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出版者:

作者:中国建筑标准设计研究院

出品人:

页数:157

译者:

出版时间:2008-2

价格:86.00元

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isbn号码:9787801777829

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现代土木工程结构设计与施工实践 一本深入探讨大型起重设备结构安全与施工技术的综合性专著 图书简介 本书聚焦于现代工业与港口建设中至关重要的起重机械——特别是重型钢结构桥梁——的设计、分析、制造与安装技术。鉴于当前工程领域对结构可靠性、材料性能极限利用以及复杂受力分析的日益严苛要求，本书旨在提供一套全面、系统且极具实践指导意义的技术参考体系，服务于结构工程师、机械设计师、项目经理及质量控制人员。 第一部分：理论基础与设计规范演进 本书首先回顾了起重机结构设计所依据的力学基础，重点阐述了梁结构在动载荷作用下的应力分布规律。 1.1 结构动力学在起重机分析中的应用 详细解析了起重机在运行过程中产生的冲击荷载、振动模式及其对主梁疲劳寿命的影响。内容涵盖了模态分析、随机振动理论在实际工程动载荷谱构建中的应用方法，并对比了不同国家和地区（如欧洲标准EN、美国标准ASME及中国标准GB）在动载系数取值上的差异及其工程含义。 1.2 材料科学与高强度钢材的选型 深入探讨了用于制造大型桥梁的主体材料——高强度低合金结构钢（如Q345E、S355J2G3等）的性能特点。重点分析了这些材料在低温环境下的韧性要求、焊接性能控制（特别是热影响区IACS的控制）以及长期服役中的蠕变与松弛特性。书中提供了详细的材料性能数据表，并结合案例分析了材料选择失误可能导致的结构失效模式。 1.3 极限状态设计法（LRFD）在桥梁结构中的实施 详细阐述了基于可靠性理论的极限状态设计方法，包括对承载能力极限状态（如屈曲、疲劳断裂）和使用性能极限状态（如挠度、刚度）的校核流程。书中引入了先进的概率模型，用于评估结构设计安全系数的合理性，并提供了大量手算校验与有限元分析结果的对比验证。 第二部分：主梁结构设计与关键节点的深化 本部分是本书的核心，集中于起重机主梁（如桁架梁、箱形梁）的几何优化与细节处理。 2.1 箱形梁的截面优化与刚度设计 针对重载桥式起重机常用的箱形主梁，系统地分析了腹板厚度、上/下翼缘宽度与厚度的最优配比。内容涵盖了侧向扭转屈曲的临界分析、剪力滞后效应的量化计算，以及为提高抗扭刚度而在内部设置加强筋（如隔板、横梁）的布局设计准则。书中特别展示了如何利用参数化建模工具实现截面尺寸的迭代优化，以达到轻量化与高强度的统一。 2.2 桁架梁结构的设计与节点详图 对于需要跨越大且对自重敏感的工况，桁架结构是优选方案。