《钢结构》2017版图书

上篇钢结构基础知识

第1章绪论

1.1钢结构的类型、组成

1.1.1钢结构的类型

1.1.2钢结构的特点

1.2钢结构的应用与发展

1.2.1钢结构的应用

1.2.2钢结构的发展

1.3钢结构的设计方法 9

1.3.1钢结构设计的目的 9

1.3.2概率极限状态设计方法 9

1.3.3设计表达式 11

1.4钢结构相关规范、规程及标准 12

本章小结 13

习题 13

第2章建筑钢材 15

2.1钢结构用钢材的分类 15

2.2钢结构材料的选用 16

2.2.1钢结构对材料的要求 16

2.2.2钢材的破坏形式 16

2.3建筑钢材的性能 17

2.3.1强度和塑性 17

2.3.2冲击韧性 19

2.3.3冷弯性能 20

2.3.4可焊性 20

2.4影响钢材性能的主要因素 21

2.4.1化学成分的影响 21

2.4.2生产过程的影响 22

2.4.3冷作硬化与时效硬化 23

2.4.4应力集中 23

2.4.5温度的影响 24

2.4.6钢材的疲劳 25

2.5建筑钢材的种类、规格及选择 25

2.5.1建筑钢材的种类 25

2.5.2建筑钢材的规格 26

2.5.3建筑钢材的选择 28

本章小结 30

习题 30

第3章钢结构的连接 32

3.1钢结构的连接方法及其应用 32

3.1.1焊缝连接 33

3.1.2螺栓连接 33

3.1.3铆钉连接 33

3.2焊接方法、焊缝形式及符号标注 33

3.2.1焊接方法 33

3.2.2焊缝连接的形式 36

3.2.3焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量等级 36

3.2.4焊缝符号及标注方法 39

3.3对接焊缝连接 42

3.3.1对接焊缝的形式和构造 42

3.3.2对接焊缝连接的计算 44

3.4角焊缝连接 47

3.4.1角焊缝的形式 47

3.4.2角焊缝的构造要求 49

3.4.3角焊缝连接的计算 51

3.5焊接残余应力和残余变形 57

3.5.1焊接应力的分类和产生的原因 57

3.5.2焊接应力对结构性能的影响 58

3.5.3焊接变形 59

3.5.4减小焊接应力和焊接变形的

措施 60

3.6普通螺栓连接 61

3.6.1螺栓连接的特点、类型 61

3.6.2普通螺栓连接的构造 62

3.6.3普通螺栓连接的计算 64

3.7高强度螺栓连接的构造与计算 71

3.7.1高强度螺栓连接的构造 71

3.7.2高强度螺栓连接的计算 73

本章小结 76

习题 76

第4章轴心受力构件 81

4.1概述 81

4.2轴心受力杆件强度和刚度 83

4.2.1强度计算 83

4.2.2刚度计算 85

4.3实腹式轴心受压杆件 87

4.3.1整体稳定 87

4.3.2局部稳定 92

4.3.3实腹式轴心受压构件设计 96

4.4格构式轴心受压构件 100

4.4.1格构式轴心受压柱整体

稳定性 100

4.4.2格构式轴心受压柱分肢

稳定性 101

4.4.3格构式轴心受压柱缀材

设计 102

4.4.4格构式轴心受压构件的

横隔 106

4.4.5构件设计 106

4.5柱脚 109

本章小结 114

习题 114

第5章受弯构件 116

5.1概述 116

5.1.1实腹式受弯构件——梁 116

5.1.2格构式受弯构件——桁架 118

5.2受弯构件的强度和刚度 119

5.3受弯构件的整体稳定 123

5.3.1梁的整体稳定的概念 123

5.3.2梁整体稳定的保证 124

5.4组合截面受弯构件的局部稳定 127

5.5型钢梁的设计 129

5.5.1单向弯曲型钢梁 129

5.5.2双向弯曲型钢梁 129

5.6组合梁的设计 130

5.6.1试选截面 130

5.6.2截面验算 132

5.6.3组合梁截面沿长度的改变 132

5.6.4焊接组合梁翼缘焊缝的

计算 133

5.7梁的拼接和连接 137

5.7.1梁的拼接 137

5.7.2次梁与主梁的连接 139

本章小结 140

习题 141

第6章拉弯和压弯构件 143

6.1概述 143

6.1.1概念 143

6.1.2截面形式 144

6.2拉弯构件和压弯构件的强度和刚度 145

6.2.1强度 145

6.2.2刚度 147

6.3压弯构件的计算长度 147

6.3.1压弯构件框架柱的计算

长度 147

6.3.2实腹式压弯构件的整体

稳定性 152

6.3.3实腹式压弯构件的局部

稳定 156

6.3.4实腹式压弯构件的截面

设计 158

6.4格构式压弯构件 161

6.4.1弯矩绕虚轴作用的格构式压弯

构件 161

6.4.2弯矩绕实轴作用的格构式压弯

构件 162

6.4.3格构柱的横隔及分肢的局部

稳定 162

6.5框架中梁与柱的连接 162

6.5.1铰接连接 163

6.5.2刚接连接 164

6.6框架柱的柱脚 165

6.6.1铰接柱脚 165

6.6.2刚接柱脚 166

6.6.3柱脚锚栓 167

