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出版者:机械工业

作者:付荣柏

出品人:

页数:489

译者:

出版时间:2009-4

价格:59.00元

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isbn号码:9787111256700

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钢结构工程设计与施工的系统性指南 第一部分：钢结构设计基础与理论 本书旨在为土木、结构工程师、设计人员以及相关领域的高级学生提供一套全面且深入的钢结构设计与施工基础理论框架。我们将从材料科学的视角出发，深入剖析现代钢材的冶金特性、力学行为及其在不同荷载条件下的响应机制。 1.1 钢材的结构与性能 本部分详细阐述了碳素钢、低合金钢以及高强度钢在微观结构上的差异，重点探讨了屈服强度、极限拉伸强度、韧性转变温度（DBTT）以及疲劳性能对结构安全性的影响。我们引入了疲劳设计中的应力范围与应力比概念，并结合实例分析了焊接接头对母材性能的劣化效应。设计中必须考虑的局部屈曲（Local Buckling）和整体失稳（Global Instability）的判据将在本章得到详尽的数学推导和工程应用指导。 1.2 基本构件的承载力分析 本章聚焦于钢结构中最基本、最关键的构件——梁、柱和系杆的承载力计算。 梁的设计： 涵盖简支梁、连续梁和悬挑梁的弯矩与剪力图分析。重点阐述了塑性铰的形成、塑性储备的利用，以及如何根据极限状态设计原则确定截面尺寸。特别是对于深梁和箱型梁，我们将深入探讨其腹板的剪切屈曲和局部压溃问题。 柱的设计： 柱子的设计是抗压结构的核心。本章系统介绍了欧拉屈曲公式的局限性，并详尽讲解了基于截面有效面积和有效长度系数的非塑性柱承载力计算方法（如AISC LRFD/ASD方法）。对于复杂轴线布置的柱，如十字形截面或多肢组合柱，其侧向扭转屈曲（Lateral Torsional Buckling, LTB）的校核将被作为重点内容进行分析。 系杆与拉杆： 针对高层建筑和桁架结构中的拉伸构件，本章讨论了杆件的疲劳寿命评估，并强调了连接部位的应力集中效应。 1.3 钢结构连接设计 连接是钢结构体系中最薄弱的环节，也是施工质量的集中体现。本部分是全书的难点与重点之一。 螺栓连接： 详述摩擦型连接和承压型连接的设计规范。内容包括普通螺栓、高强度螺栓的预拉力控制、抗剪承载力验算，以及栓孔尺寸对连接性能的影响。对于疲劳荷载下的连接，我们将应用Miner累积损伤理论进行寿命评估。 焊缝连接（理论基础）： 侧重于焊缝的力学计算，而非具体的焊接工艺。内容包括角焊缝、坡口焊缝的等效强度计算，以及如何处理搭接和T形接头的应力分布不均问题。特别讨论了焊缝系数和焊脚尺寸对承载力的影响。 第二部分：结构分析与特殊构件设计 本部分将钢结构设计提升到更复杂的工程应用层面，涉及整体稳定性和非线性分析。 2.1 结构整体稳定性分析 对于高度和柔度较大的结构，整体稳定性是决定成败的关键。 框架的侧向刚度： 讲解如何通过剪力刚度中心、扭转刚心来确定结构的抗侧移刚度。引入侧向约束系数和等效剪力刚度概念，用于简化复杂结构的屈曲分析。 P-Delta效应： 详细解析恒载和活载产生的二阶效应（P-Delta效应）对柱和梁轴力的累积影响。介绍如何通过迭代法或直接刚度法将P-Delta影响纳入设计计算，确保结构在变形状态下的承载能力。 2.2 组合结构与节点设计深化 现代工程越来越多地采用钢-混凝土组合结构，本章将关注其协同工作机制。 组合梁的抗剪连接： 深入研究型钢与混凝土之间剪键（如剪钉、焊钉）的受力机理、抗剪承载力计算，以及整体抗剪截面模量的确定。 复杂节点设计： 针对刚性连接（如刚性梁柱节点）的应力流分析，以及节点域（Node Zone）的加腋、补板设计，以抵抗高强度集中应力。 2.3 桁架与空间结构分析 桁架结构的设计需要精确掌握节点处的内力分配。 桁架的几何组成： 分析不同单元组合（如普拉特、沃伦、霍氏桁架）在静载和风荷载下的内力变化规律。 空间框架的刚度与位移： 讲解空间桁架的矩阵分析法，以及如何通过预加应力或调整杆件长度来控制结构在复杂荷载作用下的挠度和频率。 第三部分：施工制造与质量控制的工程实践 本书的第三部分将理论设计与实际制造环节紧密结合，强调“设计可制造性”（Design for Manufacturability, DFM）。 3.1 钢结构制造流程概述 本章概述了从钢材下料、成型、加工到涂装的全过程质量控制要点。重点讨论了数控切割（CNC）的精度标准对后续装配的影响，以及型钢在矫正过程中的残余应力问题。 3.2 表面处理与防护 涂装是保证钢结构长期耐久性的重要手段。 除锈工艺： 详细对比喷砂（Sa2.5/Sa3.0）、抛丸等不同除锈等级对涂层附着力的影响。 防腐体系选择： 分析环氧富锌底漆、云铁中间漆和聚氨酯面漆等不同体系在海洋、工业大气环境中的适用性、寿命预测及维护策略。 3.3 现场安装与接装 现场施工的精度直接决定了结构的最终性能。 高强度螺栓的安装控制： 详述扭矩控制法、转角法等高强度螺栓的终拧检测流程，并探讨了如何通过拉伸试验来验证预拉力是否达到设计要求。 结构误差的补偿： 针对现场放样偏差、构件加工误差，介绍如何通过调整垫板厚度、扩大孔径或采用超前钻孔等技术手段，确保结构轴线和几何尺寸的符合性。 本书致力于提供一个从材料到成品的、贯穿钢结构全生命周期的技术参考体系，旨在提升工程师对复杂钢结构系统性安全、经济和可施工性的综合掌控能力。

