適讀人群 ：本書可供土木工程專業的高年級本科生、研究生、教師、科研人員和工程技術人員參考。
薄壁鋼構件承載力計算的直接強度法

本書詳細介紹了利用全截面幾何特性進行普通卷邊槽鋼構件承載力計算的直接強度法,並在此基礎上分別對單軸對稱冷彎薄壁型鋼軸壓構件、板件加勁冷彎薄壁型鋼軸壓構件、單軸對稱冷彎薄壁型鋼軸壓開孔構件的極限承載力,單軸對稱冷彎薄壁型鋼受彎構件極限承載力、單軸對稱冷彎薄壁型鋼受彎開孔構件、單軸對稱冷彎薄壁型鋼偏心受壓構件的承載能力進行了直接強度法研究。本書還進一步擴展了不同截面形式和邊界條件下冷彎型鋼構件承載力直接強度法的適用範圍,提出了可以考慮畸變與其他屈曲模式相互作用的直接強度法修正計算公式,並結合典型構件對直接強度法的計算過程進行了算例分析。
本書以促進冷彎薄壁型鋼體繫發展為目標,亦能為其他薄壁結構如鋁合金結構、不鏽鋼結構構件設計提供方法參考。本書可供土木工程專業的高年本科生、研究生、教師、科研人員和工程技術人員參考。

張壯南，瀋陽建築大學副教授，主持和參與國家自然科學基金項目、國家科技支撐項目等國家、省市以上科研項目三十餘項。部分研究成果已納入正在修訂的國家標準《冷彎型鋼結構技術規範》(GB50018)。曾出版《鋼結構建築裝飾裝修一體化設計與施工——輕鋼龍骨弔頂、加工地板與鋼結構整體衛浴繫統》（中國建築工業出版社，2019.9）等圖書。

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 冷彎薄壁型鋼的工程應用 1
1.2 冷彎薄壁型鋼構件的設計方法 6
1.3 直接強度法的研究進展 8
第2章 單軸對稱冷彎薄壁型鋼軸壓構件極限承載力計算方法 12
2.1 截面幾何特性的簡化計算公式 12
2.2 彈性屈曲應力的求解 16
2.3 軸心受壓構件極限承載力的直接強度法 19
2.4 計算方法有效性驗證 34
2.5 普通卷邊槽鋼軸壓構件直接強度法算例 41
第3章 板件加勁冷彎薄壁型鋼軸壓構件極限承載力計算方法 45
3.1 彈性屈曲應力的求解 45
3.2 腹板加勁復雜卷邊槽鋼軸壓構件的直接強度法 56
第4章 單軸對稱冷彎薄壁型鋼軸壓開孔構件承載力直接強度法 61
4.1 彈性屈曲應力的求解 62
4.2 普通卷邊槽鋼開孔軸壓構件的方法有效性驗證 63
4.3 卷邊槽鋼開孔軸壓構件的直接強度法 68
第5章 單軸對稱冷彎薄壁型鋼受彎構件極限承載力計算方法 73
5.1 彈性屈曲應力的求解 73
5.2 純彎構件抗彎承載力的直接強度法 81
5.3 非純彎構件抗彎承載力的直接強度法 87
5.4 普通卷邊槽鋼受彎構件的直接強度法 92
5.5 計算方法有效性驗證 97
5.6 普通卷邊槽鋼受彎構件直接強度法算例 100
5.7 腹板加勁復雜卷邊槽鋼的直接強度法 103
第6章 單軸對稱冷彎薄壁型鋼受彎開孔構件極限承載力計算方法 109
6.1 卷邊槽鋼開孔受彎構件的直接強度法 109
6.2 計算方法有效性驗證 112
6.3 腹板加勁復雜卷邊槽鋼開孔梁的直接強度法 113
第7章 單軸對稱冷彎薄壁型鋼偏心受壓構件的直接強度法 121
7.1 普通直角卷邊槽鋼偏壓構件的直接強度法 121
7.2 偏心受壓構件極限承載力的直接強度法 127
7.3 計算方法有效性驗證 132
7.4 普通卷邊槽鋼非對稱軸平面內偏壓構件承載力直接強度法算例 142
7.5 普通卷邊槽鋼對稱軸平面內偏壓構件承載力直接強度法算例 147
參考文獻 159

