钢结构行为与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 钢结构
• 结构工程
• 结构设计
• 建筑工程
• 土木工程
• 有限元分析
• 抗震设计
• 连接设计
• 冷弯薄壁钢结构
• 高层建筑

　　本书乃尝试深入讨论结构钢材特性、非线性结构分析，钢结构耐震设计，SRC结构耐震设计、钢结构疲劳与断裂设计等。且介绍各种不同钢结构系统之特性及其优缺点，与工程选择时所应注意的事项。书中亦加入不少笔者的研究或建议供参考。设计者可依各工程之特性，决定其最适用之材料、结构系统、结构细部及施工考量等，以期除能完成正确的钢结构外，亦是最佳的钢结构。

作者简介

陈生金

现职：
　　国立台湾科技大学讲座教授
学历：
　　美国Lehigh University土木工程博士
经历：
　　财团法人台湾营建研究院院长
　　中华民国钢结构协会理事长
　　内政部建筑技术审议委员
　　钢结构设计规范召集人
　　钢结构施工规范召集人
　　钢结构品质管制作业标准召集人

好的，这里为您呈现一本关于先进材料科学与工程的图书简介，内容详尽，旨在吸引专业读者和科研人员。 --- 图书名称： 《先进结构材料的微观机制、本构模型与服役性能评估》 作者： [此处留空，或可想象为某领域资深专家] 出版社： [此处留空，或可想象为专业学术出版社] --- 图书简介： 本书聚焦于现代工程领域中，对性能要求日益严苛的先进结构材料。随着航空航天、能源、生物医学和高端制造技术的飞速发展，传统材料已无法满足对高比强度、优异抗疲劳性、极端温度适应性以及环境响应性的需求。本书旨在系统梳理并深入探讨支撑这些先进材料实现其卓越性能的微观结构、力学行为、多尺度建模以及全生命周期服役评估的核心科学与工程问题。 全书内容由六大部分构成，逻辑严谨，从基础理论的构建到前沿应用的展望，为材料科学家、结构工程师以及相关研究人员提供了一部具有高度参考价值的专著。 第一部分：先进结构材料的分类与基础理论 本部分首先界定了“先进结构材料”的范畴，重点涵盖了高性能金属合金（如高熵合金、非晶态合金）、先进复合材料（如碳纳米管增强基体、陶瓷基复合材料CMCs）、智能结构材料（如形状记忆合金SMA、压电材料）以及功能梯度材料（FGMs）。 核心内容包括： 1. 晶体塑性理论的深化： 探讨位错动力学在复杂应力状态下的演化，以及非晶态材料的剪切介导弛豫机制。 2. 界面与界面物理化学： 深入分析增强相与基体之间的界面反应、键合强度及其对宏观力学性能的决定性影响，特别是针对层状和纤维增强复合材料的脱粘理论。 3. 热力学驱动的微观转变： 阐述相变、析出动力学在热循环和外载荷耦合作用下的非平衡态行为，为材料的稳定性和可靠性设计奠定理论基础。 第二部分：多尺度力学行为的跨尺度表征 理解材料性能，必须跨越从原子尺度到宏观尺度的所有层级。本部分着重于构建和验证多尺度耦合的计算框架。 1. 从第一性原理到分子动力学（MD）： 详细介绍密度泛函理论（DFT）在预测材料初生缺陷和电子结构层面的应用，以及MD模拟在模拟高应变率加载和热效应下的局部分子重排过程。 2. 晶格动力学与粗粒化模型（Coarse-Graining）： 探讨如何将原子尺度的信息有效映射到介观尺度，如有限元网格的构建策略，以及如何避免尺度效应带来的误差传递。 3. 连续介质力学的修正与扩展： 引入微观结构演化的本构关系，例如考虑损伤演化、裂纹萌生的梯度型塑性理论和内聚力模型（Cohesive Zone Models, CZM）在界面失效分析中的应用。 