本書依據(jù)現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017)的規(guī)定,著重講述了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理,主要內(nèi)容包括鋼材的基本性能、鋼結(jié)構(gòu)的連接、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎和壓彎構(gòu)件的受力性能和設(shè)計(jì)方法,為便于應(yīng)用,本書附錄提供了設(shè)計(jì)常用的各種數(shù)據(jù)。各章還附帶了必要的例題和習(xí)題,便于使用者學(xué)習(xí)掌握。
本書內(nèi)容難易適當(dāng),注重工程應(yīng)用性,既可作為高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科生教學(xué)用書,也可作為有關(guān)科研和工程設(shè)計(jì)人員的參考書。
本書既可作為高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科生教學(xué)用書,也可作為有關(guān)科研和工程設(shè)計(jì)人員的參考書。
鋼材是一種優(yōu)質(zhì)的工程結(jié)構(gòu)材料,具有強(qiáng)度高、塑性韌性好、加工性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn),而且鋼材是一種綠色建筑材料,符合可持續(xù)發(fā)展的理念。以鋼材為主制作的工程結(jié)構(gòu)具有承載力高、質(zhì)量小、跨越能力強(qiáng)、施工速度快等優(yōu)勢(shì),越來越得到人們的青睞,廣泛應(yīng)用于高層建筑、工業(yè)廠房、高聳結(jié)構(gòu)、橋梁和大型公共設(shè)施等。多年來,我國鋼材產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一,年產(chǎn)量均在10億t以上,為鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ); 與此同時(shí),我國一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相繼更新,也為鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障。《鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)十四五規(guī)劃及2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)》提出鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)十四五期間發(fā)展目標(biāo): 到2025年年底,全國鋼結(jié)構(gòu)用量達(dá)到1.4億t左右,占全國粗鋼產(chǎn)量15%以上,鋼結(jié)構(gòu)建筑占新建建筑面積比例達(dá)到15%以上; 到2035年年底,我國鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平,鋼結(jié)構(gòu)用量達(dá)到每年2.0億t以上,占粗鋼產(chǎn)量25%以上,鋼結(jié)構(gòu)建筑占新建建筑面積比例逐步達(dá)到40%,基本實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)智能建造。目前,距離上述目標(biāo)還有很大空間,鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展前景廣闊。
鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)人才需求將更加旺盛。適應(yīng)行業(yè)發(fā)展變化、培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的土木人才是各高校的重要任務(wù)。加強(qiáng)教材建設(shè),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量勢(shì)在必行。基于此,作者組織編寫了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材。本教材主要特色為:
1. 強(qiáng)化理論基礎(chǔ)、注重工程應(yīng)用。立足于沈陽工業(yè)大學(xué)建設(shè)國內(nèi)一流本科專業(yè)、培養(yǎng)一流創(chuàng)新應(yīng)用人才的目標(biāo),以地方院校土木工程相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型本科為主要受眾對(duì)象,秉承少而精和理論聯(lián)系實(shí)際的原則,強(qiáng)化基本理論的同時(shí),配備大量例題、習(xí)題,強(qiáng)化工程應(yīng)用,教材針對(duì)性和實(shí)用性強(qiáng)。
2. 結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)效性好。順應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、緊抓前沿發(fā)展動(dòng)態(tài),盡量反映鋼結(jié)構(gòu)的國內(nèi)外最新成就,并突出新近國家頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容,增強(qiáng)學(xué)生從業(yè)的適應(yīng)性; 同時(shí),在編制例題和習(xí)題時(shí)密切結(jié)合全國一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師執(zhí)業(yè)資格考試的相關(guān)內(nèi)容,為學(xué)生未來參加執(zhí)業(yè)考試奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)。
3. 加強(qiáng)課程思政、凸顯價(jià)值引領(lǐng)。全面落實(shí)立德樹人根本任務(wù),深入挖掘課程思政元素,融入教材內(nèi)容,在潛移默化中講好中國故事,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀。
參加本教材編寫工作的有: 白泉、盛國華、金生吉、徐金花、陸海燕、徐超、趙東陽、孫樂娟。主要分工如下: 第1章由白泉、趙東陽編寫; 第2章由金生吉、孫樂娟編寫; 第3章由白泉、盛國華編寫; 第4章由盛國華、徐金花編寫; 第5章由盛國華、孫樂娟編寫; 第6章由金生吉、徐超編寫; 陸海燕、趙東陽對(duì)全書例題和附錄進(jìn)行了編寫。土木工程專業(yè)侯添一、盧建南等同學(xué)參與了本教材部分插圖的繪制。全書由白泉統(tǒng)稿。
本教材的編寫工作得到了清華大學(xué)出版社的鼎力支持,謹(jǐn)向他們高水準(zhǔn)的辛勤工作致以誠摯的謝意!