本章小结 168

习题 168

下篇房屋结构设计与识图

第7章钢屋盖结构 172

7.1屋盖结构的布置 172

7.2屋盖的支撑体系 174

7.2.1屋盖支撑布置 175

7.2.2支撑的计算与构造 176

7.3檩条设计 178

7.3.1檩条的形式 178

7.3.2檩条的计算 178

7.4屋架设计 182

7.4.1屋架外形与腹杆布置 182

7.4.2屋架的主要尺寸 183

7.4.3普通钢屋架的设计与构造 184

7.4.4屋架杆件的截面选择 186

7.4.5桁架的节点设计 189

7.5钢管屋架设计 198

7.5.1屋架形式 198

7.5.2杆件截面选择 198

7.5.3构造 199

7.6钢屋架设计实训 205

7.6.1设计题目 205

7.6.2设计资料 205

7.6.3选择材料、确定屋架形式及几何

尺寸 206

7.6.4布置屋架支撑 206

7.6.5荷载计算 207

7.6.6杆件内力计算及内力组合 208

7.6.7杆件截面设计 209

7.6.8屋架节点设计 212

习题 220

第8章门式刚架轻型钢结构 221

8.1刚架特点及适用范围 221

8.1.1单层门式刚架结构的组成 221

8.1.2单层门式刚架结构的特点 222

8.1.3门式刚架结构的适用范围 223

8.2刚架的结构形式 223

8.2.1门式刚架的结构形式 223

8.2.2结构布置 224

8.3刚架的截面尺寸 225

8.4刚架的荷载和内力 226

8.4.1荷载取值与组合 226

8.4.2内力计算 227

8.5刚架梁、柱 228

8.5.1梁、柱板件的宽厚比限值 228

8.5.2腹板屈曲后强度利用 229

8.5.3腹板的有效高度 229

8.5.4刚架梁、柱构件的强度

计算 231

8.5.5梁腹板加劲肋的配置 231

8.5.6平面内的整体稳定计算 232

8.5.7平面外的整体稳定计算 234

8.6刚架的节点 235

8.6.1斜梁与柱的连接及斜梁

拼接 236

8.6.2柱脚 238

8.6.3隅撑 239

8.6.4牛腿 239

8.7刚架设计实例 240

8.7.1基本资料 240

8.7.2结构平面柱网及支撑布置 240

8.7.3荷载的计算 241

8.7.4内力的计算 243

8.7.5截面的验算 247

8.7.6位移的验算 250

8.7.7节点的设计 251

本章小结 254

习题 254

第9章平台结构 256

9.1平台结构布置 256

9.1.1平台钢结构形式 256

9.1.2梁格布置形式 257

9.2平台铺板设计 258

9.3平台结构设计实例 260

9.3.1平台梁设计实例 260

9.3.2平台柱设计实例 270

9.3.3柱间支撑设计 271

本章小结 273

习题 273

第10章钢框架结构 274

10.1钢框架结构的基本概念 275

10.1.1钢框架结构的定义 275

10.1.2钢框架结构的特点 275

10.1.3钢框架结构体系的适用高度及

建筑高宽比 275

10.2钢框架结构的布置 276

10.3钢框架结构的构件 279

10.3.1构件截面 279

10.3.2构件设计 279

10.4钢框架结构的节点 287

10.4.1梁与柱的刚性连接 287

10.4.2梁与柱的铰接连接 290

10.4.3柱的拼接节点 291

10.4.4梁的拼接节点 293

10.5钢框架结构的楼盖 295

10.5.1概述 295

10.5.2组合楼板的设计 296

10.5.3构造要求 301

10.6钢框架结构施工图识读 302

本章小结 311

习题 311

第11章网架结构 312

11.1网架的特点与应用 312

11.1.1网架结构的特点 312

11.1.2网架结构的应用 313

11.2网架结构的组成及形式 313

11.2.1平面桁架系网架结构 313

11.2.2四角锥体系网架 315

11.2.3三角锥体系网架 317

11.2.4网壳 318

11.3网架的杆件与节点 319

11.3.1网架的杆件 319

11.3.2网架的节点 319

11.4网架结构施工图识读 322

11.4.1工程概况 322

11.4.2网架施工图识读 323

本章小结 323

习题 323

附录 331

参考答案 359

参考文献 379 2100433B

本书在编写过程中，以培养高等技能型人才为主线，结合作者长期教学与工程实践经验，其中弱化结构计算理论内容，达到基本应用即可；重点突出实践应用内容，并涵盖出版日期前应用较多的几种钢结构形式，使本书具有较好的实际应用性。 全书分为上篇与下篇两部分，共11章，上篇钢结构基础知识，主要侧重钢结构的设计原理的讲解、构件的设计，包括绪论、建筑钢材、钢结构连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件6章；下篇是房屋结构设计与识图，包括钢屋盖结构、门式刚架轻型钢结构、平台结构、钢框架结构、网架结构5章。

