建筑钢结构设计方法与实例解析——新书介绍

作者：张相勇（博士、高工 ）作者：张相勇（博 高 ）

内容提纲内容提纲

新书简介

内容特色

章节介绍

分析重点分析重点

感谢致辞感谢致辞

新书简介新书简介

出版书籍的缘由1、中国建筑工业出版社的邀请；2、目前市场上一线钢结构设计师相关著作的欠缺；3、对自己长期钢结构设计经验的总结；3、对自己长期钢结构设计经验的总结；4、对钢结构设计新人的培养与引导；供同行参考；5、为钢结构行业的发展作出微薄贡献。

于是，抛砖引玉，对以往负责或参与的钢结构设计工程简要梳理，为从事钢结构设计的工程师编写一本理论深度较浅但参考性与实操性较强的书。《建筑钢结构设计方法与实例解析》一书性与实操性较强的书。《建筑钢结构设计方法与实例解析》 书由此诞生。

新书简介新书简介

本书主要分为两篇，背景知识篇和工程实例篇。

背景知识篇 ——讲解钢结构概况、钢结构施工图内容与要求、钢结构设计深化及详图表达 钢结构设计的一般步骤与设计思路 钢钢结构设计深化及详图表达，钢结构设计的 般步骤与设计思路，钢结构制作与安装、钢结构材料、连接、防腐防火设计等。

工程实例篇——详细阐述各工程实例，包括门式刚架、多层钢结构 高层钢结构 超高层钢结构 空 格结构（ 架 壳 管桁构、高层钢结构、超高层钢结构、空间网格结构（网架、网壳、管桁架）、预应力钢结构（张弦梁、预应力压杆、斜拉结构及拉索幕墙钢

