英文翻译：
《结构设计原则》
钢结构
1.1材料
1.1.1钢结构的应力-应变行为
钢结构是一种建筑材料，具有一些属性，例如强度，刚度，韧性和延展性，这些属性很适合现代建筑。强度是材料抵抗压力的能力。它用材料的屈服强度 F y 和极限抗拉强度 F u 来衡量。钢用于F y值 从36到50ksi（248-345MPa）， F u 值从58到70ksi（400-483MPa）的普通建筑，虽然较之高强度的钢来说越来越普遍。刚度是材料抵抗变形的能力。它用材料的弹性模量E和刚性模量G来衡量。参照图1.1中不同等级钢的单轴应力-应变曲线，明显的可以看出，不同的钢的弹性模量不同。E值为29000ksi（200GPa）的钢通常用于设计。韧性是材料在断裂之前吸收能量的能力。它用材料应力-应变曲线下的面积衡量。如图1.1所示，大多数（尤其是低级的）钢具有较高的韧性，使他们适合静态和地震的作用。延展性是材料在产生破坏之前受到的大的非弹性（或塑性）变形能力。它通过试样在单轴拉伸测试中截断面积的伸长率和缩小率衡量。对于钢来说，伸长率从10到40，试样的标距长度不超过2英寸（5cm）。延展性通常随着钢强度的增加而降低。钢的延展性是一个非常重要的属性。钢结构在断裂之前的变形能力允许不定结构进行应力再分配。延展性也增强了结构的能量吸收特性，在抗震设计中是极其重要的。
1.1.2钢的类型
钢结构用于美国检测和材料协会指定的建筑。（ASTM）如下：
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ASTM标准编号 |
钢的类型 |
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A36/A36M |
结构碳钢 |
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A131/A131M |
船舶结构用钢 |
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A242/A242M |
低合金高强度结构钢 |
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A283/A283M |
低，中拉伸强度碳素钢 |
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A328/A328M |
钢板桩 |
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A514/A514M |
适用于焊接的高屈服强度调质合金钢板 |
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A259/A259M |
高强度特性的碳锰钢结构 |
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A572/A572M |
低合金高强度钒铌钢 |
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A573/A573M |
韧性提高的结构碳钢板 |
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A588/A588M |
50ks（345MPa）最小屈服点为4英寸（100mm）的低合金高强度结构钢 |
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A633/A633M |
标准化的低合金高强度结构钢 |
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A656/A656M |
热轧结构钢，高强度低合金钢改进成形板 |
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A678/A678M |
调质高强度低合金结构钢板 |
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A690/A690M |
在海洋环境中使用的高强度低合金钢H型钢桩和板桩 |
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A709/A709M |
碳和高强度低合金结构钢，板 棒材 调质合金结构 桥梁用钢板 |
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A710/A710M |
时效硬化低碳镍-铜-铬–钼铌合金结构钢板 |
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A769/A769M |
碳和高强度电阻焊接钢结构形状 |
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A786/A786M |
热轧钢板 |
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ASTM标准编号 |
钢的类型 |
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A808/A808M |
低合金高强度碳、锰、铌，用改进的缺口韧性的结构质量钢钒 |
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A827/A827M |
板，碳钢，锻造和类似的应用 |
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A829/A829M |
板，合金钢，结构质量 |
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A830/A830M |
提供了化学成分要求的板，碳钢，结构质量 |
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A852/A852M |
淬火和回火最低屈服强度为70 ksi [ 485MPa]的低合金结构钢板 |
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A857/A857M |
钢板桩，冷成形，光计 |
