內容簡介

本書在編寫過程中，以培養高等技能型人才為主線，結合作者長期教學與工程實踐經驗，其中弱化結構計算理論內容，達到基本應用即可；重點突出實踐應用內容，并涵蓋了目前應用較多的幾種鋼結構形式，使本書具有較好的實際應用性。

全書分為上篇與下篇兩部分，共11章，上篇鋼結構基礎知識，主要側重鋼結構的設計原理的講解、構件的設計，包括緒論、建筑鋼材、鋼結構連接、軸心受力構件、受彎構件、拉彎和壓彎構件6章；下篇是房屋結構設計與識圖，包括鋼屋蓋結構、門式剛架輕型鋼結構、平臺結構、鋼框架結構、網架結構5章。

書中提供了3套完整設計案例、兩套施工圖案例，可以用于學生學習和教師課堂講解。在表現形式上使用了大量的便于學生理解的圖表，每章的任務內容均具有可操作性。

  本書可作為高等職業學校、高等專科學校、應用型本科學校各相關專業的教材，也可作為函授、自學、崗位培訓教材及現場施工人員的指導書。

 

前    言

　　　“鋼結構”是高等學校土建類專業的主干課程之一。本書以提高讀者的職業技能為目標，針對職業技能對應用型人才的要求，以鋼結構基礎理論為起點，在基礎理論部分重點講清概念，必要的公式推導力求簡明扼要，刪去其他過長的推導過程，重點說明來源及應用。聯系工程實際，突出鋼結構房屋的設計及圖紙的識讀，以常見的幾種鋼結構形式進行講述，以期培養學生能熟知設計過程、讀懂圖紙，提高處理實際問題的能力。

　　本書通過引導案例、基本知識、案例分析、課程實訓等模塊，使學生通過“學、做”合一來學習基本知識，循序漸進地提高學生的職業技能，以達到勝任工作崗位的目的。在引導案例部分，給出具體任務；在相關知識部分給出完成該項目必需的知識與技能；在案例分析部分，介紹完整案例設計過程；在課程實訓部分，圍繞項目需要掌握的重點知識，精心篩選了適量的習題，供讀者檢測學習效果。

　　本書由內蒙古建筑職業技術學院李婕、唐麗萍、賀培源任主編，楊曉敏、趙培蘭、但敏任副主編。參加編寫工作的人員分工是：第1章由太原城市職業技術學院趙培蘭編寫；第2章由長治職業技術學院崔路苗編寫；第3章由內蒙古建筑職業技術學院楊曉敏編寫；第4章由內蒙古建筑職業技術學院但敏編寫；第5章由內蒙古建筑職業技術學院孫煦東編寫；第6章由太原城市職業技術學院趙培蘭、內蒙古建筑職業技術學院麻子飛編寫；第7章由內蒙古建筑職業技術學院唐麗萍、孫煦東編寫；第8章由廣東省水利電力職業技術學院王綿坤、內蒙古建筑職業技術學院李婕編寫；第9章由內蒙古工業大學賀培源編寫；第10章由內蒙古建筑職業技術學院但敏、李婕編寫；第11章由內蒙古建筑職業技術學院趙金龍編寫。本書由內蒙古工業大學曹玉生老師主審。

　　由于編者的理論水平和實踐經驗的有限，書中難免存在不妥之處，懇請廣大讀者和同行專家批評指正。

　　　

 

　　                            編   者    

目    錄

上篇  鋼結構基礎知識

 