第三部分：复杂载荷条件下的本构模型构建 本书强调的是材料在真实服役环境下的响应，而非理想条件下的静态测试。 1. 非线性粘塑性与蠕变： 针对高温合金和聚合物基复合材料，详细推导并应用了基于物理机制的粘塑性模型，如Perzyna模型和Bailey-Norton模型的修正形式，并融入了残余应力和内部损伤变量的演化方程。 2. 疲劳损伤累积的概率与确定性模型： 深入探讨了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的机制差异。重点介绍基于能量损伤判据和应变振幅的损伤累积模型，以及引入随机性（如Weibull分布）对寿命预测不确定性的量化。 3. 冲击与断裂力学前沿： 针对材料的抗冲击性能，引入了动态损伤演化（Dynamic Damage Evolution）模型。讨论了准脆性材料的裂纹分支、裂纹偏转机制，以及使用剪切带模型来描述高应变率下的材料失效路径。 第四部分：先进材料的制备工艺与微结构调控 材料的性能与其制备工艺息息相关。本部分将先进的制造技术与材料科学紧密结合。 1. 增材制造（Additive Manufacturing, AM）的材料挑战： 聚焦于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中，快速凝固导致的微观组织（如柱状晶、枝晶间偏析）对最终力学性能的影响，以及热残余应力的控制策略。 2. 粉末冶金与烧结过程的精确控制： 探讨了反应性烧结、热等静压（HIP）过程中，孔隙率的演化、晶粒的生长抑制以及第二相弥散强化相的析出动力学。 3. 表面工程与涂层技术： 分析了等离子喷涂、磁控溅射等技术制备的陶瓷/金属涂层，其应力状态、界面粘接强度以及在腐蚀-磨损协同作用下的失效机制。 第五部分：服役性能的先进表征与无损评估 对材料进行精确的在役性能监测是保障结构安全的关键。 1. 原位（In-situ）测试技术： 详述了同步辐射X射线衍射/散射（XRD/SAXS）在应力加载下晶粒取向、残余应力演变的原位监测方法。并介绍了电子显微镜（SEM/TEM）下的原位拉伸/蠕变实验，用于捕获微裂纹萌生的瞬态过程。 2. 无损检测（NDT）的深度应用： 重点讨论了超声波（如相控阵）、声发射（AE）以及导波技术在检测复合材料内部分层、金属材料疲劳裂纹扩展的灵敏度与定位精度。 3. 损伤演化与寿命预测的反馈机制： 建立从实时监测数据到本构模型参数修正的闭环系统，实现对结构剩余寿命（RUL）的动态评估。 第六部分：面向极端环境的应用案例分析与未来展望 本书最后将理论与工程实践相结合，探讨了先进材料在特定挑战性环境下的表现。 1. 极端温度下的材料设计： 针对超高温陶瓷（UHTCs）和耐热合金，分析其在氧化、热腐蚀和热震下的寿命预测模型。 2. 增材制造结构的可靠性提升： 针对AM结构内部的缺陷敏感性，提出了基于风险评估的结构设计规范和质量保证流程。 3. 多场耦合下的结构响应： 探讨了材料在电磁、热、机械载荷多场耦合作用下的耦合本构关系，如电热耦合对智能材料驱动性能的影响。 本书特色： 深度融合理论与实验： 每一章节都基于深入的物理机制理解，并辅以最新的实验验证数据。 跨学科视野： 综合了固体力学、材料物理化学、计算数学和工程可靠性分析的前沿成果。 面向未来工程： 提供了解决当前高技术领域（如核能、高超音速飞行器）结构寿命挑战的系统性工具和方法论。 目标读者： 材料科学与工程、机械工程、土木工程、航空航天工程、应用力学等专业的研究生、博士后、高校教师及相关行业的资深工程师和研发人员。