本书详细讲解了如何运用结构优化算法确定弦杆和腹杆的配筋比例，重点分析了焊缝节点的设计要求，特别是受拉/受压节点、搭接节点和交叉节点处的应力集中控制。提供了大量符合现行规范的节点详图库，指导施工图深化。 2.3 轨道梁与车轮的接触力分析 探讨了主梁与运行机构之间的连接设计，包括对轨道梁的应力传递路径分析、车轮与轨道之间的接触应力（Hertz接触应力）评估，以及如何设计缓冲装置和导向轮系统以减小运行冲击对主梁结构的二次损伤。 第三部分：制造工艺、无损检测与质量控制 结构的设计蓝图必须通过精湛的制造工艺得以实现，本书对制造过程中的关键控制点进行了深入探讨。 3.1 钢结构制作中的精度控制 详细描述了大型钢结构件的下料、组装、焊接和矫正工艺。重点阐述了数控切割（CNC）对材料边部质量的影响，以及在大型分段组装时如何通过精确的定位和临时支撑来保证几何尺寸的精度，避免因累积误差导致的安装困难。 3.2 高性能焊接工艺与质量保证 涵盖了用于厚板连接的埋弧焊（SAW）、药芯焊丝焊（FCAW）等主流焊接方法的工艺参数选择。书中详细列举了焊后热处理（PWHT）的必要性判断依据、加热速率控制、保温时间要求，并结合实际案例分析了典型的焊接缺陷（如未熔透、咬边、裂纹）的成因及预防措施。 3.3 无损检测（NDT）技术的应用 系统介绍了针对起重机结构的关键部位，如高应力区、焊缝、螺栓连接区所采用的无损检测方法。内容包括磁粉检测（MT）、超声波检测（UT，特别是相控阵超声PAUT技术）、射线检测（RT）的应用场景、检测标准与结果判读。强调了基于风险的分级检测策略。 第四部分：安装、调试与长期健康监测 结构的安全不仅体现在设计和制造，更依赖于正确的安装和科学的维护。 4.1 现场吊装与连接技术 分析了大型主梁分段吊装过程中的结构受力状态变化。重点讨论了临时支撑的设计原则、高强度螺栓的预紧力控制（扭矩法与转角法）以及精确定位技术。书中提供了跨度超大结构在分段合拢过程中，温度变化与支撑反力的动态监测方案。 4.2 结构疲劳寿命评估与剩余寿命预测 基于已投入运行的设备，介绍了如何利用应变片（Strain Gauges）在关键节点进行的现场应力测试，以验证设计模型的准确性。进一步探讨了基于Miner线性累积损伤理论和S-N曲线的疲劳寿命预测模型，以及如何通过定期的疲劳检测来推算结构的剩余安全服役年限。 4.3 结构健康监测（SHM）系统的集成 探讨了将光纤光栅传感器、加速度计等嵌入或附着于主梁结构中，实现对振动、应变、位移的实时、连续监测的技术。书中提供了数据采集、传输与预警阈值设定的方案，旨在实现从“定期维护”向“状态检修”的转变，最大化设备的安全性和经济性。 总结 本书内容广博，理论与实践紧密结合，旨在成为从事重型起重设备工程领域人员不可或缺的工具书。它不仅提供了解决现有技术难题的方案，更引导读者思考未来结构设计与智能维护的发展方向。

