DESIGNFUNDAMENTALS ANDAPPLICATION OF CONTEMPORARY STEEL ARCHSTRUCTURES 现代拱形钢结构 设计原理与应用 郭彦林窦超著 斜学出版社
现代拱形钢结构 设计原理与应用 郭彦林窦超著 辞学出版社 北京
内容简介 本书系统地介绍了拱形钢结构设计中涉及的关键问题，包括拱形钢结 构的基本类型、受力特点和荷载效应分析、稳定性概念、稳定理论及设计方 法、动力特性及抗震性能、特殊形式钢拱的稳定性能以及拱形钢结构的制 作、安装和施工分析等，重点分绍了拱形钢结构平面内和平面外稳定理论和 设计方法的研究现状及最新研究进展.
本书的部分研究成果纳人了《拱形 钢结构技术规程）（JGJ/T249-2011），为工程设计中结构与节点选型、荷载 效应分析、强度及稳定性计算、制作安装及工程验收等提供了指导.
本书可作为钢结构设计和施工人员的参考资料，也可供高等院校土木 工程专业高年级本科生和结构工程专业研究生学习参考.
图书在版编目（CIP）数据 现代拱形钢结构设计原理与应用/郭彦林，窦超著.一北京：科学出版 社，2013 ISBN 978-7-03-038607-6 I①现II①郭②实①钢结构-结构设计IV.①TU391.04 中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第217122号 责任编辑：王钰/贵任校对：马英蔚 责任印制：吕春展/封面设计：耕者设计工作室 钟号服出版 北京东英城程北街16号 .sciencep. 部成编:100717 双看命利厂印削 科学出版社发行各地新华书店经销 2013年9月第-版开本：787×10921/16 2013年9月第一次印刷印张：201/2 字数：469000 定价：80.00元 （如有印装质量问题，我社负责调换） 销售部电话010-62134988编辑部电话010-62137154 ， ：010-64030229：010-64034315：13501151303
序 拱是一种古老的结构形式，它以改直为曲的方法把直梁的受弯状态改变为受压状态， 从面使石材结构得以跨越更大的空间.
早在1500年前隋朝建成的赵州桥，跨度达到 37m，就是一个创纪录的杰出范例.
进人近代后，钢筋混凝土和钢材成为结构工程的主要 材料，拱形结构仍然以它的优良性能继续发挥作用，而且结构形式不断发展，跨度不断 增大.
钢材的强度高，面且还在持续提高，钢构件的截面尺寸小，使钢拱结构的设计面临两 个重要问题：保证稳定承载力和对内力进行二阶分析，钢拱的稳定问题有许多和直杆结 构不同的特点：拱轴曲线的类型（圆弧、抛物线和悬链线等）和失跨比的取值对它的性能有 很大影响，面这些因素在直杆结构中井不存在；拱在输线压力作用下的压缩变形会使拱的 曲率和弯矩发生变化，也是携结构特有的现象：拱肋接受荷载的方式不同，导致面外稳定 计算需要区分荷载是否保向，这些特点导致拱结构稳定计算的复杂性，以致始终未 能形成一套完整面成熟的稳定计算方法.
1991年美国结构稳定研究会出版的《金属结构稳定世界观点》第二版针对拱的稳 定写到：“规范关于拱承载力的规定，应该涵盖各类拱结构的各个方面.
当前还未建立起 合理面细致的规则”.
时隔20年后，局面仍然没有根本性的改变.
本书的出版对填补这 一空白做出一定贡献.
全书重点论述钢拱的稳定性能、设计理论及方法，兼及它的动力特 性、抗震性能和施工过程分析.
稳定计算既包括面内和面外整体稳定，还涉及许多局部稳 定问题.
结构形式既有实腹拱，又有腹板开孔拱和桁架式拱.
此外，书中还论述了索拱结 构、拱墙结构和波形钢板拱，内容十分全面.
合理的设计方法奠基于对结构性能的深人了解，本书对此给予充分注意.
拱结构一 般不会仅承受弯矩，然面了解它在正、负弯矩作用下的不同响应，有助于掌控弯矩和压力 共同作用下二者的相关关系.
设计公式的精确度需要试验验证，本书建议的面内和面外 稳定计算公式先和大提度弹塑性有限元分析结果进行比较，后者又和试验结果做出比较， 证明了建议公式的可靠性和适宜性.
本书除介绍国内外已有研究成果外，主要反映郭彦林教授带领几届博士生持续研究 的成果，这些成果综合在一起形成了一本系统性强、论述深入的拱结构专著，反映我国学 者在结构工程前沿辛勤耕耘的收获，值得钢结构从业人员一读.
这本书也反映我国博士 研究生教育的可喜成绩：既培养了人才，又推动了学科发展，并对经济建设提供了有益 资料.
陈给著 2013年7月
前言 拱形结构是一种古老而又独特的结构形式，其拱轴线的曲线形式与拱脚的水平推力 使结构受力转化为以截面受压为主，从而提高了材料的承载效率.
随着我国钢结构的迅 速发展，拱形结构以实腹式截面钢拱、腹板开孔钢拱、钢管桁架拱及波形腹板钢拱等结构 形式广泛应用在建筑结构与桥梁工程中.
拱形钢结构的设计主要包括选型设计（轴线、拱脚、截面及矢跨比等）、整体稳定设计 （平面内外稳定设计及面外支撑设计）、局部稳定设计以及抗风与抗震计算等，与直构件 相比，拱形钢结构表现出的稳定问题十分突出且相当复杂，其稳定性能和失稳机理受轴线 形式、矢跨比、长细比、拱脚约束、截面形式、荷载条件、面外支撑等诸多因素影响.
可以 说，拱形钢结构的稳定性已不是构件层面的问题，而是结构层面的问题.
近十年来，作者的课题组对拱形钢结构稳定理论及设计方法开展了大量的研究工作， 取得了系列研究成果.
在这些研究工作的基础上，本书对拱形钢结构设计所涉及的关键 问题进行了系统的闸述与总结，包括拱形钢结构的基本类型、受力特点和荷载效应分析、 稳定性概念、稳定理论及设计方法、动力特性及抗震性能、特殊形式钢拱的稳定性能以及 拱形钢结构的制作、安装和施工分析等，重点对拱形钢结构的平面内和平面外稳定理论和 设计方法的研究现状及最新研究成果进行了介绍，旨在使读者能通过本书对拱形钢结构 有更为全面和深人的了解.
其中关于拱形钢结构稳定性设计的内容，既有理论研究又包 括数值分析和试验研究，同时对国内外研究现状、成果与发展动态给出了较为全面和详细 的论述.
书中的部分研究成果纳人了《拱形钢结构技术规程》（JGJ/T249一2011），为工程设 计中结构与节点选型、荷载效应分析、强度及稳定性计算、制作安装及工程验收等提供了 指导， 书中吸纳了作者的课题组近年来对拱形钢结构的研究成果，包括研究生窦超、赵思 远、郭宇飞、林冰、黄李、王高宁等的研究工作，也参考了同行的研究成果与论著.
在本 书的撰写过程中，澳大利亚新南威尔士大学Y.L.PI教授提出了许多宝贵意见，在此一 并感谢.
由于作者的理论水平以及工程经验有限，书中难免存在不妥之处，敬请读者批评 指正.
2013年7月