本书是一本说明钢结构的知识书籍，由李婕、唐丽萍、贺培源编著，是一本高职高专土木与建筑规划教材。

目 录

第2版前言

第1版前言

第1章绪论1

[HT5”SS〗[HT5H〗1.1钢结构的特点和应用

1

1.1.1钢结构的特点1

1.1.2钢结构的应用范围1

1.2钢结构的类型和组成2

1.2.1常用钢结构的类型与组成

2

1.2.2钢结构的构件与连接2

1.3钢结构的设计原理与方法

2

1.3.1结构的功能要求2

1.3.2结构功能的极限状态2

1.3.3结构的功能函数3

1.3.4结构极限状态方程3

1.3.5建筑结构的可靠度3

1.3.6实用设计表达式4

1.3.7钢结构设计的基本要求

5

1.4钢结构的设计指标6

1.4.1钢结构上的作用6

1.4.2钢材强度标准值10

1.4.3钢材强度设计值10

1.4.4钢结构变形的规定11

1.5钢结构建筑的现状和发展13

1.5.1钢结构的发展现状13

1.5.2钢结构的发展方向22

复习思考题22

第2章钢结构的材料23

[HT5H〗

2.1钢材的主要力学性能23

2.1.1钢材在单向均匀拉力作

用下的性能

23

2.1.2钢材的强度24

2.1.3钢材的塑性24

2.1.4钢材的冷弯性能25

2.1.5冲击韧度25

2.1.6焊接性能26

2.2钢材的疲劳26

2.2.1疲劳强度26

2.2.2疲劳计算26

2.3影响钢材性能的主要因素

与钢材防护

28

2.3.1化学成分的影响28

2.3.2冶炼、浇注和轧制过程的影响

29

2.3.3残余应力的影响29

2.3.4应力集中的影响29

2.3.5温度影响29

2.3.6钢材的冷作硬化和时效硬化30

2.3.7钢材的防护30

2.4钢材的种类、规格与选用

30

2.4.1钢材的种类30

2.4.2钢材的规格31

2.4.3钢材的选用和保证项目

32

复习思考题36

第3章钢结构的连接37

[HT5H〗3.1钢结构的连接方法

37

3.1.1焊接连接37

3.1.2铆钉连接37

3.1.3螺栓连接38

3.2焊接连接38

3.2.1焊接方法和焊接形式38

3.2.2焊缝级别和焊缝强度40

3.2.3对接焊缝的构造和计算42

3.2.4角焊缝的构造和计算47

3.2.5焊接残余应力和残余变形

59

3.3普通螺栓连接61

3.3.1普通螺栓连接的构造61

3.3.2普通螺栓连接的计算66

3.4高强度螺栓连接74

3.4.1概述74

3.4.2摩擦型高强度螺栓连接的计算

76

3.4.3承压型高强度螺栓的计算79

复习思考题81

第4章轴心受力构件85

[HT5H〗4.1轴心受力构件的强度

85

4.2轴心受力构件的刚度85

4.3实腹式轴心受压构件的整体

稳定性87

4.3.1轴心受压构件稳定的计算87

4.3.2轴心受压构件稳定系数φ88

4.4实腹式轴心受压构件的局部

稳定计算90

4.4.1板的临界应力σcr的计算90

4.4.2板件宽厚比限值91

4.5实腹式轴心受压构件的截面

设计92

4.5.1截面设计原则92

4.5.2截面选择方法92

4.5.3构造规定93

4.6格构式轴心受压构件96

4.6.1格构式轴心受压构件的整体

稳定承载能力96

4.6.2格构式轴心受压构件的分肢

稳定性验算97

4.6.3格构式轴心受压构件的缀材

设计97

4.6.4格构式轴心受压构件的

设计步骤99

4.7柱头和柱脚102

4.7.1梁与柱的连接102

4.7.2柱脚103

复习思考题108

第5章受弯构件110

[HT5H〗5.1梁的强度计算110

5.1.1梁的抗弯强度计算110

5.1.2梁的抗剪强度计算112

5.1.3梁的局部承压强度计算112

5.1.4梁的折算应力计算113

5.2梁的刚度计算113

5.3梁的整体稳定114

5.3.1梁的整体稳定计算114

