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出版者:中国建筑工业出版社

作者:陈富生

出品人:

页数:562 页

译者:

出版时间:2000年01月

价格:49.0

装帧:平装

isbn号码:9787112037667

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现代高层建筑的骨骼：精细化设计与工程实践的深度探索 本书并非一本普通的教科书，也不是一本泛泛而谈的理论汇编。它更像是一扇通往现代高层建筑钢结构设计精髓的窗口，深入剖析了从宏观规划到微观细节的每一个关键环节，旨在为读者提供一套系统、前沿且极具实践指导意义的设计理念与方法。我们聚焦于当今高层建筑领域面临的挑战与机遇，特别是钢结构这一现代建筑体系所展现出的巨大潜力和独特优势，致力于揭示如何通过精细化设计，实现结构的安全、经济、美观与可持续性。 一、 理论基石与前沿视野：夯实设计根基，洞察行业趋势 本书开篇即深入探讨了高层建筑钢结构设计的理论基础，但绝非停留在枯燥的公式推导。我们从力学原理出发，结合先进的结构分析方法，例如有限元分析（FEA）在复杂结构建模中的应用，详述了荷载的识别、组合与传递路径的解析。在此基础上，我们重点关注了高层建筑特有的动力学特性，如风荷载、地震作用下的响应分析，以及如何通过合理的结构体系布置与构件选型来有效控制结构的振动与变形，确保人员的舒适性与结构的安全冗余。 为了让读者紧跟行业发展的步伐，本书还融入了大量前沿的设计理念与技术。我们将重点介绍超高层建筑在材料选择、连接方式、抗震减震技术等方面的最新进展。例如，高强度钢材在结构中的应用如何实现轻质高强的目标，预制化构件与装配式建造技术如何提升施工效率与质量，以及隔震、消能减震等被动控制技术如何有效提升结构的抗震性能。我们还探讨了绿色建筑理念在高层建筑钢结构设计中的体现，包括材料的可持续性、能源效率的提升以及生命周期成本的考量。 二、 结构体系的革新与选择：应对复杂挑战的智慧之选 高层建筑的结构体系是其“骨骼”的整体形态，直接关系到其稳定性、抗侧能力和经济性。本书详细剖析了各种主流的高层建筑钢结构体系，并深入分析了它们各自的优缺点、适用范围以及在设计中需要注意的关键问题。 框架结构： 作为最基础的结构形式，我们不仅回顾了其基本原理，更着重分析了在超高层建筑中框架结构的演变与发展，例如巨型框架、框架-支撑结构等。我们将探讨如何通过优化梁柱节点、梁柱截面设计以及增设支撑系统来提高框架结构的抗侧刚度与承载能力。 筒体结构： 筒体结构以其高效的抗侧能力在高层建筑中占据重要地位。本书将详尽阐述外筒、内筒、筒中筒等不同形式筒体结构的设计要点，包括筒壁厚度、开洞率、连梁设计等，并分析其在抵抗风荷载和地震作用时的优势。 巨型结构体系： 针对超高层建筑，巨型结构体系以其独特的空间受力性能成为重要的选择。我们将深入解析巨型框架、巨型桁架、巨型斜支撑等结构形式的设计原理，重点关注其空间传力机制、节点设计以及整体稳定性分析。 混合结构体系： 考虑到高层建筑的复杂性，混合结构体系的应用日益广泛。本书将重点介绍钢-混凝土混合结构，如钢骨混凝土（SRC）结构、钢管混凝土（SCT）结构等，分析其在提高结构整体刚度、承载能力和防火性能方面的优势，并指导读者如何进行合理的体系选择与设计。 