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出版者:Europa-Lehrmittel

作者:Michael Gressmann

出品人:

页数:435

译者:

出版时间:2002-10-1

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9783808517628

丛书系列:

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《金属结构工程手册：设计、制造与应用》 引言 金属结构工程，作为现代土木工程、机械制造以及航空航天等领域不可或缺的基石，其复杂性与重要性不言而喻。从宏伟的桥梁、高耸的建筑，到精密复杂的机械部件，金属材料以其卓越的强度、刚度和耐久性，支撑着我们生活的方方面面，驱动着科技的进步。《金属结构工程手册：设计、制造与应用》正是这样一本力求全面、深入地探讨金属结构工程各个环节的权威参考书。本书旨在为从事金属结构设计、施工、制造、质量控制以及相关研究的工程师、技术人员、学生和从业者提供一个系统、实用的知识平台，帮助他们理解并掌握金属结构工程的核心原理、前沿技术与实际应用。 第一章：金属材料的特性与选择 本章将深入剖析金属材料在结构工程中的关键作用，并详细介绍各种常用金属材料的物理、化学及力学性能。我们将探讨碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金以及一些高性能特种钢材等在不同应用场景下的适用性。内容将涵盖： 金属的微观结构与宏观性能的关系： 理解晶体结构、位错、晶界等微观因素如何影响金属的强度、塑性、韧性、疲劳寿命和耐腐蚀性。 材料的力学性能测试与评价： 详细介绍拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、疲劳试验等标准测试方法，以及屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、疲劳极限等关键力学参数的解读。 不同金属材料的化学成分与性能特点： 分析合金元素（如碳、硅、锰、镍、铬、钼等）对钢材性能的影响，以及铝合金、铜合金等在轻质、导电、导热、耐腐蚀等方面的优势。 选择合适的金属材料： 提供一套系统性的材料选择框架，指导读者根据结构荷载、环境条件、成本预算、加工工艺以及使用寿命等因素，做出最优的材料选择决策。我们将讨论应力分析、载荷条件、环境因素（如温度、湿度、腐蚀介质）、防火要求、经济性以及可持续性等在材料选择过程中的考量。 第二章：金属结构的荷载与分析 本章聚焦于理解作用在金属结构上的各种荷载，并掌握相应的分析方法，以确保结构的安全性与可靠性。我们将涵盖： 荷载的分类与特性： 详细介绍恒荷载（自重）、活荷载（使用荷载、人群荷载）、风荷载、雪荷载、地震荷载、温度荷载、施工荷载等，并阐述它们对结构产生的不同影响。 荷载组合与设计值： 根据相关国家和地区的设计规范，讲解不同荷载组合情况下的荷载效应计算方法，以及确定设计荷载时所需的安全系数。 结构力学基础： 回顾结构力学中的基本概念，包括内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）、应力、应变、变形等。 结构分析方法： 介绍各种常用的结构分析技术，包括： 经典解析法： 如虚功原理、能量法、位移法、荷载法等，适用于相对简单的结构体系。 有限元分析（FEA）： 重点介绍有限元法的基本原理、建模方法、单元类型选择、网格划分策略以及结果的解读。我们将探讨如何利用FEA软件（如ANSYS, ABAQUS, SAP2000等）进行静态分析、动力分析（包括模态分析、响应谱分析、时程分析）、屈曲分析和非线性分析。 杆件结构分析： 详细阐述桁架、梁、框架等杆件结构的受力分析方法。 板壳结构分析： 探讨薄板、厚板、曲面板以及壳体结构的受力行为和分析方法。 稳定性分析： 重点关注金属结构构件（如柱、梁、板）的整体稳定性和局部稳定性问题，包括屈曲荷载的计算、临界应力的确定以及稳定性设计的原则。 第三章：金属结构的设计理论与规范 本章深入探讨金属结构设计的核心理论，并结合现行的国际及国内设计规范，指导读者进行安全、经济、高效的结构设计。 设计理念与方法： 介绍以概率论为基础的极限状态设计法（LSD），包括承载能力极限状态（Ultimate Limit State, ULS）和正常使用极限状态（Serviceability Limit State, SLS）。 承载能力设计： 讲解如何根据构件的受力类型（受拉、受压、受弯、受剪、受扭）和材料性能，按照规范要求计算构件的承载能力，并进行设计。内容将覆盖： 受拉构件设计： 连接强度、整体屈曲等。 受压构件设计： 轴向压力下的构件承载能力，考虑细长比和局部屈曲。 受弯构件设计： 梁的弯曲强度、剪切强度、抗扭强度以及侧向扭转屈曲的验算。 组合受力构件设计： 如轴力和弯矩同时作用下的柱设计。 正常使用设计： 关注结构的变形、振动、裂缝宽度等，确保结构在使用过程中满足舒适性和功能性要求。 连接设计： 连接是金属结构的关键环节，本章将详细阐述各种连接方式的设计原则和计算方法，包括： 螺栓连接： 螺栓的类型、强度等级、连接形式（承接、摩擦）、孔洞尺寸、连接板厚度、抗滑移承载力、抗剪承载力、抗拉承载力等。 铆钉连接： （若适用）历史应用及基本原理。 焊接连接： 焊缝的类型（角焊缝、坡口焊缝）、尺寸、计算、质量等级以及焊缝的应力分析。 