序(陈舜田)　I
自序　III

第一章  结构钢材特性
1.1  前言　1
1.2  钢材之生产　1
1.2  钢材之生产　1
1.3  冶金基本原理　4
1.4  钢材之热处理　6
1.5  钢材之化学成份　9
1.6  结构钢材之銲接性　12
1.7  钢材之物理性质　16
1.8  钢材之耐震性能　24
1.9  钢材之耐蚀性　24
1.10  钢材之耐火性能　25
1.11  钢材之选用　29
1.12  常用的结构型钢　31
1.13  近年来钢材的发展　32
1.14  参考文献　43

第二章  钢结构塑性行为与分析
2.1  前言　47
2.2  桿件塑性应力重分配　47
2.3  结构桿件间之塑性应力与塑性弯矩重分配　53
2.4  塑性分析　59
2.5  桿件在非弹性反复载重下之行为　72
2.6  构架之塑性分析　83
2.7  构架非弹性分析　94
2.8  非线性分析之收敛准则　95
2.9  参考文献　99

第三章  钢结构耐震行为与设计
3.1  前言　101
3.2  耐震结构用钢材　101
3.3  结构断面性质与侧向支撑　117
3.4  钢结构耐震系统　129
3.5  韧性抗弯矩构架系统　130
3.6  钢骨抗弯矩构架梁柱接头受地震力之行为　132
3.7  美日地震钢骨抗弯矩构架梁柱接头区之破坏　137
3.8  美日地震后钢骨梁柱接头设计与施工之发展　144
3.9  改良式梁柱接头之探讨　147
3.10  切削式高韧性钢骨梁柱接头之开发　155
3.11  梁柱腹板交会区之行为与设计　188
3.12  其他抗弯矩构架系统　208
3.13  特殊同心斜撑构架系统　211
3.14  偏心斜撑构架系统　231
3.15  挫屈束制斜撑　258
3.16  低降伏强度钢钢板剪力墙系统　260
3.17  破坏控制之耐震设计　263
3.18  耐震设计与耐风设计　266
3.19  耐震施工与品质管理　268
3.20  参考文献　271

第四章  钢骨钢筋混凝土结构设计
4.1  简介　279
4.2  SRC梁强度　284
4.3  SRC构材之轴向强度　291
4.4  SRC梁柱设计　303
4.5  复合式钢管混凝土柱新工法　307
4.6  剪力钉之强度　310
4.7  SRC桿件及梁柱接头细部配置　310
4.8  SRC结构耐震设计　321
4.9  SRC梁柱接头区剪力设计　331
4.10  SRC梁柱弯矩强度比　335
4.11  SRC梁柱接头区细部设计建议　337
4.12  SRC半预铸工法　344
4.13  参考文献　346

评分☆☆☆☆☆

读完《钢结构行为与设计》，我最大的感受就是它非常“接地气”，尤其是在案例分析的部分。作者没有空谈理论，而是选择了大量台湾本地的实际工程项目作为范例，详细解析了这些项目的设计思路、施工难点以及最终的成果。比如，书中对某跨海大桥的钢结构部分进行了详尽的剖析，从初步选型到最终的疲劳验算，每一个环节都讲解得非常清楚。我以前总觉得桥梁设计是高不可攀的，但这本书通过具体的案例，让我看到了其中的逻辑和方法。我还记得书中对一个大型体育场的钢结构屋盖设计的讨论，其中涉及到大跨度、复杂空间形态下的受力分析和节点设计，作者通过大量的图纸和计算过程，一步步揭示了如何解决这些挑战。这些案例不仅仅是技术的展示，更是一种经验的传承，让我能从别人的成功和失败中学习。更重要的是，书中对每个案例的“经验教训”和“优化建议”都进行了总结，这比单纯地介绍一个项目更有价值。它让我明白，在实际工程中，理论知识如何与现场情况相结合，如何应对各种突发状况。这本书也让我意识到，很多我们在课堂上学到的理论，在实际应用中还需要根据具体情况进行调整和完善。

评分☆☆☆☆☆

我认为，《钢结构行为与设计》最吸引我的地方在于其严谨的逻辑性和清晰的结构。从材料的本构关系到构件的强度与稳定，再到整体结构的动力响应，作者循序渐进，层层递进，使得整个知识体系的构建非常完整。书中对于钢材屈曲行为的阐述尤其令人印象深刻，作者不仅详细讲解了轴心受压构件的欧拉屈曲和工程师屈曲，还深入探讨了受弯、受扭构件的侧向扭转屈曲等复杂现象。这些内容在其他教材中往往被一带而过，但在这本书中却得到了充分的展开，并配以大量的图表和算例，让我能够深入理解其背后的力学原理。我特别喜欢书中关于“塑性分析”的章节，它不仅介绍了塑性铰的概念，还讲解了塑性设计方法在梁、框架等结构中的应用。这让我意识到，传统的弹性设计方法在某些情况下可能过于保守，而塑性设计可以更有效地利用钢材的承载能力，从而实现经济性的提升。书中对不同类型钢材（如普通碳素钢、高强度低合金钢、耐候钢）的性能特点和适用范围也进行了详细的介绍，为工程师提供了丰富的材料选择依据。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度和工程实践之间找到了一个完美的契合点，这一点是我一直以来在钢结构学习中最希望找到的。作者在讲解钢材的力学性能时，不仅仅停留在基本的强度和刚度计算，而是深入分析了钢材在不同环境因素（如高温、低温、腐蚀）下的表现，以及焊接、螺栓连接等常见施工工艺对结构性能的影响。这对于在台湾地区经常需要考虑复杂环境因素的工程师来说，是极其宝贵的知识。它帮助我理解，在实际工程中，一个看似简单的设计决策，背后可能牵涉到多方面的考量。书中对钢结构抗震设计的论述尤为详细，它不仅介绍了传统的抗震设计方法，还引入了近年来发展迅速的减隔震技术，并结合台湾地区的地震特性，给出了具体的应用指导。我尤其欣赏书中对不同抗震构件（如耗能支撑、阻尼器）的工作原理和选型的详细介绍，这让我对如何提高钢结构在地震中的安全性有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