在结构体系的选择章节，我们强调了设计者需要综合考虑建筑功能、场地条件、抗震设防烈度、经济成本以及施工可行性等多方面因素，从而做出最优化的决策。 三、 构件设计与连接技术的精益求精：细节决定成败 一旦确定了整体结构体系，精细的构件设计与可靠的连接技术便成为保障结构安全的关键。本书将花费大量篇幅，深入解析高层建筑钢结构中各类构件的设计要点与优化策略。 柱的设计： 从轴力、弯矩、剪力等多重作用下，我们分析了不同截面形式（如H型钢、箱型钢、圆管、方管）柱的设计原则，并特别关注了高强钢柱在超高层建筑中的应用，包括局部稳定、整体稳定性以及连接部位的传力问题。 梁的设计： 针对高层建筑中承受复杂荷载的梁，我们详细阐述了梁的抗弯、抗剪、抗扭设计，以及在考虑局部承压、腹板屈曲等问题时的处理方法。同时，我们将深入探讨梁与柱的连接方式，如刚接、铰接、偏心连接等，分析它们对结构整体性能的影响。 支撑与斜杆： 在框架-支撑结构或筒体结构中，支撑系统是抵抗侧向荷载的重要组成部分。本书将指导读者如何进行支撑体系的布置、计算与设计，确保其在承受轴向力时的稳定性和连接的可靠性。 楼板与次结构： 钢结构建筑的楼板设计同样至关重要。我们将介绍压型钢板组合楼板、钢筋混凝土楼板等形式的设计要点，以及与之配套的次梁、檩条等构件的设计。 连接节点的设计： 节点是钢结构中最薄弱也最关键的环节。本书将系统介绍各类钢结构连接节点的类型（如焊缝连接、螺栓连接、销钉连接），并深入分析不同连接形式的受力机理、强度与刚度计算，以及如何通过节点设计来保证结构的整体性和延性，特别是超高层建筑中复杂节点的设计与施工。我们将重点探讨高强度螺栓连接的应用、焊缝的质量控制以及节点构造的细节处理。 四、 抗震设计与减隔震技术的深度解析：守护生命安全的智慧屏障 高层建筑尤其需要关注其在地震作用下的行为。本书将提供一套全面而深入的抗震设计方法论。 抗震概念设计： 从结构的延性设计、耗能机制出发，我们强调了“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等抗震设计基本原则，并阐述了如何通过合理的结构布置与构件配筋来实现结构的延性目标。 地震作用分析： 除了规范规定的静力分析，我们将重点介绍振动台试验、动力时程分析等先进的分析方法，帮助读者理解结构在不同地震波作用下的复杂动力响应。 减隔震技术： 作为提升高层建筑抗震性能的有效手段，本书将详细介绍主流的减隔震技术，包括： 隔震技术： 如橡胶隔震支座、滑移隔震支座等，分析其工作原理、设计参数选择、安装与维护要点，以及在不同建筑类型中的应用案例。 消能减震技术： 如粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、金属屈服阻尼器、屈曲约束支撑（BRB）等，详细介绍其类型、力学性能、设计方法与应用场景，以及如何将其集成到结构体系中，有效吸收地震能量，降低结构损伤。 调谐质量阻尼器（TMD）与液体阻尼器： 重点介绍其在控制风振和地震响应中的作用，以及设计、安装与调试的要点。 本书将通过大量的算例与图示，生动展示这些减隔震技术在实际工程中的应用效果，为读者提供可靠的设计参考。 