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A871/A871M |
耐空气腐蚀的高强度低合金结构钢板 |
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A913/A913M |
淬火自回火工艺生产（QST）的高强度低合金钢的形状结构质量， |
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A945/A945M |
改善焊接性、成形性限制硫、韧性的高强度低合金低碳结构钢 |
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A992/A992M |
建筑结构用的结构形状的钢（W部分） |
指定的字母代表公制。
图1.1钢的单轴应力-应变曲线
表1.1钢的类型和一般用途
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ASTM标准编号 |
F y (ksi) |
F u (ksi) |
板厚（英寸） |
一般用途 |
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A36/A36M |
36 |
58-80 |
To 8 |
铆接、螺栓连接、焊接、建筑和桥梁 |
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ASTM标准编号 |
F y (ksi) |
F u (ksi) |
板厚（英寸） |
一般用途 |
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A529/A529M |
50 55 |
65-100 70-100 |
不超过2.5 不超过1. |
类似于A36。较高的屈服应力，A529钢重量允许储蓄，A529取代A441。 |
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A572/A572M 42级 50级 55级 60级 65级 |
42 50 55 60 65 |
60 65 70 75 80 |
不超过6 不超过4 不超过2 不超过1.25 不超过1.25 |
60级和65级不适合焊接。 |
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A242/A242M |
42 46 50 |
63 67 70 |
1.5-5 0.75-1.5 0.5-0.75 |
铆接、螺栓连接、焊接、建筑和桥梁。使用时，重量节省和增强的耐大气腐蚀性是理想的。焊接必须提供具体说明。 |
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A588/A588M |
42 46 50 |
63 67 70 |
5-8 4-5 不超过4 |
类似A242。耐大气腐蚀性能大约是四倍就像A36钢。 |
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A709/A709M 36级 50级 50W级 70W级 100和100W级 100和100W级 |
36 50 50 70 90 100 |
58-80 65 70 90-110 100-130 110-130 |
不超过4 不超过4 不超过4 不超过4 2.5-4 不超过2.5 |
主要用于桥梁。 |
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A852/A852M |
70 |
90-110 |
不超过4 |
焊接和螺栓施工的焊接和螺栓的建筑，在大气中的耐腐蚀性是理想的。 |
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A514/A514M |
90-100 |
100-130 110-130 |
2.5-6 |
主要用于焊接桥梁。避免使用延展性是很重要的。 |
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A913/A913M |
50-65 |
65 (Max. F y /F u= 0.85) |
不超过4 |
用于抗震。 |
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A992/A992M |
50-65 |
65 (Max. F y /F u= 0.85) |
不超过4 |
板厚不超过4英寸的热轧宽翼板用于建筑框架。 |
1ksi=6.895MPa
1英寸=25.4mm
表1.1中给出了一些常用钢的指定的最小屈服应力 F y，指定最小抗拉强度F u和一般用途的摘要。
1.1.3高性能钢
高性能钢（HPS）是对一组高强度低合金钢（HSLA）的命名，它表现出了高强度钢，高屈强比，提高韧性，改善我们劳工技能。虽然研究仍在进行开发和量化一些HPS的性能，一个正在使用中的HPS，特别是桥梁建设，就是HPS70W。HPS70W是ASTM A709级70W钢的衍生物（见表1.1）。相比于ASTM A709级70W，HPS70W具有改进的力学性能和焊接后不容易开裂甚至无需焊前预热。
1.1.4防火钢
虽然钢材是不燃性材料，但在火灾中温度升高时，其他的材料会燃烧起来，它的强度 (
F y , F u ) 和刚度（E）也会有明显的降低。外露的钢件在火灾中会承受更高的温度，因此它需要做一些防火措施以达到城市防火规范规定的防火等级。防火等级用时间单位（通常是小时）表示，超出该标准ASTM规范（E119）火灾测试的建筑构件将不会通过这特殊的标准。很多种方法对防火钢构件都是适用的。如果结构可以用混凝土，可以在钢结构构件外浇铸2英寸（5.1mm）厚的混凝土来防火。如果结构中使用混凝土是不可取的（因为他增加了结构的重量），可以将板条或者灰泥（石膏）吊顶放在支撑上部层面的结构构件的下面来达到防火的目的，用天花板，喷涂材料如矿物纤维、珍珠岩、蛭石、石膏等代替也达到防火的效果。其他的方法：将钢构件远离火源，装有冷却液的箱型或者管状循环装置冷却保护，使用绝缘漆，也可以防火。这些特殊的油漆在加热时会起泡沫或者膨胀，从而形成一个保护膜。（雷恩斯 1976）.防火钢结构设计的更详细的
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