第1章  緒論 1

1.1  鋼結構的類型、組成 1

1.1.1  鋼結構的類型 2

1.1.2  鋼結構的特點 3

1.2  鋼結構的應用與發展 4

1.2.1  鋼結構的應用 4

1.2.2  鋼結構的發展 8

1.3  鋼結構的設計方法 9

1.3.1  鋼結構設計的目的 9

1.3.2  概率極限狀態設計方法 9

1.3.3  設計表達式 11

1.4  鋼結構相關規范、規程及標準 12

本章小結 13

習題 13

第2章  建筑鋼材 15

2.1  鋼結構用鋼材的分類 15

2.2  鋼結構材料的選用 16

2.2.1  鋼結構對材料的要求 16

2.2.2  鋼材的破壞形式 16

2.3  建筑鋼材的性能 17

2.3.1  強度和塑性 17

2.3.2  沖擊韌性 19

2.3.3  冷彎性能 20

2.3.4  可焊性 20

2.4  影響鋼材性能的主要因素 21

2.4.1  化學成分的影響 21

2.4.2  生產過程的影響 22

2.4.3  冷作硬化與時效硬化 23

2.4.4  應力集中 23

2.4.5  溫度的影響 24

2.4.6  鋼材的疲勞 25

2.5  建筑鋼材的種類、規格及選擇 25

2.5.1  建筑鋼材的種類 25

2.5.2  建筑鋼材的規格 26

2.5.3  建筑鋼材的選擇 28

本章小結 30

習題 30

第3章  鋼結構的連接 32

3.1  鋼結構的連接方法及其應用 32

3.1.1  焊縫連接 33

3.1.2  螺栓連接 33

3.1.3  鉚釘連接 33

3.2  焊接方法、焊縫形式及符號標注 33

3.2.1  焊接方法 33

3.2.2  焊縫連接的形式 36

3.2.3  焊縫連接的缺陷、質量檢驗和焊縫質量等級 36

3.2.4  焊縫符號及標注方法 39

3.3  對接焊縫連接 42

3.3.1  對接焊縫的形式和構造 42

3.3.2  對接焊縫連接的計算 44

3.4  角焊縫連接 47

3.4.1  角焊縫的形式 47

3.4.2  角焊縫的構造要求 49

3.4.3  角焊縫連接的計算 51

3.5  焊接殘余應力和殘余變形 57

3.5.1  焊接應力的分類和產生的原因 57

3.5.2  焊接應力對結構性能的影響 58

3.5.3  焊接變形 59

3.5.4  減小焊接應力和焊接變形的

措施 60

3.6  普通螺栓連接 61

3.6.1  螺栓連接的特點、類型 61

3.6.2  普通螺栓連接的構造 62

3.6.3  普通螺栓連接的計算 64

3.7  高強度螺栓連接的構造與計算 71

3.7.1  高強度螺栓連接的構造 71

3.7.2  高強度螺栓連接的計算 73

本章小結 76

習題 76

第4章  軸心受力構件 81

4.1  概述 81

4.2  軸心受力桿件強度和剛度 83

4.2.1  強度計算 83

4.2.2  剛度計算 85

4.3  實腹式軸心受壓桿件 87

4.3.1  整體穩定 87

4.3.2  局部穩定 92

4.3.3  實腹式軸心受壓構件設計 96

4.4  格構式軸心受壓構件 100

4.4.1  格構式軸心受壓柱整體

穩定性 100

4.4.2  格構式軸心受壓柱分肢

穩定性 101

4.4.3  格構式軸心受壓柱綴材

設計 102

4.4.4  格構式軸心受壓構件的

橫隔 106

4.4.5  構件設計 106

4.5  柱腳 109

本章小結 114

習題 114

第5章  受彎構件 116

5.1  概述 116

5.1.1  實腹式受彎構件——梁 116

5.1.2  格構式受彎構件——桁架 118

5.2  受彎構件的強度和剛度 119

5.3  受彎構件的整體穩定 123

5.3.1  梁的整體穩定的概念 123

5.3.2  梁整體穩定的保證 124

5.4  組合截面受彎構件的局部穩定 127

5.5  型鋼梁的設計 129

5.5.1  單向彎曲型鋼梁 129

5.5.2  雙向彎曲型鋼梁 129

5.6  組合梁的設計 130

5.6.1  試選截面 130

5.6.2  截面驗算 132

5.6.3  組合梁截面沿長度的改變 132

5.6.4  焊接組合梁翼緣焊縫的

計算 133

5.7  梁的拼接和連接 137

5.7.1  梁的拼接 137

5.7.2  次梁與主梁的連接 139

本章小結 140

習題 141

第6章  拉彎和壓彎構件 143

6.1  概述 143

6.1.1  概念 143

6.1.2  截面形式 144

6.2  拉彎構件和壓彎構件的強度和剛度 145

6.2.1  強度 145

6.2.2  剛度 147

6.3  壓彎構件的計算長度 147

6.3.1  壓彎構件框架柱的計算

長度 147

6.3.2  實腹式壓彎構件的整體

穩定性 152

6.3.3  實腹式壓彎構件的局部

穩定 156

6.3.4  實腹式壓彎構件的截面

設計 158

6.4  格構式壓彎構件 161

6.4.1  彎矩繞虛軸作用的格構式壓彎

構件 161

6.4.2  彎矩繞實軸作用的格構式壓彎

構件 162

6.4.3  格構柱的橫隔及分肢的局部

穩定 162

6.5  框架中梁與柱的連接 162

6.5.1  鉸接連接 163

6.5.2  剛接連接 164

6.6  框架柱的柱腳 165

6.6.1  鉸接柱腳 165

6.6.2  剛接柱腳 166

6.6.3  柱腳錨栓 167

本章小結 168

習題 168

 