销连接： （若适用） 相关设计规范解读： 结合国际上广泛应用的钢结构设计规范（如 AISC、Eurocode 3）以及中国国家标准（如 GB 50017、GB 50010），阐述其主要章节、设计原则、计算公式以及条文解释，帮助读者理解并应用。 细节设计： 考虑构件的端部连接、接头设计、支撑系统、防腐蚀处理以及防火措施等细节。 第四章：金属结构的连接技术 本章将深入探讨各种金属结构连接技术的细节、工艺、优缺点以及实际应用中的注意事项，这是保证结构整体性能的关键。 螺栓连接的详细工艺： 高强度螺栓连接： 预拉力螺栓、普通螺栓的区别，扭矩控制法、角度法等施拧方法的介绍。 连接板的设计与布置： 连接板的材料选择、厚度计算、开孔位置、间距要求，以及避免应力集中的设计。 连接的强度与刚度： 分析螺栓连接的承载能力，以及连接刚度对整体结构响应的影响。 焊接连接的详细工艺： 焊接方法： 手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊（MAG、MIG）、药芯焊丝电弧焊等工艺的特点、适用范围及优缺点。 焊缝设计与计算： 各种焊缝形式（角焊缝、对接焊缝、T形焊缝、角接焊缝）的适用性，焊缝尺寸的确定，以及焊缝强度和刚度的计算。 焊缝质量控制： 无损检测方法（X射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤）的应用，以及焊缝缺陷的识别与评定。 焊接应力与变形： 分析焊接过程中产生的残余应力和变形，以及相应的控制措施。 其他连接方式： 铆接： （若适用）历史发展、工艺特点及现代应用。 销轴连接： （若适用）设计与应用。 临时连接与辅助支撑： 在施工过程中，临时连接和辅助支撑的重要性及设计考虑。 连接的可靠性分析： 探讨连接在不同荷载作用下的失效模式，以及如何通过优化设计提高连接的可靠性。 第五章：金属结构的制造与安装 本章将指导读者了解金属结构构件的制造过程和现场安装的关键技术，确保施工质量和进度。 构件的制造工艺： 下料： 钢板、钢管、型钢的切割（火焰切割、等离子切割、数控切割、带锯切割）方法与精度要求。 成型： 钢板的弯折、滚圆，型钢的弯曲等。 焊接与组装： 预制构件的焊接、螺栓连接的预装配。 表面处理： 除锈（喷砂、抛丸）、涂装（防锈涂料、防火涂料）的工艺要求和质量标准。 构件的编号与标记： 确保构件在安装过程中的准确识别。 安装技术与程序： 施工方案的制定： 地基处理、测量放线、构件吊装、高空作业安全、临时支撑设置等。 测量与校正： 构件安装过程中的垂直度、水平度、轴线位置的测量与调整。 连接施工： 现场螺栓的拧紧、现场焊接的质量控制。 整体安装顺序： 确定最优的安装顺序，以提高效率并保证稳定性。 施工过程中的风险控制： 高空作业安全、起重设备安全、天气影响等。 质量控制与检验： 原材料检验： 钢材、螺栓、焊材的质量证明和现场抽检。 制造过程检验： 构件尺寸、焊接质量、表面处理的检查。 安装过程检验： 构件位置、连接可靠性的现场检查。 竣工验收： 整体结构的几何尺寸、承载能力（必要时）、变形等方面的最终验收。 第六章：金属结构的耐久性与维护 本章关注金属结构在使用过程中的耐久性问题，并提供有效的维护策略，以延长结构的使用寿命。 腐蚀与防护： 腐蚀机理： 介绍金属在不同环境下的腐蚀机理，如电化学腐蚀、化学腐蚀。 腐蚀防护措施： 材料选择： 如使用耐候钢、不锈钢等。 表面处理： 涂装（包括底漆、中间漆、面漆）、镀锌、喷涂金属等。 电化学保护： 牺牲阳极法、外加电流法。 防腐涂料的选择与施工： 不同类型涂料的性能特点、适用范围及施工要求。 防火设计与措施： 金属结构的耐火性能： 金属材料在高温下的力学性能变化。 防火涂料与防火包覆： 不同种类防火材料的性能、施工要求及应用范围。 结构防火设计原则： 根据结构的重要性、使用功能和火灾风险，确定所需的耐火极限。 疲劳与损伤： 疲劳机理： 循环荷载作用下的疲劳损伤过程。 疲劳寿命预测： 基于应力幅、应力比、材料特性等进行疲劳寿命评估。 抗疲劳设计： 优化连接设计、避免应力集中等。 结构监测与健康诊断： 监测技术： 应变片、位移传感器、加速度传感器、视觉监测等。 数据分析与评估： 利用监测数据评估结构的健康状况，预测潜在风险。 维护与修复： 定期检查与维护计划： 制定详细的检查内容、频率和维护措施。 常见损伤的修复技术： 如局部变形的矫正、构件的加固、连接的更换等。 第七章：特殊金属结构的应用 本章将聚焦于一些具有代表性的特殊金属结构，展示金属结构工程在不同领域的高级应用。 桥梁工程： 钢桁架桥、钢拱桥、斜拉桥、悬索桥等，探讨其结构特点、设计难点和施工技术。 建筑工程： 高层建筑钢结构、大跨度空间结构（体育馆、展览中心）、筒体结构、幕墙结构等，分析其在抗震、抗风、防火等方面的设计要求。 工业厂房与仓库： 钢框架结构、网架结构、重型工业厂房的设计与施工。 海洋平台与船舶结构： 复杂载荷下的钢结构设计，耐腐蚀和抗疲劳的设计要求。 航空航天结构： 轻质高强合金结构的应用，复杂曲面与连接技术。 其他领域： 如风力发电机塔筒、储罐、管道支架等。 附录 常用金属材料牌号及性能对照表 常用钢结构设计规范列表 金属结构常用术语解释 相关计算公式汇总 结语 《金属结构工程手册：设计、制造与应用》力求成为一本集理论深度、实践指导和工程参考于一体的宝贵资源。本书内容覆盖了金属结构工程的从宏观到微观、从理论到实践的各个方面。我们希望通过本书，能够帮助读者构建起坚实的理论基础，掌握先进的设计理念和分析方法，熟悉精湛的制造与安装工艺，并具备有效的维护与管理能力，从而在不断发展的金属结构工程领域取得更大的成就。

