特种钢结构设计与施工

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出版者:中国建筑工业出版社
作者:张荣山
出品人:
页数:192
译者:
出版时间:2004-1
价格:21.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787112067060
丛书系列:
图书标签:
  • 特种钢结构
  • 钢结构设计
  • 钢结构施工
  • 结构工程
  • 建筑工程
  • 金属结构
  • 工程技术
  • 建筑材料
  • 结构安全
  • 工业建筑
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具体描述

本书根据《钢结构设计规范》(GB50017—2003)、《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138—2001)、《门式刚架轻型房屋结构技术规程》(CECS1022002)、《网壳结构技术规程》(JGJ61—2003)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)编写而成的。全书详细介绍了门式刚架轻型房屋钢结构、钢—混凝土组合梁、钢管空间梭形屋架、折式钢屋架、人字形折式钢屋架、带式输送机栈桥轻钢空间结构、三角形断面钢管空间桁架和屋架、钢管架纵向力考虑整体作用和钢结构制作、拼装与防腐蚀等方面的设计与施工问题。对每种结构大都有工程实例,并编制有选用图形。

本书可供建设行业设计、施工、基建、科研等人员使用,并可供大中专院校生参考。

特种钢结构:探索未来建筑的无限可能 在现代建筑的浩瀚图景中,钢结构以其卓越的强度、灵活性和可持续性,扮演着越来越重要的角色。而“特种钢结构”这一概念,则将钢材的应用推向了前所未有的高度,它不仅是传统钢结构的延伸,更是突破常规、挑战极限的创新实践。本书将带领读者深入探索特种钢结构的世界,理解其独特的性能优势、前沿的设计理念以及精密的施工工艺,为理解和构建未来的地标性建筑提供坚实的基础。 第一章:特种钢材的奥秘——超越传统,定义极限 本章将聚焦于构成特种钢结构基石的各种高性能钢材。我们将从基础的钢材分类入手,逐步深入到那些在极端环境下或特定应用场景下表现出非凡性能的特殊钢种。 高强度钢(High-Strength Steel, HSS):传统钢材的强度极限在哪里?高强度钢如何突破这一瓶颈?我们将介绍不同强度等级的高强度钢,如Q345、Q390、Q420、Q460等,并分析其化学成分、微观组织以及力学性能上的显著提升。重点将放在它们如何实现更轻的自重、更小的截面尺寸,从而在同等承载能力下实现材料的优化和建筑空间的拓展。我们将探讨高强度钢在大型桥梁、高层建筑、甚至是航空航天领域的应用实例,揭示其在减重和提高效率方面的巨大潜力。 耐候钢(Weathering Steel, Cor-Ten Steel):一种“会生锈”却能自我保护的钢材。本章将详细阐述耐候钢的独特之处,即其在暴露于大气环境中时,表面会形成一层致密、稳定的锈蚀层,这层锈蚀层能够有效阻止内部钢材进一步锈蚀,从而大幅延长使用寿命,同时赋予建筑独特而富有艺术感的“做旧”外观。我们将深入解析耐候钢的化学成分,特别是铜、铬、镍等合金元素的协同作用,以及这种锈蚀层的形成机理。通过分析耐候钢在桥梁、景观建筑、雕塑等领域的成功案例,展现其在美学和耐久性方面的双重价值。 不锈钢(Stainless Steel):卓越的耐腐蚀性与现代建筑美学的完美融合。我们将探讨不同牌号不锈钢(如304、316等)的耐腐蚀机理,重点分析其在海洋环境、化工区域等严苛条件下的优异表现。此外,本章还将重点关注不锈钢在建筑外幕墙、室内装饰、屋顶系统等方面的应用,以及其光滑、现代的质感如何提升建筑的整体美感和档次。我们会深入研究不锈钢的可加工性、焊接性以及长期维护的成本效益,为读者提供全面的技术和经济考量。 形状记忆合金钢(Shape Memory Alloy Steel, SMAS):一种充满未来感的材料。尽管在结构工程中的应用尚处于探索阶段,但形状记忆合金钢凭借其在温度变化下能够恢复到预设形状的独特能力,预示着在抗震设计、自修复结构等领域的巨大潜力。本章将对其基本原理、性能特点进行初步介绍,并展望其在特种钢结构中的未来发展方向,例如用于主动减震系统或可变几何结构的构件。 复合钢材(Composite Steel):结合不同材料的优势。我们将介绍钢材与其他材料(如混凝土、高性能纤维等)形成的复合材料,它们如何通过优势互补,获得超越单一材料的性能。