《新钢结构设计手册》和《钢结构多层结构设计手册》由国家工程建设标准委员会专家委员王亚军教授组织编写,中国计划出版社出版。
《新钢结构设计手册》是在近几年工程设计经验、国家建筑标准设计图应用情况和科研成果的基础上,依据新颁布的《钢结构设计标准》GB 50017-2017及国家有关规范、法规、标准编写而成。主要章节中还专门列明了构件设计中的若干问题,充分体现了国家建筑标准设计图编制、审查会上专家们的建议和国家建筑标准设计图应用中的改进意见钢结构设计手册3,可供建筑结构设计、施工、监理、教学人员参考使用。
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《多层高层钢结构设计手册》介绍了新版《钢结构设计标准》GB 50017-2017,并就标准的理解、应用和存在的问题提出了一些建议。重点介绍了多层高层结构设计的基本概念:材料选择、结构布置、体系、荷载、内力、位移;构件和节点性能化设计的特殊要求。此外,还介绍了最近兴起的组合楼板和钢管混凝土柱。为便于理解和应用,书中列举了构件和节点设计实例以及工程概况。
它与《新钢结构设计手册》的区别在于:由基础理论、基本构件向整体结构转变;由单层工业建筑向多层民用建筑转变;重视抗震、抗风分析;更加重视结构的内力分析、连续性和完整性。
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关于作者
《新型钢结构设计手册》和《钢结构多层结构设计手册》由国家工程建设标准委员会专家委员王亚军教授组织、决定和主持,由资深设计、教学、科研、规范编辑人员主编,由硕士以上学历的多层次、多年龄段的高中级科技人员集体编写。
王毅军,北京交通大学教授,国家工程建设标准委员会专家委员,国家一级注册结构工程师,是我国建筑结构领域特别是钢结构、预应力混凝土结构方面的专家。主持国内外厂房结构设计20余项;主编国家标准图13套,发表论文50余篇;获国家计委科技进步二等奖、建设部二等奖、建设部三等奖;出版《钢筋混凝土基本构件系列》、《钢结构设计手册(第1、2卷)》、《轻型钢结构设计手册》、《钢结构设计指南》、《建筑结构设计手册》、《轻型板设计手册》等书籍。
编辑精选
作为本书的主编,我强烈推荐从业者阅读《新钢结构设计手册》和《钢结构多层设计手册》。手册涵盖了钢结构设计所涉及的主要问题,概念清晰,案例丰富。是该领域专家的权威著作,可以作为设计师的参考书。
感谢年逾八旬的王毅君教授一字一句的审校,感谢冯东、张丽君等老师的辛勤付出,感谢庞翠翠师姐的耐心沟通,感谢出版社各部门同事的全力付出和加班加点。希望这本好书能够畅销!这部经典值得学习、值得探讨、值得传播!