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从整体的阅读节奏来看，这本书的叙事风格是偏向于严谨的学术论述，用词精确，拒绝模糊不清的表达。对于那些习惯了通俗化讲解的读者来说，初期可能会需要一个适应的过程，因为它显然是为具有一定背景知识的人群准备的。我注意到文本中穿插了一些非常专业的术语和定义，这些都经过了审慎的斟酌，确保了其在行业内的通用性和准确性，没有为了迎合大众而降低专业门槛。这种毫不妥协的专业度，恰恰是高级技术参考资料所必须具备的特质。对于资深从业者而言，这种教科书式的、高度规范的语言体系，反而是最可靠的基石，因为它减少了解释的歧义，直接指向问题的核心。我个人认为，这本书的目标读者群定位非常清晰，它不是一本入门级的普及读物，而是一部追求深度和精确度的专业手册。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调配上烫金的字体，拿在手里就有一种厚重且专业的质感。内页的纸张选择也十分考究，触感细腻，即便是长时间翻阅也不会感到刺眼疲劳。装帧的坚固程度也令人放心，一看就知道是经得起反复使用的教材，这对于我们这些需要频繁查阅和标记重点的学习者来说至关重要。封面上的信息布局简洁明了，即便是第一次接触这个领域的读者也能迅速抓住核心主题，虽然我不是这个领域的专家，但光是这本工具书散发出来的严谨气息，就足以让我对它的内容抱有极高的期待。封面设计上的那种对细节的打磨，比如字体间距的微调和图文排版的平衡感，都透露出出版方在制作流程上的精益求精，这在如今许多粗制滥造的教材中是相当难得的品质体现。我个人非常注重书籍的物理体验，而这本从视觉到触觉都达到了高标准的工具书，无疑为接下来的深度学习奠定了一个非常好的物质基础。它的存在本身就是对“专业工具”这一概念的有力诠释。