结构）等共11个工程实例结构）等共11个工程实例 。

内容特色内容特色

涉 所有常 钢结构体系类型实例全面

贴近一线

•涉及所有常见钢结构体系类型

•均为作者亲自参与项目

紧扣规范 •所有工程实例分析均与规范对比

所有 程实例均有设计步骤详述严谨详实 •所有工程实例均有设计步骤详述

思路清晰

手算验证

•按设计流程逐一介绍项目信息

•手算验证，回归概念

章节介绍章节介绍

背景知识篇

一、钢结构概述

走近钢结构 钢结构优缺点 设计原则及流程 施工图内走近钢结构、钢结构优缺点、设计原则及流程、施工图内容及要求、设计深化与详图表达、加工制作与安装等。

二、钢结构的材料选用

钢材及规格选用、螺栓锚栓材料、焊接材料

三、钢结构的连接

焊缝连接 螺栓连接焊缝连接、螺栓连接

四、钢结构的防腐防火设计

防腐及防腐设计、防火及防火设计防腐及防腐设计、防火及防火设计

结构设计思路结构设计思路

考虑建筑外观及功能需要考虑水电暖通要求协调配合不断完善结构方案

相关专业

配合

结构选型思路 分析模型 结构选型结构布置预估截面

思路流程

分析模型

建立

对比规范要求优化结构方案

工程分析优化结构方案构件节点设计判定

工程实例概述程实例概述

门式刚架

1. 工程背景某高校试验楼的生产车间，横向长度54m，

纵向长度102m。纵向长度102m。

2. 主要内容-预估截面

-门式钢架结构的 般经济指标规律-门式钢架结构的一般经济指标规律

-结构分析判定

-支撑构件手算分析

-施工图绘制施工图绘制

3. 应用软件3D3S

工程实例概述程实例概述

多层钢结构

1. 工程背景北京西部一供动漫产业设计研发的办公楼，

结构共计4层，高度为15.6m。

2. 主要内容-结构选型与布置

-软件设计流程详述软件设计流程详述

-构件设计验算（组合梁、组合楼板、梁柱刚接、梁梁铰接、柱脚节点设计）

3. 应用软件MIDAS/GENMIDAS/GEN

PKPM

工程实例概述程实例概述

高层钢结构

1. 工程背景某IT软件企业提供办公楼，位于北京市

海淀区。地上十二层，地下二层，建筑总高

度为54.80米，结构高度为49.5m。占地4703

平方米，总建筑面积24265平方米。

2. 主要内容-高层钢结构体型介绍

-结构设计知识与规范链接

-组合楼板设计

-柱脚设计

3. 应用软件PKPM

工程实例概述程实例概述

超高层钢结构

1. 工程背景位于超高层建筑群中，总建筑高度为

249.9米，结构高度为227米。

2. 主要内容-超高层建筑结构体系概述

-超限审查及概念设计超限审查及概念设计

-剪力滞后

-结构薄弱层

- PUSHOVER、时程分析

-转换桁架方案比选。

3. 应用软件PKPM ETABS

工程实例概述程实例概述

网架结构

1. 工程背景某学校电教中心屋面网架。结构长

50.4m，宽37.8m。采用平板压力支座节点。

2. 主要内容-网格尺寸与跨度的关系

-正放四角锥与抽空正放四角锥方案比选放 角锥与抽空 放 角锥方案 选

-螺栓球设计

-平板支座验算

3. 应用软件3D3S

工程实例概述程实例概述

网壳结构

1. 工程背景某屋顶钢结构单层球面网壳，投影圆形半

径为15m，矢高5m。网壳周边采用20个固定

铰支座与下部混凝土连接。

2. 主要内容-肋环斜杆型球面网壳与扇形三向网格型球

面网壳方案比选

-虚面概念介绍

-网壳结构稳定性分析

-空心焊接球节点设计

3. 应用软件MIDAS ANSYS

工程实例概述程实例概述

管桁架结构

1. 工程背景某小型体育馆，首层平面长84.6m、宽

60m，层高均为4.5m，中心最高点标高为

16.55m。2. 主要内容

-相贯节点

-网格划分与建立

-模型建立与导入

-风荷载体形系数

截面优化-截面优化

-结构动力特性

-支座节点设计

3 应用软件3. 应用软件3D3S PKPM

工程实例概述程实例概述

预应力——张弦梁

1. 工程背景某综合科研楼张弦梁玻璃采光顶

2. 主要内容-预应力钢结构发展现状

-张弦梁结构分析判定

-施工图绘制

3. 应用软件MIDAS/GEN

工程实例概述程实例概述

预应力——拉索幕墙

1. 工程背景某实际的拉索幕墙工程

2. 主要内容-结构模型的建立

-结构荷载的确定和输入

-分析步的定义和输入

-计算结果的查看和分析

3. 应用软件SAP2000

工程实例概述程实例概述

预应力压杆

1. 工程背景某火车站站房中预应力压杆

2. 主要内容-模型建立

-手算方法

-软件分析

3. 应用软件ABAQUS

工程实例概述程实例概述

预应力——看台挑蓬

1. 工程背景以某看台挑棚为例，介绍挑棚尤其是预

应力斜拉索的设计流程和重点问题

2 主要内容2. 主要内容-模型建立

-荷载布置

-结构分析

-构件比率

-挠度验证

3 应用软件3. 应用软件MIDAS/GEN

分析重点分析重点

理论研究 从钢结构设计的原理入手，紧抓概念，理论

理论研究

方法研究

紧扣规范，嵌入众多工程实例。

采用多种软件进行全面分析多角度验证结构可靠安全方法研究

对比研究

多角度验证结构可靠安全满足规范要求

设计中进行结构方案的优化比选，更好的满足业主及建筑设计要求 方法 比较对 研究 满足业主及建筑设计要求 方法 较

序言（一）

钢结构具有材料强度高，重量轻，抗震性能好，工业化程度高，施工周期短及可回收循环利用等优点 是典型的绿色建筑材料 广泛

序言（二）

自改革开放以来，我国冶金工业发展迅速，钢产量增加超乎人们的预料 1978年我国钢产量仅3178万吨 居世界第五 而到了1996施工周期短及可回收循环利用等优点，是典型的绿色建筑材料，广泛

应用于土木工程各领域。钢结构亦具有造型独特和轻盈灵巧的美学特征和建筑表现力，深受建筑师青睐，在大型建筑、商业建筑和标志性建筑中广泛应用。目前，节能，高效，环保和工业化已成为现代结构工程发展的必然趋势，此必将促进我国结构工程师对钢结构知识不断深入的学习与认识，并在实际工程中加以应用和推广。

的预料，1978年我国钢产量仅3178万吨，居世界第五，而到了1996年我国钢产量已经超过1亿吨，雄踞世界第一。而在本世纪，我国钢产量的增加更令世界瞩目，到2012年我国钢产量已达到7亿吨，占全球钢产量的一半，随着钢产量的迅速增长，我国建筑用钢政策也由过去的节约用钢发展到现在的提倡在条件允许下尽量采用钢结构。