例如,钢-混凝土组合结构在提高整体刚度和承载能力方面的优势,以及钢-纤维复合材料在提高韧性和抗裂性方面的潜力。 第二章:特种钢结构的设计理念——创新、安全与可持续 在理解了特种钢材的独特性能后,本章将深入探讨如何将这些材料转化为创新、安全且可持续的建筑结构。 极限载荷设计与安全性评估:特种钢材的高性能要求更精准的设计方法。我们将讨论如何基于特种钢材的力学性能,进行更精细的极限载荷分析,包括塑性变形、断裂韧性等关键指标。本章将介绍先进的有限元分析(FEA)技术在特种钢结构设计中的应用,如何模拟复杂荷载作用下的结构响应,预测潜在的失效模式,从而确保结构在各种极端条件下的安全性。同时,我们将探讨抗震、抗风等特殊荷载下的设计考量。 轻质高强结构体系:利用特种钢材的轻质高强特性,实现建筑结构的革新。我们将重点介绍点支承结构、索膜结构、网架结构等采用特种钢材设计的轻质化结构体系。这些体系不仅能大幅减轻自重,降低基础荷载,更能实现大跨度、大空间的无柱设计,为建筑功能和空间布局带来前所未有的自由度。例如,巨型钢结构在体育场馆、展览中心等超大空间建筑中的应用。 参数化设计与智能化建模:借助先进的计算机辅助设计(CAD)和建筑信息模型(BIM)技术,实现特种钢结构设计的智能化和高效化。本章将介绍参数化设计如何帮助设计师快速生成复杂几何形状的结构方案,并进行多方案的优化比较。BIM技术则能够实现从概念设计到施工图纸的全生命周期管理,有效避免设计冲突,提高协作效率。 可持续性设计考量:特种钢结构在可持续发展中的作用。我们将分析特种钢材在生产、使用和回收过程中的环境影响。高强度钢的轻质化设计能减少材料用量,降低运输能耗;耐候钢的超长使用寿命能减少维护和更换成本;而钢材本身的高回收率也使其成为绿色建筑的重要组成部分。本章将探讨如何通过设计优化,最大化特种钢结构的环保效益。 模块化与预制化设计:提高施工效率与质量。特种钢结构往往需要更精密的加工和安装,模块化与预制化设计能够将复杂的结构构件在工厂内完成高精度制造,再运往现场进行组装,从而大大缩短施工周期,提高工程质量,并减少现场施工对环境的干扰。 第三章:特种钢结构的施工技术——精益求精,保障品质 精湛的施工工艺是特种钢结构实现其设计性能的关键。本章将详细阐述特种钢结构在施工过程中需要特别关注的技术要点。 精密制造与加工:特种钢材的加工需要更先进的设备和更严格的工艺控制。我们将介绍高精度数控切割、精密焊接、热处理等加工技术,如何确保构件的尺寸精度、表面质量以及材料性能的保持。对于异形构件、复杂节点的设计,其制造精度尤为关键。 高强度螺栓连接与焊接技术:连接是钢结构的关键。针对不同类型的高强度钢,我们将探讨最适合的螺栓连接(如高强度摩擦型螺栓、承压型螺栓)和焊接方法(如埋弧焊、气体保护焊等)。重点将放在焊接工艺参数的控制、焊接变形的预防以及焊缝质量的检验,确保连接部位的可靠性和耐久性。 整体提升与整体吊装技术:对于大型、重型或复杂形状的特种钢结构构件,传统的逐件安装方式可能效率低下且风险较高。本章将介绍整体提升、整体滑移、整体吊装等先进的施工技术,如何通过精密的计算和周密的策划,将大型构件一次性就位,大大提高施工效率和安全性。 特种钢材的现场防护与维护:即使是耐候钢,也需要在特定条件下进行必要的防护。本章将介绍不同类型特种钢材在施工过程中的防护措施,如防锈涂层、防火涂层等。同时,我们将探讨特种钢结构在长期使用过程中的定期检查、维护和修复策略,确保其持续可靠的性能。 质量控制与检测体系:贯穿整个施工过程的严格质量控制至关重要。我们将介绍无损检测(NDT)技术,如超声波探伤(UT)、射线探伤(RT)、磁粉探伤(MT)等,如何对焊缝、材料进行实时检测,确保工程质量。同时,我们将强调建立完善的质量管理体系,从原材料采购到成品验收,层层把关。 安全管理与风险控制:高空作业、大型构件吊装等特种钢结构施工过程本身就伴随着较高的风险。本章将强调制定详细的安全施工方案,采用先进的安全防护设备,并进行严格的安全培训,将风险降至最低。 结论:特种钢结构——塑造城市未来,驱动建筑革新 特种钢结构以其独特的材料性能和创新的设计施工方法,正在深刻地改变着我们建造和居住的方式。它们是技术进步的结晶,是艺术创意的载体,更是可持续发展的有力支撑。通过深入理解这些特种钢材的奥秘,掌握先进的设计理念,并精益求精于施工工艺,我们能够建造出更加宏伟、更具韧性、更富美感的建筑,为城市的发展注入新的活力,为人类的未来创造无限可能。本书的编写,旨在为所有对特种钢结构感兴趣的工程师、建筑师、设计师以及技术爱好者提供一个全面、深入的认知平台,共同探索钢结构建筑的无限未来。