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这本书的结构安排上，我注意到它非常侧重于解决“制造现场”的痛点。它没有花费大量篇幅去讨论焊接的百年历史或宏大的行业背景，而是直接进入了如何解决“翘曲”和“残余应力”这类让人头疼的实际问题。我个人对其中关于“夹具设计与工装刚度”的章节印象最为深刻。作者提供了一套系统的计算方法，用于预估焊接过程中产生的拘束力，并据此指导了反变形量的计算和预设。这部分内容是我们在实际操作中，往往只能凭经验摸索的领域，而这本书将其公式化、流程化，无疑是极大地提高了工程效率。特别是，书中多次提及了数字化制造与焊接机器人集成应用的趋势，这表明作者并未固步自封于传统工艺，而是积极地将前沿技术融入到结构制造的讨论中，例如激光跟踪系统在焊缝定位中的应用案例，非常具有前瞻性。

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这部书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那一抹沉稳的深蓝，搭配烫金的字体，透着一股工业美学的严谨与厚重。我初翻几页，就被其中详尽的图文并茂的展示所吸引。它显然不是那种流于表面的介绍性读物，而是直击核心，深入到工艺流程的每一个细微之处。比如，它对焊缝的预处理、坡口的角度控制、以及不同厚度钢板的层间温度把控，都有着近乎教科书式的精确描述。我尤其欣赏它在“应力集中与变形控制”这一章节的阐述，不仅仅停留在理论层面，还穿插了大量实际工程案例中的“疑难杂症”分析与解决方案，那些详实的焊接参数表和缺陷照片，对于一线技术人员来说，无疑是极具参考价值的宝贵资料。这本书的排版也很有层次感，关键数据点常常被独立凸显，使得在快速查阅特定规范时，效率大大提升。总而言之，从视觉到内容深度，它都散发着一种专业人士打磨的质感，让人感觉手里的不是一本普通的工具书，而是一份沉甸甸的、可以信赖的工程手册。

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这本书的语言风格相对冷峻、直白，给人一种非常可靠的信赖感。它更像是一位经验丰富的老技师，在交接工作时留下的详尽笔记，每一个结论都建立在大量实验数据和反复实践的基础上。我欣赏它对“质量控制体系”的构建思路。它不只是教你如何“做”焊接，更重要的是教你如何“管”焊接。书中详细介绍了从原材料入厂检验、焊工持证上岗、过程巡检到最终成品验收的每一个关键控制点（KPC）。尤其是关于焊后热处理（PWHT）的温升速率和保温时间的曲线图，给出了非常严格的控制区间，并解释了超出这个区间可能导致的脆化风险。这种对风险点和控制点的清晰界定，让这本书的实用价值倍增，它不仅仅是一本技术指南，更是一份关于如何建立和维护一个高标准制造体系的宝贵蓝图。阅读过程中，我能清晰地感受到作者希望读者能够避免走弯路的良苦用心。

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我是在寻找关于高精度机械装配公差规范时偶然接触到这本书的，原本对焊接技术只是抱着了解基本原理的态度，没想到它在这方面的深度远远超出了我的预期。这本书的叙事风格非常务实，几乎没有冗余的形容词或抒情，而是用一种近乎冷峻的工程师口吻，将复杂的冶金学原理与实际操作中的热影响区（HAZ）变化紧密地联系起来。例如，在讨论特定牌号高强钢的焊接时，作者详尽地分析了不同保护气体配比对焊道内部组织结构的影响，并引用了数个国际标准来佐证其论点，这种多维度的交叉印证，极大地增强了内容的权威性。我特别关注了其中关于无损检测（NDT）方法选择与适用性的对比部分，它不仅列举了超声波、射线检测的原理，更强调了在复杂几何形状构件中，如何根据结构应力分布来优化检测路径，这种对“应用场景”的深刻洞察，是很多纯理论书籍所缺乏的。读完这部分，我对“焊接质量”的理解从“焊得牢固”提升到了“焊得可靠且可追溯”的层面。

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说实话，最初我有些担心这本书的内容会过于偏向特定设备制造商的内部标准，毕竟“起重机”这个领域的技术壁垒往往很高。然而，令我惊喜的是，这本书在基础理论的阐述上做得非常扎实和通用。它在开篇部分对焊接电源的特性及其对电弧稳定性的影响进行了非常细致的梳理，即便是对常见MIG/MAG焊机工作原理不太熟悉的工程师，也能通过书中清晰的等效电路图和波形图，迅速建立起对电流、电压与熔深关系的直观认识。这种从宏观到微观的讲解层次，体现了作者对不同知识背景读者的包容性。此外，书中对于“防腐与表面处理”的章节也值得称赞，它不仅提到了喷砂的等级标准，还详细对比了不同底漆与面漆体系在重载和户外环境下的耐候性数据，这对于后续的维护和寿命评估至关重要。这本书的知识点密度非常高，我感觉自己需要放慢速度，边读边在脑海中绘制流程图，才能更好地吸收其精髓。

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