钢结构有加工制作周期短、建设速度快、综合力学性能好、重量轻 便于拆装 易于实现高度工业现代化生产 可回收利用等优点

我国钢产量已连续多年位居世界第一,为我国钢结构的发展奠定了雄厚的物质基础。住房和城乡建设部及相关各行业主管部门均明确提出大力发展钢结构，给我国钢结构产业的发展创造了良好的政策环境及前所未有的发展机遇，各地钢结构建筑正迅猛发展。

本书作者张相勇博士是来自我国著名大型设计院的一线结构工程

轻、便于拆装、易于实现高度工业现代化生产、可回收利用等优点。同时随着建筑师对建筑艺术的不断追求创新，钢结构以它独特的造型能力，丰富了建筑师的创意能力。

我国近年来钢结构发展十分迅速，一些地区的地标性建筑都选择了钢结构，这就给结构工程师从事钢结构设计提供了一个良好的平台，但我国钢结构的兴起毕竟只有不到二十年的时间，许多设计院在本世纪前还是以设计砼结构和砌体结构为主 在这些单位中的设计骨干师，有十多年从事结构设计的实践经历。作者理论功底扎实，实践经

验丰富，在长期从事结构设计尤其是钢结构设计的实践过程中，对钢结构常用结构体系均熟练掌握，含门式刚架、多层钢结构、高层钢结构、超高层钢结构、空间网格结构（网架、网壳、管桁架）、预应力钢结构（张弦梁、预应力压杆、斜拉结构及拉索幕墙钢结构）等，并在工程中自如地应用。尤其难能可贵的是，作者在繁忙的设计工作之

世纪前还是以设计砼结构和砌体结构为主，在这些单位中的设计骨干对钢结构设计还不是十分熟悉。众所周知，一个大学生到一个独当一面的结构工程师需要一个把书本知识转换成工作能力的成长阶段，在这个阶段中，如有人进行正确引导，对成长十分有利，但鉴于我国很多设计单位尤其是中小设计单位没有这个条件，张相勇高级工程师想通过本书对那些刚出校门，又无人指导的年轻工程师快速完成这一转换过程提供帮助。在工程中自如地应用。尤其难能可贵的是，作者在繁忙的设计工作之

余能耐得住寂寞，潜心著书，将自己直接负责或参与的典型工程一一梳理，为读者呈现了钢结构设计的精彩画卷。

本书写作从设计一线人员的视角出发，尽量避免教科书晦涩难懂的理论推导，穿插讲解常规钢结构设计软件流程及设计思路，把复杂的设计过程说清楚，让读者非常易于理解。书中将建筑与结构设计，设计 论与 程实例 手算与软件计算分析 结构整体设计与节点设

换过程提供帮助。

本书作者通过自己的设计实践，从结构设计角度，由简到繁，全面叙述了整个钢结构设计过程所需要解决的各方面问题，涵盖从钢结构选材、连接计算、防腐防火设计到施工图绘制等钢结构设计的基础知识；再到各种钢结构设计实例的详细设计过程，穿插讲解常规计算分析与设计软件（含PKPM-STS、3D3S、MIDAS/gen、ETABS、SAP2000、Abaqus等）的应用，工程实例包括多层、高层、超高层

设计理论与工程实例，手算与软件计算分析，结构整体设计与节点设计相结合，讲述深入浅出，内容全面翔实，具有很强的可操作性与实用性，是一本与众不同、颇有价值的钢结构设计参考书。

本书值得钢结构的初学者和从业人员阅读。我相信，不仅高等院校相关专业的学生和结构设计的新人能通过本书接触到鲜活的工程案例 从而对钢结构工程设计产生浓厚兴趣；对钢结构设计有一定经验

SAP2000、Abaqus等）的应用，工程实例包括多层、高层、超高层等各种多高层钢结构和门式刚架、网架、网壳、管桁架、预应力钢结构等大跨度钢结构。书中共11个设计实例均系作者负责或参与的工程，因而作者写起来得心应手，读者阅读起来也会觉得通俗易懂。

本书内容既有相当的广度，也具有一定的深度。相信本书的出版会对那些刚从学校毕业的结构设计人员从事钢结构设计起到很好的引导作用。另外，对于那些在设计一线工作了一段时间，想在钢结构其例，从而对钢结构工程设计产生浓厚兴趣；对钢结构设计有 定经验

