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结构钢设计实用手册 概述 《结构钢设计实用手册》是一本面向结构工程师、建筑师、技术人员以及相关专业学生的重要参考资料，旨在提供结构钢设计领域最全面、最实用、最权威的信息。本书汇集了最新国家标准、行业规范、设计方法、材料特性、连接细节以及典型构件的计算实例，致力于成为结构钢工程实践中的得力助手。从基础的材料选择到复杂的节点设计，从荷载计算到抗震设计，本书都进行了深入浅出的阐述，并辅以大量的图表、公式和算例，力求使读者能够快速掌握并应用相关知识。 内容要点 1. 结构钢材的基础知识 钢材的分类与牌号： 详细介绍不同强度等级的碳素结构钢、高强度低合金结构钢，以及特殊用途钢材（如耐候钢、不锈钢等）的化学成分、力学性能、标准规范和适用范围。 解説各国（包括中国、美国、欧洲等）常用钢材牌号的对照与选用原则。 钢材的力学性能： 深入探讨钢材的屈服强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、伸长率、塑性、韧性、疲劳强度、冷脆性等关键力学参数，并解释这些参数在结构设计中的意义和影响。 钢材的制造与加工： 简要介绍钢材的生产工艺（如转炉炼钢、电弧炉炼钢、连铸、轧制等）及其对材料性能的影响。 阐述钢材的冷加工（如冷弯、冲孔）和热加工（如焊接、热切割、热处理）的基本原理、技术要求及对性能的影响。 钢材的防护与耐久性： 介绍钢材常见的腐蚀机制，并详细阐述各种防腐蚀措施，包括表面处理（如除锈、喷砂）、涂装（如防锈漆、面漆、防火涂料）以及其他保护方法。 讨论钢材在不同环境下的耐久性评估与设计考量。 2. 结构钢构件的设计原理与计算 轴心受力构件： 详细讲解受拉和受压构件的设计步骤，包括截面选择、承载能力计算、稳定性（压杆稳定）校核、连接设计以及构件的构造要求。 重点阐述不同形状截面（如角钢、槽钢、H型钢、箱型截面）在轴心受力下的受力特点与设计方法。 弯曲构件（梁）： 深入探讨梁的受力分析，包括剪力、弯矩图的绘制，以及梁的强度（受弯、受剪）、刚度（挠度）、稳定（侧向弯扭屈曲）的校核。 详细介绍梁的截面类型（如I型梁、箱型梁、工字梁、U型梁）及其优缺点，并提供选择和设计的实用指南。 涵盖连续梁、悬臂梁、异形梁等复杂情况的设计。 轴心受力与弯曲组合受力构件（框架柱、桁架杆件等）： 详细阐述受弯、受剪、受扭同时作用下构件的设计方法，包括组合构件的强度、稳定、刚度校核。 重点介绍框架结构中柱和梁的连接设计，以及桁架结构中各杆件的受力特性与设计要点。 受扭构件： 介绍薄壁杆件在受扭荷载下的力学行为，以及扭转强度和刚度的计算方法。 探讨在哪些工程情况需要考虑扭转效应，并提供相应的验算和设计指导。 3. 结构钢连接的设计与细节 螺栓连接： 详细介绍高强度螺栓和普通螺栓的类型、规格、连接方式（承接、摩擦、斜接等），以及螺栓连接的承载能力计算（剪切、拉拔、承压），包括对构件翼缘和腹板的局部承压验算。 阐述螺栓连接的构造要求、连接板设计、螺栓孔偏差控制以及疲劳设计。 焊接连接： 详细介绍焊接方法（如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等）、焊缝类型（角焊缝、坡口焊缝）及其受力特性。 深入讲解焊缝的强度计算（剪切、拉拔、弯曲、扭转），以及焊缝的布置、尺寸确定、施工要求和质量检验。 重点分析不同连接部位（如梁与柱、梁与梁、梁与柱）的焊接细节。 铆钉连接（历史回顾与现代应用）： 简要介绍铆接的历史，并说明在特殊工程或修复项目中可能遇到的相关知识。 