本书的编者团队针对复杂异型钢结构的设计方法和近几年的工程实践展开详细的介绍。本书共分为4个部分，其中第1部分为复杂异型钢结构设计方法，第2部分为复杂异型空间钢结构设计实例，第3部分为复杂异型高层钢结构设计实例，第4部分为复杂异型钢结构专项分析实例。主要内容涉及的复杂形态钢结构类型有：空间桁架结构、空间网壳结构、空间柔性结构、高层框架支撑结构、高层框架剪力墙结构、高层框架核心筒结构、基础隔震框架结构及高层钢板筒仓结构等。涉及的复杂形态钢结构分析方法有：等效弹性分析、非线性稳定分析、弹塑性时程分析、抗连续倒塌分析、关键构件和节点分析、风洞及风振响应分析、火灾升温及防火分析、多点激励地震响应分析及施工全过程分析等。

王钢，东南大学结构工程博士，国家一级注册结构工程师，兼职硕士生导师。现供职于上海宝冶集团有限公司，主要从事钢结构和铝合金结构数字设计技术探索及工程实践。在国内外核心期刊及会议发表论文二十余篇，其中SCI8篇，EI1篇，中文核心3篇。作为主要负责人和设计人完成多项复杂工程设计项目，如郑成功68m石雕像异形型钢混凝土框架剪力墙结构、常州金鹰异形空间钢桁架结构、海南华润石梅湾大门异形网壳结构、南京雨花石展览馆异形空间梁结构等。

第一部分 复杂异型钢结构设计方法.................................................................................... 15 第一章复杂异型钢构件的计算方法.................................................................................... 16 1.1构件分类................................................................................................................... 16 1.2杆件计算................................................................................................................... 17 1.2.1受弯杆件........................................................................................................ 17 1.2.2轴心受力杆件................................................................................................ 20 1.2.3拉弯和压弯杆件............................................................................................ 22 1.2.4钢板剪力墙.................................................................................................... 23 1.3连接计算................................................................................................................... 24 1.3.1连接分类........................................................................................................ 24 1.3.2焊缝连接........................................................................................................ 25 1.3.3高强螺栓连接................................................................................................ 28 1.4节点分析................................................................................................................... 30 1.4.1空间结构节点................................................................................................ 30 1.4.2高层结构节点................................................................................................ 32 1.4.3节点数值分析................................................................................................ 33 第二章复杂异型钢结构稳定设计方法................................................................................ 35 2.1引言........................................................................................................................... 35 2.2空间结构稳定分析................................................................................................... 35 2.2.1特征值屈曲分析............................................................................................ 36 2.2.2非线性稳定分析............................................................................................ 37 2.2.3弹塑性直接分析............................................................................................ 39 2.3高层结构稳定分析................................................................................................... 40 2.3.1一阶弹性分析................................................................................................ 40 2.3.2二阶弹性分析................................................................................................ 40 2.3.3弹性直接分析................................................................................................ 41 2.4稳定性设计流程....................................................................................................... 42 2.4.1分析软件........................................................................................................ 42 2.4.2分析过程........................................................................................................ 45 2.4.3关键结果........................................................................................................ 46 第三章复杂异型钢结构抗震设计方法................................................................................ 48 3.1引言........................................................................................................................... 48 3.2抗震设计方法........................................................................................................... 48 3.2.1设计方法........................................................................................................ 48 3.2.2抗震性能目标................................................................................................ 49 3.2.3性能评价标准................................................................................................ 50 3.3抗震分析方法........................................................................................................... 51 3.3.1模态分析法.................................................................................................... 51 3.3.2振型分解反应谱法........................................................................................ 52 3.3.3弹塑性分析法................................................................................................ 54 3.4抗震设计流程........................................................................................................... 56 3.4.1分析过程........................................................................................................ 56 3.4.2建模要点........................................................................................................ 56 3.4.3关键结果........................................................................................................ 58 第四章复杂异型钢结构专项设计方法................................................................................ 60 4.1引言........................................................................................................................... 60 4.2抗倒塌分析............................................................................................................... 60 4.2.1设计方法........................................................................................................ 61 4.2.2计算方法........................................................................................................ 61 4.3 多维多点地震分析................................................................................................... 62 4.3.1基本原理........................................................................................................ 62 4.3.2分析方法........................................................................................................ 62 4.4防火分析................................................................................................................... 63 4.4.1设计方法........................................................................................................ 63 4.4.2火灾升温........................................................................................................ 64 4.5施工分析................................................................................................................... 66 4.5.1状态叠加法.................................................................................................... 66 4.5.2生死单元法.................................................................................................... 67 4.5.3分步建模法.................................................................................................... 67 4.6特殊荷载分析........................................................................................................... 68 4.6.1风洞分析........................................................................................................ 68 4.6.2振动台分析.................................................................................................... 68 4.6.3火灾升温分析................................................................................................ 69 第二部分 空间异型钢结构设计实例.................................................................................... 70 第一章雨花石状空间曲线梁结构........................................................................................ 71 1.1工程概况................................................................................................................... 71 1.1.1建筑方案........................................................................................................ 71 1.1.2结构选型........................................................................................................ 71 1.2分析模型................................................................................................................... 72 1.2.1设计参数........................................................................................................ 72 1.2.2结构模型........................................................................................................ 73 1.3等效弹性分析........................................................................................................... 73 1.3.1振动特性........................................................................................................ 73 1.3.2结构强度........................................................................................................ 74 1.3.3结构变形........................................................................................................ 74 1.4稳定性验算............................................................................................................... 75 1.4.1特征值屈曲分析............................................................................................ 75 1.4.2非线性稳定分析............................................................................................ 76 1.5防火设计................................................................................................................... 76 1.5.1火灾荷载........................................................................................................ 77 1.5.2防火措施........................................................................................................ 77 1.6柱脚与节点............................................................................................................... 78 1.6.1外露柱脚构造................................................................................................ 