《钢结构行为与设计》在理论深度和工程实用性之间找到了一个绝佳的平衡点，这一点是我非常欣赏的。它在讲解钢材的力学性能时，不仅涵盖了基本的弹性模量、屈服强度等，还深入探讨了钢材在不同温度、应变率下的行为变化，以及焊接、冷弯等加工工艺对材料性能的影响。这对于我们从事钢结构设计的人来说，是非常关键的细节。我之前阅读过的其他书籍，在这方面要么过于简化，要么就过于学术化，难以直接应用于工程实践。这本书则恰到好处，它能够让你理解“为什么”，而不是仅仅知道“是什么”。例如，在讨论钢结构的疲劳性能时，作者详细介绍了 S-N 曲线的原理，以及如何根据不同的连接形式和荷载组合来评估钢结构的疲劳寿命。它还给出了提高钢结构抗疲劳能力的设计建议，这在面临频繁变载的工程项目中尤为重要。此外，书中对于钢结构的稳定设计，特别是长细比、临界屈曲荷载的计算，也进行了非常细致的阐述，并结合了最新的设计规范和研究成果。它让我明白，钢结构设计不仅仅是满足强度要求，更要保证结构的整体稳定性和局部稳定性。

评分☆☆☆☆☆

这本《钢结构行为与设计》简直是让我眼前一亮，比我之前读过的几本同类书籍要扎实太多了！尤其是在“钢结构行为”这部分，作者的阐述简直是庖丁解牛，细致入微。我一直对钢结构在不同荷载作用下的变形和破坏机理感到好奇，但很多书都只是浅尝辄止。这本书却把材料的塑性、屈曲、断裂等关键行为都讲透了。比如说，它详细解释了板柱连接在承受偏心荷载时，为什么会出现应力集中，以及如何通过调整翼缘厚度或增加加强肋来改善这个问题。我印象特别深刻的是关于节点设计的章节，作者不仅仅是列举了各种节点形式，还深入分析了每种节点背后的力学原理，以及在实际工程中可能遇到的各种复杂情况，比如连接处的焊缝疲劳问题，或者高强度螺栓的滑移破坏。作者还特别提到了台湾地区的一些实际工程案例，这对我来说太有用了！很多国外的教材虽然理论很牛，但真的拿到台湾的工地上，很多情况都对不上。这本书的图示也非常清晰，一些复杂的受力模型通过示意图就能一目了然，让我这个不太擅长想象的读者也能轻松理解。而且，书中还穿插了一些历史发展和理论演进的介绍，让我知道这些设计规范是怎么一步步发展起来的，这对于理解其背后的逻辑非常有帮助，而不是死记硬背。我尤其喜欢它在分析局部屈曲时的处理方式，它不仅仅给出了计算公式，还解释了为什么这些公式是这样得出的，以及在什么条件下它们是适用的，什么条件下需要更精细的分析。这本书让我感觉自己不仅仅是在学习一门技术，更是在理解一门学问。

评分☆☆☆☆☆

《钢结构行为与设计》的语言风格和叙事方式非常独特，它不像一本生硬的教科书，更像是一位经验丰富的工程师在娓娓道来。作者善于运用生动的比喻和形象的描述，将复杂的力学概念变得易于理解。比如，在解释钢材的屈服行为时，作者将其比作“橡皮筋拉伸到极限后的变形”，生动形象地描绘了材料从弹性状态转变为塑性状态的过程。我还发现，书中对一些关键概念的引入都非常自然，并没有突兀地抛出公式，而是通过问题的提出、现象的观察，引导读者一步步探究其背后的原理。这种叙事方式极大地激发了我的阅读兴趣，让我能够主动地去思考和学习。书中还穿插了一些关于钢结构发展史和工程趣闻的介绍，这些内容虽然与核心技术关联不大，但却极大地丰富了书籍的可读性，也让我对钢结构工程有了更深层次的理解。它让我感受到，技术的发展背后，是无数工程师的智慧和汗水。

