鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

前言

　　對鋼結(jié)構(gòu)性能的全面了解，是從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員所必須具備的條件。所謂“性能”，是指結(jié)構(gòu)在各種不同的荷載作用和環(huán)境條件下的反應(yīng)。對性能的了解包括對各種鋼材的特點(diǎn)、制造和安裝的各工序?qū)?gòu)件產(chǎn)生的影響、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的影響、各類荷載作用的效應(yīng)、結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造細(xì)節(jié)可能引起的后果等的了解。此外，設(shè)計(jì)工作者還必須了解如何滿足施工的要求，以使設(shè)計(jì)能順利實(shí)現(xiàn)并獲得優(yōu)良的工程質(zhì)量。工程設(shè)計(jì)是復(fù)雜的綜合性問題，只有掌握上述這些知識，才能對工程實(shí)踐中出現(xiàn)的各種情況應(yīng)付裕如。目前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)方面的出版物很少，很不適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程迅速發(fā)展的需要。作者不揣谫陋編寫這本《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》作為應(yīng)急之需，希望它能夠在造就鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才方面起一點(diǎn)微薄的作用?！　”緯淖x者對象是已經(jīng)學(xué)過大學(xué)本科鋼結(jié)構(gòu)課程的人員，包括研究生和科研、設(shè)計(jì)及施工的技術(shù)人員。因此，本書的內(nèi)容是在鋼結(jié)構(gòu)初步知識的基礎(chǔ)上加深提高。前四章屬于鋼結(jié)構(gòu)性能的總論。對于鋼結(jié)構(gòu)承載能力的極限狀態(tài)，除了強(qiáng)度和過度變形不能繼續(xù)承載外，喪失穩(wěn)定、疲勞破損和脆性斷裂都占有重要位置。本書第二至四章分別對后三個問題集中地做了一般性的論述。第五至八章是構(gòu)件的分論，分別論述拉桿、壓桿、受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的承載能力，其中穩(wěn)定問題占較大分量。作者在選材時注意避免重復(fù)一般教科書中有關(guān)穩(wěn)定理論的內(nèi)容，盡量把穩(wěn)定計(jì)算公式和構(gòu)造緊密聯(lián)系起來，把理論和實(shí)際設(shè)計(jì)聯(lián)系起來。第九、十兩章論述連接和構(gòu)造。正確確定構(gòu)造細(xì)節(jié)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，但有時不為人們所重視。這里單辟一章講構(gòu)造設(shè)計(jì)，不僅意在強(qiáng)調(diào)其重要性，并且還由于集中論述而使得構(gòu)造設(shè)計(jì)的原則更容易為讀者所掌握。作為一本研究生教材和工程技術(shù)人員更新知識的讀物，本書的內(nèi)容力求反映近年來國內(nèi)外的新成就。除了在第一至十章中盡量這樣做外，又寫了第十一和第十二章，論述冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，塑性設(shè)計(jì)和箱形梁等新結(jié)構(gòu)和新設(shè)計(jì)方法。第十二章還納入一些特殊問題如鋼結(jié)構(gòu)的加固等。　　本書的第一至十章承蒙清華大學(xué)王國周教授和浙江大學(xué)夏志斌教授詳細(xì)審閱并提出改進(jìn)意見，謹(jǐn)致謝意。我在西安冶金建筑學(xué)院鋼木結(jié)構(gòu)教研室的同事陳驥、郭在田、蔣煥南、趙揮琴、何?？岛脱芯可鶚?、顧強(qiáng)等同志也對初稿的許多章節(jié)提出了不少好意見，一并在這里致謝。

內(nèi)容概要

本書比較深入地討論了鋼結(jié)構(gòu)的性能和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所考慮的有關(guān)問題，并盡可能地反映國內(nèi)外在這方面的新成果。本書共十二章，前四章屬于鋼結(jié)構(gòu)性能和設(shè)計(jì)的總論；第五至八章為各種構(gòu)件的分論；第九和十章論述連接和構(gòu)造設(shè)計(jì)；第十一章介紹冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；第十二章介紹了塑性設(shè)計(jì)、受扭構(gòu)件和加固設(shè)計(jì)等特殊問題。    本書可供結(jié)構(gòu)工程的研究生學(xué)習(xí)，以及有關(guān)教學(xué)、科研和工程技術(shù)的人員參考。