连接节点的力学分析与设计： 深入分析梁柱节点、桁架节点、支撑节点等典型连接节点的受力状态，并提供详细的设计方法和计算示例。 重点阐述节点的整体稳定性、局部承压、板件屈曲等方面的验算。 连接的疲劳设计： 讨论在承受重复荷载的结构中，连接的疲劳寿命设计原则和验算方法，包括应力集中效应的考虑。 4. 结构体系与构件形式 梁式结构： 介绍单层、多层工业厂房、民用建筑等中的梁式结构体系，包括屋盖梁、吊车梁、楼板梁、次梁等的设计。 框架结构： 详细阐述钢框架结构（平面框架、空间框架）的力学特性，包括荷载传递路径、侧移分析、节点设计，以及地震作用下的动力响应。 探讨框架结构的抗侧移构件（如支撑）的设计。 桁架结构： 介绍各种形式的桁架（如三角形桁架、梯形桁架、交叉桁架等），及其在桥梁、厂房、体育场馆等工程中的应用。 重点讲解桁架杆件的受力分析、节点连接以及整体稳定性。 筒体结构与壳体结构： 简要介绍钢结构中筒体和壳体的概念及其在大型建筑、储罐等中的应用，并概述其设计基本原则。 组合结构： 讨论钢-混凝土组合结构（如组合梁、组合楼板）的设计原理，包括界面连接、荷载分配以及协同工作效应。 5. 特殊结构设计与工程实践 抗震设计： 详细介绍结构钢构件和连接在地震作用下的延性设计原则，包括塑性铰的形成、耗能机制，以及抗震构造措施。 讨论不同抗震设防烈度下的设计要求。 风荷载与雪荷载： 介绍风荷载和雪荷载的计算方法，以及其在结构设计中的应用，特别是对轻钢结构和高层建筑的影响。 吊车梁设计： 专题介绍吊车梁的设计计算，包括静载、动载、冲击载、纵向力等各种荷载组合，以及吊车梁的强度、刚度、稳定性校核。 轻钢结构设计： 详细阐述轻钢结构（如冷弯薄壁型钢结构）的设计特点，包括材料的选用、连接方式、稳定性问题以及构造细节。 钢结构的防火设计： 介绍钢材在高温下的力学性能变化，以及结构钢构件的防火保护措施，包括涂料、防火板、喷涂材料等。 结构钢工程的施工与安装： 简要介绍钢结构工程的预制、运输、安装、焊接、螺栓连接、尺寸控制以及质量检查等方面的要点。 结构钢的检测与维护： 介绍钢结构在使用过程中的常见问题（如锈蚀、变形、裂纹），以及相应的检测方法和维护策略。 6. 设计软件与标准化 结构分析与设计软件介绍： 简要介绍当前主流的结构钢设计与分析软件，以及它们在实际工程中的应用。 相关标准规范的解读： 详细解读中国、美国（AISC）、欧洲（Eurocode）等主要国家和地区关于结构钢设计的相关标准、规范和设计手册，并进行比较分析。 本书的特点 内容全面且深入： 覆盖结构钢设计从基础理论到工程实践的各个环节。 紧跟最新规范： 引用和解读最新的国家和国际设计规范，确保设计的时效性和前沿性。 实用性强： 大量来源于工程实际的计算示例和设计细节，直观易懂，便于读者直接应用。 图文并茂： 丰富的图表、节点详图和断面示意图，帮助读者清晰理解复杂的概念。 权威性与专业性： 由资深结构工程师和专家团队编撰，确保内容的准确性和专业深度。 易于查阅： 结构清晰，索引完善，方便读者快速查找所需信息。 适用读者 注册结构工程师、注册建筑师 工业与民用建筑结构设计人员 桥梁、钢结构工程设计与施工人员 高校结构工程、土木工程专业师生 钢结构构件生产与制造企业技术人员 工程监理与质量控制人员 对结构钢设计感兴趣的其他相关专业人士 《结构钢设计实用手册》不仅是一本工具书，更是一份宝贵的知识集成，它将成为结构工程师在设计创新、解决疑难问题、提高工程质量和效率过程中的忠实伙伴。通过系统学习和实际运用本书的知识，读者将能够更加自信、高效地完成各类结构钢工程的设计与建造。
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