5.3.2梁的整体稳定系数φb115

5.3.3保证梁整体稳定性的构造

措施

116

5.4梁的局部稳定116

5.4.1保证梁局部稳定的措施117

5.4.2普通钢板梁仅有横向加劲肋

时间距a的简化计算公式118

5.4.3纵向加劲肋至腹板计算高度受压

边缘的距离h1的

确定119

5.4.4支承加劲肋的计算119

5.4.5当设有加劲肋时腹板局部稳定

计算120

5.4.6组合梁腹板考虑屈曲后强度

计算121

5.5梁的拼接与连接121

5.5.1梁的拼接121

5.5.2主次梁的连接122

5.5.3梁的支座123

5.6型钢梁的设计124

5.6.1单向弯曲型钢梁124

5.6.2双向弯曲型钢梁124

5.7组合钢梁的设计125

5.7.1工字形组合梁的截面选择

125

5.7.2组合梁的截面验算127

5.7.3组合梁截面沿长度的改变128

5.8钢与混凝土组合梁134

5.8.1组合梁的类型与构造134

5.8.2组合梁的特点135

5.8.3组合梁的设计方法136

复习思考题137

第6章拉弯和压弯构件139

[HT5H〗6.1拉弯和压弯构件的类型与

应用

139

6.1.1拉弯构件139

6.1.2压弯构件139

6.2拉弯和压弯构件的强度与

刚度140

6.2.1拉弯和压弯构件的强度140

6.2.2拉弯和压弯构件的刚度141

6.3实腹式压弯构件的整体

稳定142

6.3.1弯矩作用平面内的稳定性142

6.3.2弯矩作用平面外的稳定性146

6.4实腹式压弯构件的局部

稳定149

6.4.1受压翼缘板的局部稳定149

6.4.2腹板的局部稳定149

6.5压弯构件的计算长度151

6.5.1在框架平面内柱的计算长度151

6.5.2在框架平面外柱的计算长度154

6.6实腹式压弯构件的截面

设计154

6.6.1截面设计原则154

6.6.2实腹式压弯构件截面设计步骤155

6.7格构式压弯构件157

6.7.1格构式压弯构件的整体

稳定性

158

6.7.2格构式压弯构件单肢的

稳定性

158

6.7.3缀材的计算和构造要求159

6.8压弯构件的柱头和柱脚161

6.8.1压弯构件的柱头161

6.8.2压弯构件的柱脚161

复习思考题163

第7章钢屋盖结构设计165

[HT5H〗7.1钢屋架的形式和尺寸165

7.1.1屋架的形式166

7.1.2屋架的主要尺寸166

7.2屋架杆件的内力计算167

7.2.1计算假定167

7.2.2节点荷载计算167

7.2.3屋架杆件内力计算方法168

7.3屋架杆件的截面设计169

7.3.1屋架杆件的计算长度169

7.3.2屋架杆件的截面形式169

7.3.3节点板和垫板170

7.3.4屋架杆件的截面选择171

7.3.5屋架的节点设计171

7.3.6钢屋架的施工图176

7.4钢屋架的支撑177

7.4.1屋盖支撑的类型和布置178

7.4.2支撑的截面选择和连接

构造179

7.4.3檩条、拉条和撑杆180

7.5普通钢屋架设计例题181

7.5.1设计资料181

7.5.2支撑布置182

7.5.3檩条设计182

7.5.4屋架设计183

复习思考题192

第8章钢平台结构设计194

多、高层建筑钢结构的设计

方法

208

9.2.1结构设计的原则规定208

9.2.2多、高层钢结构分析方法209

9.2.3多、高层钢框架结构的设计内容

和步骤210

11.2.2刚架类型及截面形式241

11.2.3刚架的布置242

11.2.4刚架的荷载及荷载组合244

11.2.5刚架的内力组合和内力计算245

11.2.6单层刚架变形计算245

11.2.7刚架梁、柱的截面验算247

[HT5H〗附录F术语和符号

276

参考文献2822100433B

第四版前言

第一版前言

第二版前言

第三版前言

第一章 绪论

第一节 水工钢结构课程的性质和任务