下篇  房屋結構設計與識圖

 

第7章  鋼屋蓋結構 172

7.1  屋蓋結構的布置 172

7.2  屋蓋的支撐體系 174

7.2.1  屋蓋支撐布置 175

7.2.2  支撐的計算與構造 176

7.3  檁條設計 178

7.3.1  檁條的形式 178

7.3.2  檁條的計算 178

7.4  屋架設計 182

7.4.1  屋架外形與腹桿布置 182

7.4.2  屋架的主要尺寸 183

7.4.3  普通鋼屋架的設計與構造 184

7.4.4  屋架桿件的截面選擇 186

7.4.5  桁架的節點設計 189

7.5  鋼管屋架設計 198

7.5.1  屋架形式 198

7.5.2  桿件截面選擇 198

7.5.3  構造 199

7.6  鋼屋架設計實訓 205

7.6.1  設計題目 205

7.6.2  設計資料 205

7.6.3  選擇材料、確定屋架形式及幾何

尺寸 206

7.6.4  布置屋架支撐 206

7.6.5  荷載計算 207

7.6.6  桿件內力計算及內力組合 208

7.6.7  桿件截面設計 209

7.6.8  屋架節點設計 212

習題 220

第8章  門式剛架輕型鋼結構 221

8.1  剛架特點及適用范圍 221

8.1.1  單層門式剛架結構的組成 221

8.1.2  單層門式剛架結構的特點 222

8.1.3  門式剛架結構的適用范圍 223

8.2  剛架的結構形式 223

8.2.1  門式剛架的結構形式 223

8.2.2  結構布置 224

8.3  剛架的截面尺寸 225

8.4  剛架的荷載和內力 226

8.4.1  荷載取值與組合 226

8.4.2  內力計算 227

8.5  剛架梁、柱 228

8.5.1  梁、柱板件的寬厚比限值 228

8.5.2  腹板屈曲后強度利用 229

8.5.3  腹板的有效高度 229

8.5.4  剛架梁、柱構件的強度

計算 231

8.5.5  梁腹板加勁肋的配置 231

8.5.6  平面內的整體穩定計算 232

8.5.7  平面外的整體穩定計算 234

8.6  剛架的節點 235

8.6.1  斜梁與柱的連接及斜梁

拼接 236

8.6.2  柱腳 238

8.6.3  隅撐 239

8.6.4  牛腿 239

8.7  剛架設計實例 240

8.7.1  基本資料 240

8.7.2  結構平面柱網及支撐布置 240

8.7.3  荷載的計算 241

8.7.4  內力的計算 243

8.7.5  截面的驗算 247

8.7.6  位移的驗算 250

8.7.7  節點的設計 251

本章小結 254

習題 254

第9章  平臺結構 256

9.1  平臺結構布置 256

9.1.1  平臺鋼結構形式 256

9.1.2  梁格布置形式 257

9.2  平臺鋪板設計 258

9.3  平臺結構設計實例 260

9.3.1  平臺梁設計實例 260

9.3.2  平臺柱設計實例 270

9.3.3  柱間支撐設計 271

本章小結 273

習題 273

第10章  鋼框架結構 274

10.1  鋼框架結構的基本概念 275

10.1.1  鋼框架結構的定義 275

10.1.2  鋼框架結構的特點 275

10.1.3  鋼框架結構體系的適用高度及

建筑高寬比 275

10.2  鋼框架結構的布置 276

10.3  鋼框架結構的構件 279

10.3.1  構件截面 279

10.3.2  構件設計 279

10.4  鋼框架結構的節點 287

10.4.1  梁與柱的剛性連接 287

10.4.2  梁與柱的鉸接連接 290

10.4.3  柱的拼接節點 291

10.4.4  梁的拼接節點 293

10.5  鋼框架結構的樓蓋 295

10.5.1  概述 295

10.5.2  組合樓板的設計 296

10.5.3  構造要求 301

10.6  鋼框架結構施工圖識讀 302

本章小結 311

習題 311

第11章  網架結構 312

11.1  網架的特點與應用 312

11.1.1  網架結構的特點 312

11.1.2  網架結構的應用 313

11.2  網架結構的組成及形式 313

11.2.1  平面桁架系網架結構 313

11.2.2  四角錐體系網架 315

11.2.3  三角錐體系網架 317

11.2.4  網殼 318

11.3  網架的桿件與節點 319

11.3.1  網架的桿件 319

11.3.2  網架的節點 319

11.4  網架結構施工圖識讀 322

11.4.1  工程概況 322

11.4.2  網架施工圖識讀 323

本章小結 323

習題 323

附錄 331

參考答案 359

參考文獻 379