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这本书给我留下最深刻的印象是它所体现出的那种“应用驱动型”的学习导向。虽然它包含了扎实的理论基础，但其核心似乎始终围绕着“如何在实际工程问题中应用这些知识”展开。从章节内容的布局推测，它似乎并不满足于停留在概念层面，而是致力于构建一个从“知其然”到“知其所以然”再到“能够应用”的完整闭环。这种强调实践性和可操作性的编排思路，对于那些以解决实际问题为导向的学习者来说，具有无可替代的价值。它不是那种只停留在抽象公式推导上的理论著作，而是更像一位经验丰富的工程师，一步步引导你走向成熟的解决方案。这种以结果为导向的内容组织方式，无疑是其最核心的竞争力所在。

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我特地翻阅了它的目录结构，可以看出编纂者在知识体系的组织上花费了巨大的心力。章节的逻辑递进安排得极为科学，从基础理论的建立，到具体的工艺流程解析，再到最后复杂案例的分析与讨论，层层深入，几乎没有生硬的跳跃感。这种精心构建的知识框架，对于一个想要系统性掌握某个技术领域的新手来说，简直是量身定制的向导。更值得称赞的是，那些看似枯燥的理论部分，作者似乎也运用了巧妙的过渡技巧，使得知识点的衔接自然流畅，读起来不会感到晦涩难懂。此外，目录中对各个子模块的权重分配也显得非常合理，既保证了全面性，又突出了核心和关键部分，这显示了作者对该学科脉络的深刻理解，而不是简单的知识堆砌。这种高度的结构化处理，使得读者可以非常高效地定位自己需要的知识点，极大地提高了学习效率。

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在排版细节上，这本书的处理可以说是教科书级别的典范。图表的清晰度和信息密度达到了一个令人惊叹的高度。那些用来辅助理解复杂机械结构或流程的插图，线条干净利落，标注详尽无遗，即便是最微小的零件和连接点也清晰可辨。更令人印象深刻的是，文本与图表的对应关系处理得非常流畅，通常在描述一个概念的同时，相关的视觉辅助材料就会紧随其后，极大地降低了读者的“定位成本”。此外，大量的表格和数据汇总部分，其格式规范统一，易于横向对比和快速检索，这对于需要进行数据参考和规范比对的工作场景非常实用。整体的留白和字号选择也体现了对阅读体验的关注，使得长篇幅的阅读过程保持了舒适感，这在技术手册中是经常被忽视的一个方面。

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