的技术人员也会从本书中找到共鸣，借以拓宽设计思路，提高设计水平，在自己的设计实践中勇于创新。

最后，对本书作者为推动我国钢结构的发展所做出的贡献表示赞赏和敬意！

导作用。另外，对于那些在设计 线工作了 段时间，想在钢结构其他领域有所拓展的工程师，本书亦能提供非常适用的借鉴。

值得一提的是本书作者张相勇博士长期在设计院工作，个中辛苦我感同身受，但作者能够在百忙之中不惮艰辛，持之以恒，写出一本对我国钢结构发展有益的著作，很令我钦佩！

中国钢结构协会专家委员会委员李国强

2013年2月于同济园

中国钢结构协会专家委员会委员北京市建筑设计研究院有限公司结构副总工

甘明2013-2-16于北京院

目录

感谢致辞感谢对我从事钢结构设计与研究工作有重要影响和帮助的人。本人导师北京科技大学牟在根

教授，早年曾长期在中国建筑科学研究院从事结构设计与研究工作，引导我对钢结构尤其是空间结构产生了浓厚兴趣，作为全国空间结构委员会专家多次带领我参加全国空间结构会议，在我的设计工作中一直对我进行有益的指导 并抽出宝贵时间认真审核本书稿 成为我生活中的良师益友 中工作中一直对我进行有益的指导，并抽出宝贵时间认真审核本书稿，成为我生活中的良师益友。中国电子工程设计院总工、中国勘察设计大师娄宇，在本人全程参与北京银泰中心设计团队的两年多时间里，娄总带领我们在高层钢结构尤其是超高层钢结构资料非常缺乏的情况下做了很多前瞻性的探索与研究，并指导我们做钢结构设计与相关研究，使我对高层及超高层钢结构有了深刻的认识并积累了宝贵的实践经历；此后的一年多时间里我加入到另外一个超高层混合结构项目北京财源国际积累了宝贵的实践经历；此后的一年多时间里我加入到另外一个超高层混合结构项目北京财源国际中心（西塔）的设计团队，项目也是在娄总的带领和指导下完成，本书亦是在其关心与多次鼓励下我才终于坚持写完，其对弟子的支持与厚爱我将终生感怀。

另外，还要感谢北京市建筑设计研究院有限公司的诸位老总，包括柯长华大师、书记及副总张青 齐五辉总工 院副总甘明 束伟农 薛慧立及朱忠义等 其中甘总对我负责的中国动漫游戏张青、齐五辉总工、院副总甘明、束伟农、薛慧立及朱忠义等，其中甘总对我负责的中国动漫游戏城多层钢结构、鄂尔多斯职业学院电教中心网架结构、鄂尔多斯综合高中体育馆管桁架等工程进行了审核与指导，并在青岛北站及雨棚钢结构设计中为我保驾护航，还抽出时间为本书赐序；薛总对我负责的鄂尔多斯职业学院试验生产车间门式刚架结构，青岛北站及雨棚钢结构等工程进行了审核与指导 柯总对青岛北站及雨棚钢结构工程进行了审定与指导 朱总和我在合肥南站大跨超限工程与指导，柯总对青岛北站及雨棚钢结构工程进行了审定与指导，朱总和我在合肥南站大跨超限工程的设计中精诚合作。各工程设计过程中记不清多少次向各位老总请教，累受教益，深表谢忱！此外，同济大学李国强教授欣然赐序，新版《钢结构设计规范》修订组主编王立军教授级高工、还有范重教授级高工、钱基宏研究员、朱丹教授级高工、薛慧立教授级高工、朱忠义教授级高工、王燕教授、戴立先教授级高工等均拨冗审阅书稿 点评并提出了宝贵建议 他们对本人的支持与鼓励令我充满戴立先教授级高工等均拨冗审阅书稿，点评并提出了宝贵建议，他们对本人的支持与鼓励令我充满敬意。最后，对我国著名建筑师吴晨博士表示由衷的谢意，与其合作是我工作经验积累的源泉，很难想象，没有他的大力支持，这本书能够如期面世。

图书征订图书征订：中国建筑工业出版社 王砺瑶编辑： 13811732533 定价 56元

钢结构设计实例解析 QQ群号 167437161

http://edu.zhulong.com/lesson/2491-1.html

谢谢！谢谢！