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读后感

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用户评价

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坦白说,这本书的排版和图示风格略显朴素,但内容上的密度和深度绝对是顶级的。它更像是一本深入的、面向专业人士的“技术手册”而非科普读物。其中关于结构节点的详细节点详图分析部分,简直可以作为节点设计的“速查手册”。它细致地比较了焊接球铰、刚接和摩擦型螺栓连接在不同转动刚度下的性能差异,并结合工程实例说明了节点延性对整体结构耗能的影响。最让我感到实用的是,书中关于钢结构施工过程中的几何控制和测量技术有专门的章节,重点讲解了如何利用全站仪和激光跟踪仪在高空作业中保证毫米级的安装精度,这对于保证复杂曲面结构几何形状的准确性至关重要,解决了许多现场常遇到的“收口”难题。

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这本书的视角非常独特,它似乎把目光投向了传统钢结构设计规范的边界之外,重点关注了那些需要定制化解决方案的“非标准”结构体系。我印象最深的是关于预应力钢结构在桥梁工程中的应用章节,它详细阐述了后张预应力体系的张拉顺序对结构内力重分布的微妙影响,并配有大量详实的试验数据来佐证其数值模拟结果的可靠性。作者在阐述过程中,巧妙地将结构动力学与材料科学结合起来,比如分析了不同预应力钢绞线在长期应力松弛和环境腐蚀下的耐久性表现。更让我感到惊喜的是,书中花了大量篇幅讨论了现代BIM技术如何在这些复杂结构的深化设计和施工模拟中发挥关键作用,尤其是在解决三维空间净高控制和构件干涉避让方面,提供了许多实用的操作技巧,这对于提升项目管理效率具有极高的参考价值。

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阅读这本书的过程,就像是跟随一位经验老到的结构大师进行了一次高强度的头脑风暴。它没有过多纠缠于基础的梁柱设计,而是直插结构工程的“硬骨头”——那些在规范中定义模糊或缺失的部分。书中对组合结构,特别是钢-混凝土混合结构在抗火和抗爆设计方面的论述,展现了作者深厚的跨学科功底。它不仅仅是计算模型上的叠加,而是深入探讨了界面粘结失效机制和局部屈曲的相互作用。作者甚至引入了先进的损伤本构模型来模拟地震中核心筒与钢框架的非同步响应,这在常规教材中是极少见到的深度。对于从事研发工作的同行来说,这本书提供的思维路径和研究方向非常具有启发性,它促使我们去思考如何在新材料和新荷载作用下,构建更具韧性和安全裕度的下一代结构体系。

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这本书的整体基调是严谨而务实的,它仿佛是作者几十年一线工程经验的浓缩精华,特别是在处理复杂地质条件下的基础设计与钢结构基础的相互作用方面,展现了非常成熟的工程智慧。书中对地基沉降差异导致的钢结构内力超限问题的处理,提供了多套基于“预沉降控制”和“可调式连接”的解决方案。此外,书中对环境因素,如海洋气候下的防腐蚀策略和维护周期评估,也给出了非常具体的指导,包括不同涂层体系的寿命预测模型和阴极保护技术的应用场景。整体而言,这本书的价值在于它成功地架设了理论研究与工程实际之间那座常常难以跨越的桥梁,让那些在实验室里验证的先进理念,能够真正安全、经济地落地到我们日常的建设工作中去。

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这本《特种钢结构设计与施工》的姊妹篇,我拿到手时就有一种强烈的期待感。它似乎聚焦于现代建筑领域一个更为前沿、更具挑战性的分支——大跨度空间结构的应用与实践。书中有大量关于张拉整体结构、网壳结构在实际工程中遇到的非线性分析难题的深入探讨,不仅仅停留在理论公式的堆砌,而是穿插了大量实际案例的剖析。比如,书中详尽地描述了某体育场馆的穹顶如何在极端风荷载和地震作用下进行多目标优化设计,所采用的节点连接技术和施工监测手段非常细致。特别值得称赞的是,作者在材料选择和连接工艺部分,对高强钢材在复杂受力下的疲劳性能和脆性断裂风险进行了系统的风险评估,并给出了详尽的预防措施。对于我们这些常年与超高层和复杂造型结构打交道的工程师来说,这本书无疑提供了一个极佳的、从概念深化到施工落地的完整技术蓝图,它成功地将深奥的结构力学原理转化为可操作的工程指南。

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