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这本书的装帧设计实在太引人注目了，那种厚重的、带有工业气息的纸张质感，光是拿在手里就能感受到一股沉甸甸的专业感。我原本以为这会是一本纯粹的技术手册，枯燥乏味，但翻开目录后才发现，它简直是一部结构工程的编年史。作者在绪论部分，对现代建筑中悬挂结构的发展脉络梳理得极其到位，从早期的桁架设计理念如何被逐渐迭代到如今的箱型梁结构，每一个转折点都配有清晰的历史背景分析。特别是关于材料科学在钢结构发展中的作用那一章节，简直是宝藏，详细阐述了不同牌号的钢材在承受高应力和疲劳载荷时的微观性能差异，以及这对梁体截面选择的决定性影响。我尤其欣赏作者在讲解“应力集中”概念时采用的类比手法，用了一个城市交通拥堵的例子来比喻荷载分布不均，一下子就把抽象的力学问题变得直观易懂，对于初入行的工程师来说，这种教学方法无疑是极大的福音。虽然书中大量的图表和计算公式让人不得不打起十二分的精神去研读，但那种踏实、严谨的学术态度，让人觉得手中的每一页都凝聚着无数次的试验和实践。

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这本书的排版和插图质量简直是业界良心，这对于理解复杂的空间受力构件至关重要。那些剖面图和三维爆炸图，清晰地展示了内部焊缝、螺栓连接的几何关系以及受力流动的路径，这比单纯看二维施工图要高效得多。我曾经在尝试理解某种特定工况下，如何精确计算腹板的剪切屈曲强度时感到非常困惑，翻阅其他书籍常常是公式堆砌，让人不知所以。然而，这本书的作者却巧妙地结合了一张动态的应力云图（尽管是静态印刷的），直观地展示了屈曲波形的形成过程，并辅以简洁的公式推导，让我瞬间就抓住了问题的关键。此外，书中对“可制造性”的关注度也相当高，许多在理论上“完美”的设计，在实际加工中往往会遇到困难，这本书很早就预见了这些问题，并提供了成熟的工厂化解决方案，比如如何优化切割路径以减少材料浪费，以及如何设置合理的焊接收缩补偿。这种从宏观理论到微观施工的全面覆盖，体现了作者深厚的工程底蕴。

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对于我这种偏向于规范学习和理论回顾的读者来说，这本书最宝贵的地方在于它对设计哲学层面的探讨。它不仅仅是一本“工具书”，更像是一部关于结构美学的哲学论著。在讨论如何处理高层建筑中梁柱节点域的承载力时，作者没有满足于仅仅满足规范的最低要求，而是反复强调了“结构冗余度”与“经济性”之间的辩证关系，提出了一个“基于风险评估的设计导则”。这种高度的抽象思考能力，让读者跳出了死扣条文的窠臼，开始真正学会像一位大师一样去思考结构的本质。书中关于旧结构评估与既有构件加固的章节，也展现了其前瞻性，它没有固步自封于新建项目，而是将目光投向了现有基础设施的维护与升级，这在当前存量建筑时代显得尤为重要。阅读完后，我感觉自己对“安全”的理解不再是简单的“不倒塌”，而是上升到了“长期可靠性”和“可维护性”的更高层面。这是一本能真正提升工程师思维高度的著作。

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我是一位在结构设计领域摸爬滚打多年的资深工程师，坦白说，市面上关于钢结构设计规范的解读汗牛充栋，但真正能深入骨髓、让人有茅塞顿开之感的却凤毛麟角。这本书给我的感觉，更像是一位经验丰富的前辈，坐在你身边，手把手地带着你拆解那些最棘手的设计难题。它的高明之处在于，它没有停留在“应该怎么做”的层面，而是深入挖掘了“为什么必须这么做”的内在机理。例如，在讨论梁端加强层设计时，书中不仅给出了标准的构造要求，更结合了实际工程案例，分析了在地震作用下，加强层失效可能导致的连锁反应，那种对安全冗余度的执着，简直让人肃然起敬。而且，书中的案例分析部分非常详尽，从荷载工况的设定到最终的细部节点处理，每一步都留有足够的演算空间和思考余地。我甚至发现了几处我过去在实际项目中未曾注意到的细微优化点，这些小小的改进，对于提升整体结构的经济性和可靠性都有着不可忽视的价值。这本书绝非速成指南，它需要的是沉淀和消化，每一次重读，都会有新的领悟。

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作为一名从事桥梁工程设计多年的技术人员，我原以为这本书的侧重点会更偏向于建筑领域，但出乎意料的是，它在“整体稳定性分析”方面的论述，完全可以作为桥梁上部结构受力分析的参考。书中关于“扭转刚度”和“侧向支撑”的讨论，特别是在长跨度结构中如何通过优化中间支撑点来控制大变形，其深度和广度都超出了我的预期。我尤其欣赏作者在推导复杂应力场方程时所使用的符号系统，逻辑清晰、层层递进，即便是面对涉及多变量耦合的非线性问题，也能被作者分解得井井有条。更让我印象深刻的是，作者似乎对结构动力学也有着深刻的理解，在分析风荷载或车辆活载引起的振动响应时，书中引入了模态分析的概念，并结合有限元模拟的输出结果进行了对比验证，这使得单纯的静力设计理论增添了动态的维度，极大地丰富了我们对结构响应的认知。这本书在理论深度和工程实践的结合上，达到了一个近乎完美的分寸感。

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