前言
隨著國家大力推廣鋼結構建築,鋼結構在房屋建築中的應用已日趨廣泛。其中,輕鋼結構在國內的發展亦吸引了越來越多人的關注,冷彎薄壁型鋼以其自身突出的優點被廣泛應用於輕鋼結構建築中。由於薄壁構件穩定性問題的復雜性,使得理論分析的成果很難直接在實際的結構設計中得到應用。
本書針對具有不同卷邊形式的槽鋼、板件加勁復雜卷邊槽鋼、卷邊槽鋼開孔軸心受壓構件的極限承載力計算分別提出了直接強度法,並以現有試驗數據為依據,對現行有效寬度法、修訂有效寬度法、直接強度法計算得到的承載力分別進行比較。結果表明,用本書中的直接強度法計算的數據變異繫數更小,離散性更小,與試驗數據更為接近。
本書提出了單軸對稱冷彎薄壁型鋼純彎構件和非純彎構件抗彎承載力計算的直接強度法。在對直卷邊、斜卷邊和復雜卷邊C形和Z形截面構件在純彎和非純彎狀態下參數分析的基礎上,利用已有的分析結果回歸出適合我國冷彎薄壁型鋼受彎構件的直接強度法公式,為今後的工程應用和規範修訂提供必要的參考。
本書對冷彎薄壁C形截面開孔梁受彎的極限承載力實用計算方法進行了研究。在參考國外普通卷邊開孔梁抗彎承載力計算的直接強度法基礎上,結合我國規範及國內現有無孔梁直接強度法的研究成果,提出了適於我國工程實際的開孔梁抗彎承載力直接強度法計算公式,並基參數分析結果,提出了純彎狀態下冷彎薄壁型鋼Σ形開孔復雜卷邊槽鋼梁以及非純彎狀態下冷彎薄壁型鋼C形和Σ形開孔復雜卷邊槽鋼梁的直接強度法計算公式。
本書開展了冷彎薄壁型鋼偏壓構件承載力計算的直接強度法研究。利用ANSYS非線分析結果確定了普通直角卷邊槽鋼截面的有效形心偏移量,並通過擬合分析建立了此類截面有效形心偏移的計算公式。以現有公式為基礎,采用直接強度法代替有效截面法,提出了偏心受壓構件極限承載力直接強度法的建議公式。
本書總結了作者近年的研究工作成果,注重前後章節的邏輯性和連貫性,力求將研究方法和研究內容講解清晰明了。全書共分7章,第1章詳細介紹了國內外關於屈曲後強度和有效截面理論、冷彎薄壁型鋼構件的設計方法及直接強度法的研究進展,闡述了本書的研究內容。第2章對單軸對稱冷彎薄壁型鋼軸壓構件極限承載力計算方法進行了研究。第3章對板件加勁冷彎薄壁型鋼軸壓構件極限承載力計算方法進行了研究。第4章對單軸對稱冷彎薄壁型鋼軸壓開孔構件承載力直接強度法進行了研究。第5章對單軸對稱冷彎薄壁型鋼受彎構件極限承載力計算方法進行了研究。第6章對單軸對稱冷彎薄壁型鋼受彎開孔構件極限承載力計算方法進行了研究。第7章對單軸對稱冷彎薄壁型鋼偏心受壓構件的直接強度法進行了研究。
本書的研究工作是在國家自然科學基金(51008200、51978422)的資助下完成的。在編寫過程中參考並引用了已公開發表的文獻資料和相關教材與書籍的部分內容,並得到了許多專家和朋友的幫助,一並在此表示衷心的感謝。
本書由張壯南、王春剛、程大業、李明編寫。對本書做出貢獻的有徐子風、梁潤嘉、曹宇飛、趙大千、張乃文、劉健,他們在攻讀碩士學位期間獲得的成果,對於完善冷彎型鋼穩定理論、拓展直接強度法的應用、改善冷彎型鋼的設計和分析方法具有重要的價值。在本書撰寫過程中,恩師張耀春教授給予了大力支持,在此表示衷心的感謝。於瀾、李禹東、王奕月、楊收港、郭慶霖、孔德禮、郝一開協助作者完成了大量數據處理工作,他們均對本書的完成做出了重要貢獻。
由於本書在諸多方面做了改革和探索,同時限於作者水平,書中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正!
著者
2020年8月