本书全面、系统地介绍了高等钢结构分析理论与设计计算方法，内容包括非线性连续介质力学的基本理论、平面钢框架的几何与材料非线性分析、空间钢框架的几何与材料非线性分析、钢框架二阶弹性分析的简化设计方法、钢框架结构非线性稳定极限承载力的试验研究、刚性钢框架设计、半刚性连接钢框架结构分析、半刚性连接钢框架设计、钢管相贯节点极限承载力的试验研究、钢管相贯节点极限承载力性能的理论分析研究、钢管结构的分析与设计。
　　本书可供土木工程专业的设计人员、科研人员、研究生及高等院校相关专业的师生参考。

前 言
　　目前大多数国家采用计算长度法计算钢结构的稳定问题。该方法的步骤是：采用一阶分析求解结构内力，按弹性稳定理论确定各压杆的计算长度，然后将各杆件隔离出来，按单独的压弯构件进行稳定承载力验算，验算中考虑了弹塑性、残余应力和几何缺陷等的影响。该方法的最大特点是采用计算长度系数来考虑结构体系对被隔离出来的构件的影响，计算比较简单，对比较规则的结构可以得到较好的结果。但计算长度设计法存在以下缺陷：①不考虑节间荷载的影响，按理想框架分枝失稳求特征值的方法求稳定问题，得不到失稳时框架的准确位移，无法精确考虑二阶效应的影响；②不能考虑结构体系中内力的塑性重分布，因此对大型或复杂结构体系常常给出保守的设计，使结构体系的可靠度高于构件的可靠度；③不能精确地考虑结构体系与它的构件之间的相互影响，无法在给定荷载下预测结构体系的破坏模式。
　　要克服上述问题，必须开展以整个结构体系为对象的二阶弹塑性分析，即所谓的高等分析和设计。此时，可求得在特定荷载作用下结构体系的极限承载力和失效模态，而无需对各个构件进行验算。目前，欧洲钢结构规范(EC3)和澳大利亚钢结构标准都列有二阶弹塑性分析或高等分析的条款。已颁布实施的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)也将钢框架二阶分析方法纳入设计条文，这表明二阶分析设计方法用于工程设计已变得越来越重要。考虑几何非线性和材料非线性的结构分析即高等分析设计方法的特点是：由于考虑了非线性的影响，因而对荷载的不同组合需要单独进行分析，叠加原理不再适用。该方法给出的结构承载能力将同时满足整个体系和它的组成构件的强度和稳定性的要求，可完全抛弃计算长度和单个构件验算的概念，对结构进行直接的分析和设计。
　　高等分析和设计是一个正在发展和完善的新设计方法，而且是一种精确的方法。可以预期，在近期内计算长度法和高等分析设计法这两种方法将并存，并获得共同发展。今后，随着结构分析和计算机技术的进步，高等分析设计法将逐渐成为主要的设计方法。
　　本书前三章采用非线性连续介质力学中三维连续体的有限变形理论，将其应用于平面与空间杆系结构，在已变形的平面与空间杆系结构上建立平衡方程，通过迭代求出结构的内力与变形。采用内力屈服面塑性流动理论来考虑材料非线性的影响。上述高等分析方法理论严谨、计算方法统一、计算精度高。第四章通过4个无支撑纯钢框架算例验证了《钢结构设计规范)》(GB50017-2003)中第3．2．8条所规定的二阶简化计算方法的计算精度。第五章通过四榀平面钢框架结构的静力试验，研究了钢框架的荷载-位移全过程曲线、极限承载力、应变分布、延性及试件的最终破坏模式，并将理论分析与试验结果进行了比较。第六章采用现行《钢结构设计规范}(GB50017-2003)所规定的二阶弹性分析简化方法对一个12层无支撑刚性纯钢框架进行了设计。第七章和第八章讨论了半刚性连接的性能，分析了半刚性连接对钢框架结构受力性能的影响。对腹板带双角钢的上下翼缘角钢半刚性连接节点采用三参数幂函数模型来模拟，并提出了该类型半刚性连接钢框架的简化设计方法。第九章至第十一章通过6个K形圆钢管和2个N形搭接方圆钢管的足尺试验研究，探讨丁管节点的破坏模式及应力、应变分布和变形发展规律，并将管节点极限承载力试验结果与规范公式计算结果进行了分析比较，然后采用有限元理论分析了各几何参数对K形圆钢管和N形搭接方圆钢管相贯节点极限承载力的影响，最后按现行设计规范对2个实际管结构桁架进行了设计。
　　本书汇集了作者10多年来在高等钢结构分析与设计计算理论方面的研究成果。在编写过程中，作者还参阅和引用了国内外有关的最新文献资料，谨向所引用文献资料的所有作者表示衷心感谢。
　　作者的导师沈蒲生教授详细地审阅了全部书稿，提出了许多宝贵的意见和建议，在此作者对恩师多年来的辛勤培养和热情指导表示衷心感谢。
　　在本书的编写工作中，得到了《钢结构设计规范》(GB50017-2003)国家标准管理组、《高层民用建筑钢结构技术规程》及《轻型房屋钢结构技术规程》国家规程管理组的大力支持，许多前辈和同行专家也给本书提出了许多宝贵的意见和建议，卢倍嵘、胡习兵、朱正荣、朱邵宁、周晶晶、林鹏、袁智深、丁国强、舒永华、何琼芳、汤建平、陈伏彬、肖又箐等对本书的撰写付出了大量的心血，在此一并向他们表示衷心地感谢!
　　由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请各位专家和广大读者批评指正。
　　舒兴平
　　湖南大学土木工程学院
　　2005年9月