78 1.6.2梁柱节点构造................................................................................................ 79 1.6.3梁与剪力墙连接节点.................................................................................... 79 1.7构件计算................................................................................................................... 80 1.7.1主要构件截面................................................................................................ 80 1.7.2简要计算结果................................................................................................ 81 1.8工程总结................................................................................................................... 82 第二章扇形空间桁架结构.................................................................................................... 83 2.1工程概况................................................................................................................... 83 2.2分析模型................................................................................................................... 84 2.3直接分析设计........................................................................................................... 84 2.3.1模型信息........................................................................................................ 85 2.3.2计算结果........................................................................................................ 85 2.4稳定性验算............................................................................................................... 86 2.4.1特征值屈曲分析............................................................................................ 87 2.4.2振型分析........................................................................................................ 88 2.4.3加强措施........................................................................................................ 89 2.5防火设计................................................................................................................... 89 2.5.1计算参数........................................................................................................ 89 2.5.2 计算结果........................................................................................................ 90 2.6关键部位计算........................................................................................................... 90 2.6.1支座计算........................................................................................................ 90 2.6.2构件计算........................................................................................................ 92 2.7整体结构验算........................................................................................................... 93 2.7.1整体模型........................................................................................................ 93 2.7.2静力弹塑性分析............................................................................................ 94 2.8工程总结................................................................................................................... 95 第三章X形网格桁架复合结构............................................................................................ 96 3.1工程概况................................................................................................................... 96 3.1.1建筑信息........................................................................................................ 96 3.1.2结构体系........................................................................................................ 96 3.2抗震性能化设计....................................................................................................... 98 3.2.1性能目标........................................................................................................ 98 3.2.2振型分析........................................................................................................ 98 3.2.3小震弹性分析................................................................................................ 99 3.2.4中震弹性分析.............................................................................................. 100 3.2.5大震弹塑性分析.......................................................................................... 101 3.3稳定承载力验算..................................................................................................... 103 3.3.1特征值屈曲分析.......................................................................................... 103 3.3.2双非线性稳定分析...................................................................................... 104 3.4抗连续倒塌分析..................................................................................................... 105 3.4.1倒塌工况...................................................................................................... 105 3.4.2分析结果...................................................................................................... 105 3.5构件验算................................................................................................................. 107 3.5.1详细计算过程.............................................................................................. 107 3.5.2简化结果汇总.............................................................................................. 109 3.6关键节点.................................................................................................................. 110 3.7工程总结.................................................................................................................. 111 第四章多边形单层网壳结构............................................................................................... 112 4.1工程概况.................................................................................................................. 112 4.1.1建筑概况....................................................................................................... 112 4.1.2结构选型....................................................................................................... 112 4.2分析模型.................................................................................................................. 113 4.2.1模型建立....................................................................................................... 113 4.2.2结果对比....................................................................................................... 113 4.3弹性计算分析.......................................................................................................... 114 4.3.1构件内力分析............................................................................................... 115 4.3.2结构变形分析............................................................................................... 115 4.4稳定性验算.............................................................................................................. 115 4.4.1双非线性稳定分析....................................................................................... 116 4.4.2抗连续倒塌分析........................................................................................... 116 4.5关键构件复核.......................................................................................................... 117 4.5.1关键杆件....................................................................................................... 117 4.5.2典型节点....................................................................................................... 118 4.6截面验算.................................................................................................................. 119 4.6.1强度验算....................................................................................................... 119 4.6.2稳定验算....................................................................................................... 119 4.6.3抗剪验算...................................................................................................... 120 4.7工程总结................................................................................................................. 120 第五章椭球形双向网格结构.............................................................................................. 122 5.1工程概况................................................................................................................. 122 5.2结构选型................................................................................................................. 122 5.2.1结构方案...................................................................................................... 122 5.2.2方案对比...................................................................................................... 123 5.2.3结构布置...................................................................................................... 124 5.3等效弹性分析......................................................................................................... 124 5.3.1振型分析...................................................................................................... 124 5.3.2结构指标...................................................................................................... 125 5.4稳定性验算............................................................................................................. 126 5.4.1特征值屈曲分析.......................................................................................... 126 5.4.2双非线性稳定分析...................................................................................... 127 5.5关键桁架校核......................................................................................................... 128 5.5.1关键桁架受力分析...................................................................................... 128 5.5.2关键节点有限元分析.................................................................................. 129 5.6构件计算................................................................................................................. 129 5.6.1 P400×12mm................................................................................................. 129 5.6.2 P400×10mm................................................................................................. 131 5.6.3 P250×8mm................................................................................................... 133 5.7工程总结................................................................................................................. 135 第六章山地柔性光伏支架结构.......................................................................................... 