五、 风荷载的精确评估与控制：应对“风”的挑战 高层建筑的抗风设计是其安全性的另一个重要考量。本书将深入探讨风荷载的特性及其对高层建筑的影响。 风荷载的识别与计算： 我们将详细介绍风速、风压的计算方法，包括风场模型、地形修正、阵风效应以及建筑形状对风压分布的影响，并结合最新的设计规范，指导读者如何精确评估风荷载。 风振响应分析： 书中将阐述风荷载引起的结构风振现象，包括横向、纵向和扭转振动，以及风致颤振等不利效应。我们将介绍如何通过动力分析来评估结构的풍振响应，并提出控制风振的设计策略，如增加结构阻尼、调整结构刚度、优化结构外形等。 结构形态与气动优化： 本书还将关注结构形态对风荷载响应的影响，介绍通过圆角处理、退台设计、开槽等气动优化措施来降低风荷载，并提高结构的抗风性能。 六、 施工安装与质量控制：从蓝图到现实的严谨保障 理论设计必须落到实处，因此，施工安装与质量控制是高层建筑钢结构工程不可或缺的环节。本书将从设计者的角度，提出对施工安装的若干思考与要求。 施工顺序与方案： 设计者需要了解施工的实际情况，提前预判施工可能遇到的问题，并在设计中给予考虑，例如构件的吊装顺序、临时支撑的设置、施工阶段的稳定性分析等。 预制化与装配式技术： 随着装配式建筑的发展，预制化钢结构构件的精度要求和连接方式的标准化至关重要。本书将探讨如何通过精密的深化设计，为工厂预制和现场装配提供详尽的指导。 焊接与螺栓连接的质量控制： 针对钢结构的连接，我们将强调现场焊接的工艺控制、检验标准以及螺栓连接的紧固程度与力矩控制，并阐述设计者如何通过详细的施工说明与图纸要求，确保连接的可靠性。 变形与累积误差的控制： 在高层钢结构施工过程中，构件的测量、放样、安装精度以及施工过程中的变形都会影响最终结构的整体性。本书将指导读者如何通过优化设计，预留调整余地，以及在设计图纸中明确对累积误差的控制要求。 七、 案例分析与工程实践：理论与实践的桥梁 为了使读者能够更直观地理解本书的理论与方法，我们将穿插引入国内外经典的高层建筑钢结构工程案例。通过对这些案例的设计理念、结构体系选择、关键技术应用、施工难点克服等方面的深入剖析，读者将能够更清晰地看到理论知识在实际工程中的转化与应用。这些案例将涵盖不同高度、不同功能、不同结构体系的高层建筑，力求为读者提供丰富多样的参考借鉴。 本书的目标读者 本书的目标读者群体非常广泛，包括但不限于： 高校土木工程、建筑工程专业的本科生、研究生： 为他们提供系统、深入的学习资源，夯实理论基础，培养解决实际工程问题的能力。 注册结构工程师、岩土工程师： 为其提供更新的设计理念、前沿的技术方法与规范解读，帮助他们应对日益复杂的工程挑战。 建筑工程公司的工程师、项目经理： 为他们提供实用的设计指导、施工参考与质量控制要点，提升工程项目的管理与执行水平。 从事钢结构设计、制造、施工的行业从业者： 帮助他们拓宽视野，掌握最新的技术动态，提升专业技能。 对高层建筑钢结构设计感兴趣的建筑师、相关研究人员： 帮助他们理解钢结构的设计逻辑与可能性，促进跨学科的交流与合作。 本书并非一蹴而就的终结，而是开启一段精深探索的旅程。我们相信，通过对本书内容的深入学习与实践，读者将能够更深刻地理解高层建筑钢结构设计的复杂性与艺术性，掌握应对挑战的创新思维与工程智慧，为建造更安全、更经济、更可持续的现代城市天际线贡献力量。