書籍目錄

第三版序第二版序序第一章 鋼結(jié)構(gòu)的基本性能  1.1 鋼材的生產(chǎn)及其對材性的影響  1.2 鋼結(jié)構(gòu)的建造過程及其對構(gòu)件性能的影響  1.3 外界作用對鋼結(jié)構(gòu)性能的影響  參考文獻(xiàn)第二章 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題概述  2.1 鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞  2.2 失穩(wěn)的類別  2.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的特點(diǎn)  2.4 穩(wěn)定計(jì)算中的整體觀點(diǎn)  2.5 穩(wěn)定設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)原則  參考文獻(xiàn)第三章 鋼結(jié)構(gòu)的斷裂  3.1 鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞及其原因  3.2 斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)  3.3 防止脆性斷裂  3.4 應(yīng)力腐蝕開裂  參考文獻(xiàn)第四章 疲勞破損  4.1 影響疲勞破損的因素  4.2 疲勞設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則  4.3 疲勞試驗(yàn)和檢驗(yàn)  4.4 提高疲勞性能的工藝措施  參考文獻(xiàn)第五章 拉桿  5.1 拉桿的極限狀態(tài)  5.2 凈截面的效率  5.3 角鋼拉桿  5.4 螺紋拉桿  參考文獻(xiàn)第六章 軸心壓桿  6.1 軸心壓桿的極限狀態(tài)  6.2 軸心壓桿的穩(wěn)定計(jì)算  6.3 壓桿的計(jì)算長度  6.4 格構(gòu)式壓桿  6.5 壓桿的截面尺寸  6.6 壓桿的支撐  參考文獻(xiàn)第七章 受彎構(gòu)件  7.1 受彎構(gòu)件的強(qiáng)度  7.2 梁的過度塑性變形  7.3 梁的整體穩(wěn)定  7.4 薄腹板梁的承載能力  7.5 多鋼種混用梁  7.6 梁的截面尺寸  參考文獻(xiàn)第八章 壓彎構(gòu)件和框架  8.1 壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和平面內(nèi)穩(wěn)定  8.2 壓彎構(gòu)件的空間失穩(wěn)  8.3 桿端約束和桿計(jì)算長度  8.4 框架  8.5 壓彎構(gòu)件的截面尺寸  參考文獻(xiàn)第九章 連接  9.1 角焊縫的性能和計(jì)算  9.2 抗剪螺栓連接  9.3 抗拉螺栓連接  9.4 兼承剪力和拉力的螺栓連接  9.5 承受重復(fù)荷載的螺栓連接  9.6 混合連接  參考文獻(xiàn)第十章 構(gòu)造設(shè)計(jì)  10.1 構(gòu)件的拼接  10.2 梁與梁的連接  1o.3 梁與柱連接的分類  1O.4 梁與柱連接的構(gòu)造  10.5 柱腳  10.6 桁架節(jié)點(diǎn)  10.7 抵抗疲勞的構(gòu)造  10.8 抵抗脆性斷裂的構(gòu)造  參考文獻(xiàn)第十一章 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第十二章 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他問題索引

章節(jié)摘錄

　　在3．4節(jié)中曾經(jīng)談到，在腐蝕性介質(zhì)作用下，構(gòu)件的小裂紋會隨時間而擴(kuò)展。顯然，這種作用也會損害構(gòu)件的疲勞壽命。圖4．10表明在交變應(yīng)力作用下腐蝕性介質(zhì)對疲勞壽命的影響。圖中曲線1屬于在真空中試驗(yàn)的試件，2為在空氣中試驗(yàn)的試件，3為預(yù)先把試件浸入腐蝕性液體，取出后在空氣中做疲勞試驗(yàn)；4為在腐蝕性介質(zhì)中做疲勞試驗(yàn)，其疲勞也叫做腐蝕疲勞（或應(yīng)力腐蝕疲勞）?？諝庵杏醒跚彝幸欢穸龋瑫︿摬臅鸶g作用。所以曲線2低于曲線1。把試件預(yù)先浸入腐蝕性液體，然后取出做試驗(yàn)，對疲勞壽命產(chǎn)生更明顯的不利影響（曲線3）。在腐蝕性介質(zhì)中經(jīng)受疲勞試驗(yàn)，壽命降低最甚。因此，受到海水腐蝕作用的結(jié)構(gòu)，其疲勞設(shè)計(jì)不同于一般結(jié)構(gòu)。近年來由于海洋結(jié)構(gòu)的發(fā)展，腐蝕疲勞已經(jīng)成為疲勞研究的一個重要課題?！　膱D4．10還可以看出，對于長壽命的疲勞，腐蝕的不利影響要比短壽命疲勞嚴(yán)重得多。壽命在10以下的構(gòu)件，腐蝕對疲勞壽命幾乎沒有影響，原因是短壽命疲勞是在很快的試驗(yàn)速度下完成的，腐蝕的作用來不及產(chǎn)生?！　「g對疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響和疲勞荷載的頻率有關(guān)：頻率愈低影響愈大（圖4．11），但在擴(kuò)展速率低的范圍內(nèi)無明顯影響。圖4．11的試件是用于管道的x一65號鋼，在3．5％鹽水中做的試驗(yàn)。圖中虛線表示在空氣中試驗(yàn)點(diǎn)的離散范圍。

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