137 6.1工程概况................................................................................................................. 137 6.1.1地形条件...................................................................................................... 137 6.1.2结构体系...................................................................................................... 137 6.2预张力分析............................................................................................................. 138 6.2.1分析模型...................................................................................................... 138 6.2.2主方向预张力.............................................................................................. 139 6.2.3次方向预张力.............................................................................................. 141 6.3整体结构模型......................................................................................................... 143 6.3.1荷载组合...................................................................................................... 144 6.3.2建立模型...................................................................................................... 144 6.3.3模型验证...................................................................................................... 145 6.4结构找形................................................................................................................. 146 6.4.1位移结果...................................................................................................... 146 6.4.2内力结果...................................................................................................... 147 6.5弹性分析................................................................................................................. 147 6.5.1振型分析...................................................................................................... 147 6.5.2位移结果...................................................................................................... 148 6.5.3强度指标...................................................................................................... 149 6.6截面验算................................................................................................................. 150 6.6.1柱截面验算.................................................................................................. 150 6.6.2撑杆截面验算.............................................................................................. 152 6.6.3拉锁截面验算.............................................................................................. 154 6.7工程总结................................................................................................................. 154 第三部分 高层异型钢结构设计实例.................................................................................. 156 第一章倒L形高层悬挑框架支撑结构.............................................................................. 157 1.1工程概况................................................................................................................. 157 1.1.1建筑形态...................................................................................................... 157 1.1.2结构体系...................................................................................................... 157 1.2结构模型................................................................................................................. 159 1.2.1荷载信息...................................................................................................... 159 1.2.2分析模型...................................................................................................... 160 1.3抗震性能化设计..................................................................................................... 160 1.3.1振型及性能目标.......................................................................................... 160 1.3.2小震弹性分析.............................................................................................. 163 1.3.3中震等效弹性.............................................................................................. 164 1.3.4大震弹塑性分析.......................................................................................... 165 1.4稳定性验算............................................................................................................. 167 1.4.1特征值屈曲分析.......................................................................................... 167 1.4.2非线性屈曲分析.......................................................................................... 168 1.5披风蒙皮效应分析................................................................................................. 169 1.5.1简化模型计算.............................................................................................. 169 1.5.2实际模型计算.............................................................................................. 170 1.6节点有限元分析..................................................................................................... 171 1.6.1有限元模型.................................................................................................. 171 1.6.2分析结果...................................................................................................... 171 1.7支座抗拔计算......................................................................................................... 172 1.7.1支座反力...................................................................................................... 172 1.7.2柱脚锚固措施.............................................................................................. 174 1.8构件计算................................................................................................................. 175 1.8.1H250×250×9×14............................................................................................ 175 1.8.2H300×300×10×15.......................................................................................... 177 1.8.3P299×16......................................................................................................... 179 1.8.4P245×16......................................................................................................... 180 1.9工程总结................................................................................................................. 182 第二章A形高层框架剪力墙结构...................................................................................... 184 2.1工程概况................................................................................................................. 184 2.2抗震性能化设计..................................................................................................... 186 2.2.1性能目标...................................................................................................... 186 2.2.2小震弹性分析.............................................................................................. 187 2.2.3中震性能设计.............................................................................................. 191 2.2.4大震弹塑性分析.......................................................................................... 193 2.3上部钢结构稳定分析............................................................................................. 199 2.3.1整体结构屈曲分析...................................................................................... 199 2.3.2上部钢结构屈曲分析.................................................................................. 199 2.3.3加强措施...................................................................................................... 200 2.4整体结构稳定分析................................................................................................. 200 2.4.1整体稳定分析.............................................................................................. 200 2.4.2整体抗倾覆分析.......................................................................................... 201 2.5外挂石材连接分析................................................................................................. 201 2.5.1拉结墙结构.................................................................................................. 201 2.5.2计算结果...................................................................................................... 203 2.5.3振动台试验.................................................................................................. 204 2.6工程总结................................................................................................................. 205 第三章喇叭状高层框架核心筒结构.................................................................................. 206 3.1工程概况................................................................................................................. 206 3.1.1建筑概况...................................................................................................... 206 3.1.2结构体系...................................................................................................... 206 3.2小震等效弹性分析................................................................................................. 208 3.2.1振型分析...................................................................................................... 208 3.2.2变形指标...................................................................................................... 210 3.2.3强度指标...................................................................................................... 213 3.3中震性能设计......................................................................................................... 214 3.3.1混凝土核心筒.............................................................................................. 214 3.3.2外围钢框架柱.............................................................................................. 215 3.3.3屋盖钢桁架杆.............................................................................................. 215 3.4大震弹塑性时程分析............................................................................................. 216 3.4.1模型建立...................................................................................................... 216 3.4.2选择地震波....................................................