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这本《高层建筑钢结构设计》，我本意是想找一本能迅速帮我梳理国家新颁布的《钢结构设计标准》（GB 50017）中关于复杂节点详图优化和施工控制要点的工具书。我特别希望书中能针对那些在实际施工中极易出错的部位，比如关键节点处的螺栓预拉力控制流程、现场焊接质量的无损检测标准以及钢材的低温脆性控制策略给出详细的指导。遗憾的是，这本书的叙事风格非常古典，几乎完全聚焦于理论推导的严谨性，却对施工现场的“人、机、料、法、环”的实际约束条件考虑不足。书中关于结构自重和活荷载的组合方式讲解得非常详尽，但对于如何在高精度施工容差下，保证大型H型钢的对位精度和支撑体系的合理卸载顺序，却只是轻描淡写地提了一句“需严格控制”。这对于我们处理那些跨度超过30米的钢梁吊装作业来说，简直是杯水车薪。我需要的不是知道一个力的计算公式如何得出，而是想知道在面对一个±3mm的安装误差时，工程上最经济有效的修正方案是什么。这本书更像是学术论文的综述，而非一本能让现场工程师安心翻阅的施工指导手册，实在缺乏那种直击痛点的实战经验。

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这本书拿到手的时候，我原本是抱着极大的期待的，毕竟“高层建筑”和“钢结构设计”这两个词汇组合在一起，就意味着这是本硬核的、能解决实际工程问题的宝典。然而，当我翻开第一页，那种预期的专业深度感却迅速消退了。我主要关注的是超高层项目中那些极端的风荷载与地震作用下的构件尺寸优化和节点详图处理，尤其是在后张预应力体系与新型高强度螺栓连接应用上的最新规范解读。这本书的内容，更多地停留在基础的截面选择和常见的梁柱连接方式的原理阐述上，对于当前行业内热议的“智能结构健康监测集成设计”或是“新型阻尼器在巨型框架中的优化布局”等前沿话题，几乎是只字未提。例如，在讲解抗剪连接时，对于如何处理高应力集中区域的焊缝疲劳分析，书中提供的计算模型过于简化，与我们实际工程中采用的有限元分析结果相去甚远。坦白说，对于一个有多年经验的结构工程师来说，这本书更像是一本为初级技术员准备的入门手册，它详细地罗列了我们早已烂熟于心的基本公式，却在新结构体系、新材料应用，乃至最新的抗震设计理念方面，都显得捉襟见肘，无法提供任何具有启发性的深度见解。读完后，我感觉自己仿佛是重温了一遍大学课本的基础章节，而错过了真正推动行业进步的关键技术点。

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我对结构设计的理解，越来越倾向于“全生命周期”的考量，这不仅包括初始设计和施工，更涵盖了后期的运营维护和改造升级。因此，我期待一本真正与时俱进的书籍能详细介绍关于钢结构的可拆卸性设计（Design for Disassembly, DfD）以及结构健康监测（SHM）系统的接口预留规范。这本书给我的感觉是，它的核心内容可能定型于十多年前，停留在“一次性”设计的范畴内。比如，在材料选择上，它固守传统的Q355B或Q390B，对于近些年开始试点应用的高性能钢材（如W460或更高等级）在焊接性能和疲劳寿命方面的设计考量，完全是空白。更让我感到不解的是，关于防火保护措施的介绍，也仅限于传统的涂层厚度和耐火极限的查表法，完全没有提到如何利用钢材自身的性能裕度，结合新型的耐火材料或结构优化，来降低非必要的防火包覆成本，从而达到“本征安全”的设计目标。读这本书，我学到的是如何“建”一个结构，却没能学到如何“维护”和“可持续发展”一个结构，这在当前的绿色建筑浪潮下，无疑是一个重大的知识断层。

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从排版和阅读体验上来说，这本书也存在一些令人沮丧的问题。虽然理论内容是核心，但图表的清晰度和规范引用的一致性是衡量一本工程技术书籍质量的关键指标。我发现书中引用的多个例子，其荷载取值和安全系数似乎依据的是不同年代的规范版本，这在交叉对比时，造成了极大的混淆。更糟糕的是，许多关键的钢材截面受力曲线图，绘制得极其模糊，线条重叠严重，根本无法清晰辨认出峰值点和屈服平台的位置，这对于需要进行受力状态敏感性分析的读者来说，简直是致命的。此外，这本书在专业术语的翻译和表述上，也显得不够统一，时而使用国内习惯称呼，时而又夹杂着一些早期引进资料中的英文直译词汇，使得阅读过程中需要不断地在脑中进行“解码”工作。一本严谨的工程设计用书，应该提供的是清晰、一致、可溯源的知识体系，而这本书在这方面的欠缺，极大地影响了学习效率，让人不禁怀疑其审校过程的严谨程度。

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坦率地说，对于我这种专注于幕墙与主体结构交互界面的设计者而言，本书的侧重点明显跑偏了。我的核心需求在于如何设计出既能有效抵抗侧向力传递，又能满足幕墙系统热胀冷缩和变形兼容性的连接节点——比如如何设计那些能够“吃”掉一定位移量的伸缩缝和万向铰接件，同时还要确保在极限风载作用下，钢结构主体不会因局部应力集中而率先失效。然而，这本书的绝大部分篇幅都在探讨主框架的抗弯、抗剪和抗扭承载力，对于那些“非结构构件”与主体结构的耦合效应，几乎没有深入探讨。例如，书中对钢结构体系的稳定性分析，大多停留在整体侧移刚度的计算上，却忽略了与楼板（尤其是混凝土-钢组合楼板）协同工作时，如何精确划分剪力墙和钢框架的受力贡献比例。我翻阅了关于“耗能连接”的章节，发现它介绍的还是多年前的栓钉剪力连接基础，完全没有涉及目前广泛使用的粘滞阻尼器与屈曲约束支撑（BRB）在钢结构框架中的优化集成设计思路。这使得这本书在面向复杂现代高层建筑时，显得有些力不从生，专业深度和广度都无法满足对结构系统集成性有要求的专业人士。

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