评分☆☆☆☆☆

这本《钢结构行为与设计》的另一大亮点是它在更新设计理念方面的贡献。作者紧跟国际前沿，将最新的钢结构设计理论、技术和规范融入书中，并且特别关注了在台湾地区可能遇到的实际问题。比如，书中对可持续性设计和绿色建筑理念在钢结构领域的应用进行了探讨，这对于我们当下追求环保和节能的社会发展趋势来说，是非常及时的。它介绍了如何选择环保型钢材，如何优化结构设计以减少材料消耗，以及如何进行钢结构的回收和再利用。我特别喜欢它关于“韧性设计”的章节，作者强调了结构在遭受灾害（如地震）后，不仅要保证不倒塌，还要能够快速恢复功能。这对于台湾地区这种自然灾害多发的地区来说，具有重要的现实意义。书中还探讨了如何通过构件的延性设计来提高结构的整体抗震能力，以及如何利用预制构件和模块化设计来缩短工期和提高施工效率。这本书让我看到了钢结构设计未来的发展方向，也为我提供了很多创新的思路。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本思想指南，引领我们思考如何设计更安全、更经济、更环保的钢结构。

评分☆☆☆☆☆

我得说，《钢结构行为与设计》这本书的设计理念真是让我受益匪浅。它在“设计”这部分，并没有像很多教科书那样，只是罗列出一堆规范条文和计算公式，而是更加注重培养读者的设计思维。作者花了很大篇幅讲解如何从实际工程需求出发，选择最合适的钢材类型和截面形式，并考虑经济性、施工便利性和可持续性等因素。我特别欣赏书中对于不同结构体系的比较分析，比如桁架、框架、拱形结构等，以及在不同建筑类型（如厂房、高层建筑、桥梁）中，哪种结构体系更具优势。这本书不仅仅教你“怎么做”，更告诉你“为什么这么做”。例如，在设计高层建筑的抗侧力体系时，书中详细对比了框架-剪力墙体系、框架-支撑体系以及巨型结构体系的优缺点，并结合台湾地区的地质条件和地震烈度，给出了具体的选择建议。我还注意到书中对风荷载和地震作用下的结构动力响应分析有深入的讨论，这对于我们台湾地区的工程师来说至关重要，毕竟这里经常会面临台风和地震的挑战。作者还强调了在设计过程中，如何有效地利用有限元分析软件来模拟和优化结构性能，并且给出了如何解读和验证这些模拟结果的指导。这本书让我感觉，设计不仅仅是数学的计算，更是工程智慧的体现，需要综合考虑多种因素，并在不同方案之间进行权衡。它也让我明白了，优秀的设计往往是兼顾了技术可行性、经济合理性和环境友好性。

评分☆☆☆☆☆

《钢结构行为与设计》在内容编排上非常有条理，从宏观到微观，从理论到实践，层层深入，让读者能够构建一个完整的知识体系。我特别喜欢书中关于钢结构动力响应的章节，它详细介绍了如何分析钢结构在风荷载、地震作用下的动力特性，以及如何进行动力弹塑性分析。这对于设计高层建筑、大跨度桥梁等对动力响应要求较高的工程项目至关重要。书中还对一些新兴的钢结构设计技术进行了介绍，比如钢-混凝土组合结构、钢管混凝土结构等，并分析了它们在台湾地区的应用前景。这让我看到了钢结构工程未来的发展方向，也为我提供了新的研究思路。此外，书中还强调了钢结构设计的全生命周期管理，包括从设计、施工、运维到拆除和回收的各个阶段，这符合当今可持续发展的理念。这本书让我感觉，它不仅仅是在教授一门技术，更是在培养一种工程思维，一种对结构安全、经济、环保和社会责任的全面考量。

评分☆☆☆☆☆

这本书在教授理论知识的同时，非常注重培养读者的工程实践能力。《钢结构行为与设计》中包含了大量的工程实例，这些实例不仅来自台湾本地，也参考了国内外一些经典的钢结构项目。作者在分析这些案例时，并没有简单地罗列数据，而是深入剖析了设计过程中的关键决策点，以及面临的挑战和解决方案。例如，书中对一个大型厂房钢结构的设计过程进行了详细描述，其中涉及到了吊车梁的荷载计算、柱与基础的连接设计、以及屋盖结构的风荷载分析等。这些内容都与实际工程息息相关，让我能够更好地理解理论知识在实际应用中的转化。此外，书中还介绍了一些常用的钢结构设计软件和计算方法，并指导读者如何正确地使用这些工具。它让我意识到，掌握先进的计算工具是现代工程师必备的技能。这本书让我感觉，学习钢结构设计不再是枯燥的理论灌输，而是一个充满挑战和乐趣的探索过程。