内容欣赏
设计基本规范中的几个问题
01
弯、压弯构件型材板宽厚比等级
新《钢结构设计标准》GB50017-2017规定了对受弯、压弯构件截面翼缘、腹板的设计宽厚比限值S1~S5五个等级,SX及对应的宽厚比由小到大,与钢材强度等级、结构重要性、构件截面塑性变形大小密切相关,钢材强度高、结构重要、塑性变形大,SX相对较小。
按照以往惯例,一般构件均采用S3、S4。前者截面允许部分塑性,即γ=1.05~1.2,后者不允许塑性变形,即γ=1。翼缘一般不允许超过板的宽厚比限值,腹板可以超过,按有效截面计算。近年来,翼缘也按有效截面计算(即取其极限值,同时按ε降低钢材强度)。S1、S2用于高烈度地震区构件及部件的塑性设计。S5新《钢结构设计标准》GB 50017-2017已将翼缘宽厚比放宽至20,与钢级无关。本手册将标准中的翼缘S5值改为S4值,已与其他及国际规范接轨钢结构设计手册3,腹板值仍以标准中的S5值为准。
02
支撑型材板宽厚比等级限值
表2-25中的构件适用于侧向力支撑中的受压构件,一般以受拉为主,不考虑受压构件卸载的单株交叉支撑除外。
表2-25 支撑截面宽厚比等级
03
成员部分属性的值
涉及总断面与净断面、有效总断面与有效净断面,其应用场景如表2-27所示。
表2-27 冷弯薄壁型钢截面与普通工字型钢截面特征值
04
基于抗震性能的设计
抗震性能化设计是通过不同的计算和构造方式,对三个层次不同烈度的建筑进行抗震性能评估,是对三级设计的深化和补充。具体来说,是对中震验算的补充,在验算中考虑了性能系数,即地震作用折减系数Ωi。单层厂房一般按小震建筑抗震设计规范验算,并按抗震规范采取抗震构造措施,满足中、大震下的使用要求。一般不需要进行中、大震下的抗震强度验算,小震验算中也不出现构件性能系数Ωi。
05
内力分析与设计方法
《钢结构设计标准》GB 50017-2017第5章重点讨论了几个问题。
1.结构计算模型及计算假设应与构件截面及连接的实际性能相一致。例如,截面板的宽厚比为S1、S2或S3时,才考虑截面塑性变形的开展。桁架节点通常可视为铰接节点。节点刚度引起的弯矩效应与截面形状(刚度)及节点长度与截面高度之比有关。详见第2、3、7章相关部分。下面着重介绍一阶弹性分析、二阶弹性分析、间接分析法、直接分析法的特点及适用场合。
2.一阶弹性分析。分析时不考虑结构侧向位移引起的附加侧向弯矩。一般可采用表3-24中的长度系数μ。(具体内容可参见新《钢结构设计手册》内容)
3.二阶弹性分析应考虑结构侧向位移引起的附加侧向弯矩,即P-Δ效应。计算二阶效应通常有两种方法:
(1)按一阶效应计算的一阶弹性侧向弯矩,乘以考虑二阶效应后的侧向弯矩增加系数αiⅡ(αiⅡ≤1.33),即MⅡ=Mq+αiⅡMH。
(2)考虑二阶效应时,在第i层柱顶施加等效水平力Hni[Hni按公式(3-123)确定],计算长度系数μi取1。
(3) 二阶弹性分析应考虑结构整体的初始缺陷,其大小按公式(3-124)和表3-24注确定。若还考虑构件的初始缺陷,则构件的承载力按公式(3-127)和公式(3-128)计算。
(4)一阶弹性分析方法和二阶弹性分析方法都是间接分析方法,属于近似方法。
4.直接分析法。
(1)必须考虑结构整体的初始几何缺陷、构件的初始几何缺陷和残余应力,也可考虑材料的弹塑性特性,在考虑二阶效应后直接计算结构内力,然后利用公式(3-127)和公式(3-128)校核构件的强度。
(2)型材板材的宽厚比为S1或者S2。
(3)以上为精确方法,且分量长度系数μi=1。
5.以上三种方法构件的承载力均可利用规范中的有关公式进行计算。
6. 以上讨论的一阶、二阶间接分析法及直接分析法主要适用于框架柱,因此在第3章中将其归入压弯构件中。
06
材料强度指标
1.以往的设计规范中,仅列出钢材及连接的强度设计值作为主要指标,如
,
,
,
,
除上述内容外,新版钢结构设计规范还增加了钢材及连接的屈服点和抗拉强度,如
,
,
,
等待。
2.基于抗震性能的设计和材料试验通常需要测量屈服点和抗拉强度:
(1)材料检验时,地震能量吸收区内的材料必须满足屈服强度(屈服点)实测值与抗拉强度实测值之比不大于0.85的要求。
(2) 在基于抗震性能化设计中,构件在抗震作用下的承载力一般以构件的屈服点来表示。
表达。
(3) 在连接承载力验算中,构件连接极限强度为
)或者
表达。