由于編者水平有限,書中不足之處在所難免,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2023年9月
白泉,男,1973年12月出生,吉林梨樹人,博士,副教授。1997年7月本科畢業(yè)于東北大學(xué)礦山建設(shè)(工業(yè)與民用建筑)專業(yè),2003年起在東北大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)學(xué)習(xí),分別于2006年3月、2009年7月獲工學(xué)碩士、博士學(xué)位。
教學(xué)方面,分別為本科生和研究生講授土木工程施工、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、建筑力學(xué)、建筑施工、結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)等多門課程,教學(xué)效果良好,連續(xù)多次被評(píng)為教學(xué)質(zhì)量A級(jí);主持省級(jí)教改課題2項(xiàng)、省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目3項(xiàng);獲省教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng);主參編教材5部,其中2部獲省級(jí)規(guī)劃教材(優(yōu)秀教材)。曾多次獲校教學(xué)優(yōu)秀教師、優(yōu)秀共產(chǎn)黨員等榮譽(yù)稱號(hào)。
科研方面,主要致力于隨機(jī)荷載分析與模擬、結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠性、工程結(jié)構(gòu)抗震以及新型建筑材料等方面的研究。主持省級(jí)以上科研項(xiàng)目3項(xiàng),主持橫向課題2項(xiàng),參與研究國家和省部級(jí)科研項(xiàng)目多項(xiàng)。已發(fā)表科技論文20余篇,其中EI檢索10余篇,出版專著1部,獲批專利2項(xiàng)。
第1章緒論
1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍
1.2鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法
1.3我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展
1.4補(bǔ)充閱讀: 中國杰出的愛國工程師詹天佑
習(xí)題
第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料
2.1鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的要求
2.2鋼材的主要性能
2.3鋼材的疲勞
2.4影響鋼材性能的因素
2.5建筑用鋼的規(guī)格及選用
2.6補(bǔ)充閱讀: 我國鋼鐵工業(yè)百年發(fā)展的偉大成就和主要經(jīng)驗(yàn)分析(節(jié)選)
習(xí)題
第3章鋼結(jié)構(gòu)的連接
3.1連接的基本知識(shí)
3.2對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算
3.3角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算
3.4焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形
3.5螺栓連接的構(gòu)造
3.6普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算
3.7高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算
3.8補(bǔ)充閱讀: 茅以升立強(qiáng)國之志 建強(qiáng)國之橋
習(xí)題
第4章軸心受力構(gòu)件
4.1軸心受力構(gòu)件的類型
4.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度
4.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定
4.4軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定
4.5實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)
4.6格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)
4.7軸心受壓柱的柱頭和柱腳
4.8補(bǔ)充閱讀: 工程師之戒加拿大魁北克橋垮塌失敗案例
習(xí)題
第5章受彎構(gòu)件
5.1梁的形式和應(yīng)用
5.2梁的強(qiáng)度和剛度
5.3梁的整體穩(wěn)定
5.4梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)
5.5考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的組合梁承載力計(jì)算
5.6型鋼梁的設(shè)計(jì)
5.7組合梁的設(shè)計(jì)
5.8梁的拼接、連接和支座
5.9補(bǔ)充閱讀: 偉大的數(shù)學(xué)家、力學(xué)家萊昂哈德·歐拉
習(xí)題
第6章拉彎和壓彎構(gòu)件
6.1拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用、截面形式及破壞形式
6.2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算
6.3實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算
6.4實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算
6.5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定
6.6格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定
6.7壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
附錄
附錄1鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
附錄2螺栓和錨栓規(guī)格
附錄3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)
附錄4梁的整體穩(wěn)定系數(shù)
附錄5各種截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值
附錄6型鋼表