第一部分：钢结构基础与材料科学 第一章 钢结构概述与发展历程 本章首先界定了现代钢结构的范畴及其在当代建筑和桥梁工程中的核心地位。详细回顾了从早期铁结构到现代高性能钢结构的发展脉络，强调了钢材在抗震、大跨度、高耸建筑中的不可替代性。讨论了钢结构相较于传统混凝土结构的优势与挑战，特别是防火、耐腐蚀和疲劳性能的控制。 第二章 结构钢材的本构特性与性能 深入剖析了常用结构钢材（如普通碳素结构钢、低合金高强度钢、耐候钢）的力学性能。详细解释了屈服强度、抗拉强度、极限延伸率、韧性转变温度等关键指标的工程意义。重点分析了钢材在不同温度下的本构关系，包括高温下的强度折减和低温脆性断裂风险。此外，还探讨了焊接过程中热影响区（HAZ）的微观结构变化及其对整体性能的影响。 第三章 钢结构连接的机理与设计 连接是钢结构的薄弱环节，本章对其进行了详尽的论述。涵盖了三大类连接方式： 1. 铆接与螺栓连接： 详细介绍了摩擦型高强度螺栓和承压型螺栓的设计计算方法，包括抗滑移承载力、承压强度及疲劳寿命评估。对比分析了现场施工中预拉力控制的技术要点。 2. 焊接连接： 阐述了各种焊缝形式（坡口焊、角焊、塞焊）的内力传递机制。深入讨论了焊缝质量检验标准（无损检测NDT方法）和疲劳敏感性分析。 3. 新型连接技术： 介绍了栓接-焊接组合节点、刚性节点与柔性节点的设计哲学，以及在预制装配式建筑中应用的节点连接技术。 --- 第二部分：极限状态设计与规范应用 本书的设计方法严格遵循基于性能的抗载荷设计（LFRD）理念，深度结合中国国家标准《钢结构设计规范》（GB 50017）及国际通用设计方法。 第四章 结构稳定性的基本理论 稳定性设计是钢结构设计的核心挑战之一。本章系统讲解了失稳的各种形式： 1. 构件的局部失稳： 讨论了板件的宽厚比限制，如翼缘和腹板的局部屈曲验算，并介绍了加劲肋的设计原则。 2. 构件的整体失稳（压杆失稳）： 详细推导并应用欧拉公式，重点阐述了有效长度系数 ($mu$) 的确定方法，包括刚性连接、半刚性连接和铰接情况下的分析。 3. 整体结构的侧向扭转屈曲： 针对细长梁和框架结构，分析了侧向支撑情况对梁整体稳定性的影响，并给出了抗扭刚度的设计要求。 第五章 抗拉与抗压构件的设计 抗拉构件： 分析了拉杆的承载力，重点计算了连接处净截面抗拉强度和断裂控制。针对桁架和支撑体系，讨论了屈曲后的承载力提升效应。 抗压构件（柱）： 结合稳定性理论，详细阐述了中心受压柱和偏心受压柱的设计流程。引入了折线形承载力曲线的概念，并结合不同长度屈曲模式的组合，指导工程师确定最优截面尺寸。 第六章 梁和楼盖结构的承载力设计 本章专注于梁的抗弯和抗剪设计： 1. 抗弯设计： 讨论了塑性设计与弹性设计的适用条件。重点分析了腹板屈曲、塑性铰的形成及其对梁跨中弯矩容量的影响。 2. 抗剪设计： 详细讲解了腹板的抗剪强度计算，包括剪应力分布和斜向荷载下的组合效应。 3. 组合楼盖设计： 探讨了钢梁与混凝土楼板组成的组合梁的设计，包括剪力连接件的设计、组合截面的惯性矩计算以及施工阶段的应力控制。 --- 第三部分：特殊结构与工程应用 第七章 钢框架结构与节点设计 系统介绍了刚性、半刚性及框架结构中的拉结设计。 1. 刚性节点设计： 深入探讨了框架柱顶和柱底的连接节点，包括刚性连接的构造要求、节点域（Panel Zone）的抗剪和抗弯承载力验算，确保柱梁节点区域的整体性能。 2. 半刚性节点（Timoshenko 节点）： 分析了在地震和风荷载作用下，半刚性节点如何通过耗能元件实现结构延性。 3. 梁柱连接节点详图与施工图表达： 提供了大量标准和非常规节点的设计实例，强调了详图绘制对施工误差控制的重要性。 第八章 钢结构抗震设计理论与延性控制 本章聚焦于钢结构在多遇地震和最大可信地震下的反应。 1. 延性设计理念： 阐述了“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的抗震设计原则，强调通过塑性铰的有序形成来耗散地震能量。 2. 耗能构件的应用： 详细介绍了屈曲约束支撑（BRB）、粘滞阻尼器等新型抗震耗能技术的设计与布置。 3. 抗震验算方法： 讲解了在不同抗震设防烈度下的反应谱法和非线性动力分析（Pushover分析）的应用。 第九章 疲劳、耐火与施工控制 1. 钢结构的疲劳设计： 针对桥梁、起重机轨道梁等承受反复荷载的结构，讲解了S-N曲线法和 Miner 累积损伤理论，特别关注焊缝的疲劳等级分类与控制。 2. 钢结构防火设计： 讨论了火灾下钢材性能的急剧下降。介绍了被动保护（防火涂料、耐火板）和主动冷却系统的设计原则，确保结构在规定耐火时限内保持稳定。 3. 施工误差与质量控制： 探讨了钢结构制作、运输和安装过程中的精度要求，如构件的偏差控制、螺栓安装的质量检查，以及现场返修和矫正技术。 --- 第四部分：先进技术与未来趋势 第十章 预应力钢结构与轻钢结构 预应力技术： 介绍了钢结构中施加预应力以减小变形、提高刚度和抗疲劳性能的技术，特别是预应力支撑的应用。 轻钢结构设计： 关注冷弯薄壁型钢结构的设计特点，包括其特有的局部和径向屈曲问题，以及与传统热轧钢结构在连接构造上的区别。 第十一章 钢结构与可持续性发展 探讨了钢结构的可回收性、低碳制造过程。介绍了结构健康监测（SHM）系统在钢结构服役期内的应用，以及如何利用传感器数据评估结构剩余寿命。 --- 本书的特点在于： 理论深度与工程实例紧密结合，不仅提供了规范条文的解读，更着重于设计思想的培养和复杂问题的解决思路。通过大量的图示和案例分析，确保读者能够将所学知识有效地转化为实际设计能力。

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