第二节 钢结构的特点

第三节 钢结构的应用

第四节 钢结构设计的要求

第五节 水工钢结构的发展

思考题

第二章 钢结构的材料和计算方法

第一节 钢材的主要性能

第二节 影响钢材机械性能的主要因素

第三节 钢材的疲劳

第四节 建筑钢的种类、牌号及选用

第五节 轧成钢材的规格及用途

第六节 钢结构的汁算方法

思考题

第三章 钢结构的连接

第一节 连接的类型

第二节 焊接方法和焊缝强度

第三节 对接焊缝连接的构造和计算

第四节 角焊缝连接的构造和计算

第五节 焊接应力和焊接变形

第六节 螺栓连接

思考题

习题

第四章 钢梁

第一节 钢梁的形式及应用

第二节 钢梁的弯曲强度及其计算

第三节 钢梁的整体稳定性

第四节 轧成梁的设计

第五节 焊接组合梁的截面选择和截面改变

第六节 焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接

第七节 薄板的稳定性

第八节 组合梁的局部稳定与加劲肋设计

第九节 梁的支承

思考题

习题

第五章 钢柱与钢压杆

第一节 钢柱与钢压杆的应用和构造形式

第二节 轴心受压实腹式构件的整体稳定性

第三节 轴心受压实腹式构件的局部稳定性

第四节 轴心受压实腹柱设计

第五节 轴心受压格构式构件的稳定性

第六节 轴心受压格构柱设计

第七节 实腹式压弯构件的承载能力

第八节 偏心受压实腹柱设计

第九节 偏心受压格构柱设计

第十节 梁和柱的连接

第十一节 柱脚的设计

思考题

习题

第六章 钢桁架

第一节 概述

第二节 桁架的外形、尺寸和腹杆布置

第三节 桁架间的支撑和压杆的计算长度

第四节 桁架的杆件设计

第五节 普通桁架结点设计和桁架施工图绘制

第六节 设计例题——焊接钢屋架设计

思考题

习题

第七章 平面钢闸门

第一节 概述

第二节 平面钢闸门的组成和结构布置

第三节 面板和次梁的设计

第四节 主梁设计

第五节 横向连接系（横向支撑）和纵向连接系（纵向支撑）

第六节 边梁设计

第七节 行走支承

第八节 轨道及其他埋件

第九节 止水、启闭力和吊耳

第十节 设计例题——露顶式平面钢闸门设计

思考题

附录一 钢材的化学成分和机械性能

附录二 疲劳计算的构件和连接分类

附录三 型钢规格和截面特性

附录四 型钢的螺栓（铆钉）准线表

附录五 普通螺栓的标准直径及螺纹处的有效截面积

附录六 梁的整体稳定系数

附录七 轴心受压构件的稳定系数

附录八 组合截面回转半径近似值

附录九 矩形弹性薄板弯矩系数

附录十 轴套材料及混凝土承压容许应力

附录十一 钢闸门自重（G）估算公式

附录十二 材料的摩擦系数

主要参考书目2100433B

第三版前言

第二版前言

第一版前言

绪论

项目一 基础知识

任务一 钢材的材料

任务二 钢结构的设计方法

学生工作任务

项目二 钢结构的连接

任务一 连接方法及特点

任务二 焊接方法及焊缝强度

任务三 对接焊缝连接

任务四 角焊缝连接

任务五 焊接应力和焊接变形

任务六 螺栓连接

学生工作任务

项目三 钢梁

任务一 钢梁的种类和截面形式

任务二 钢梁的强度和刚度

任务三 钢梁的整体稳定

任务四 型钢梁设计

任务五 焊接组合梁

任务六 钢梁的局部稳定

任务七 钢梁的拼接、连接和支座

学生工作任务

项目四 其他受力构件

任务一 轴心受力构件

任务二 拉弯和压弯构件

学生工作任务

项目五 平面钢闸门

任务一 概述

任务二 平面钢闸门的结构布置

任务三 平面钢闸门的构造

学生工作任务

附录

附录一 钢材和连接的强度设计值和容许应力

附录二 疲劳计算的构件和连接分类

附录三 梁的整体稳定系数

附录四 轴心受压构件的稳定系数

附录五 型钢表

附录六 型钢的螺栓（铆钉）准线表

附录七 螺栓和锚栓的规格

附录八 材料的摩擦系数

附录九 钢闸门自重估算公式

附录十 轴套的容许应力和混凝土的容许应力

参考文献2100433B