實(shí)用鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)與計(jì)算

前言

　　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)作為鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其發(fā)展日新月異，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的歷次更新，可以清楚地看到設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展歷程及鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。隨著我國(guó)鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，以及鋼結(jié)構(gòu)本身具有的重量輕、延性好、抗震能力強(qiáng)、抗沖擊性好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程領(lǐng)域，尤其是在高層及超高層建筑、大跨度空間結(jié)構(gòu)、輕鋼建筑等方面得到了廣泛應(yīng)用，因此，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要?！　∪珪?shū)共分為8章，具體內(nèi)容為：第1章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算基本規(guī)定；第2章構(gòu)件的連接計(jì)算；第3章軸心受力構(gòu)件計(jì)算；第4章受彎構(gòu)件計(jì)算；第5章拉彎、壓彎構(gòu)件計(jì)算；第6章輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；第7章鋼與混凝土組合梁；第8章鋼結(jié)構(gòu)防銹以及抗火設(shè)計(jì)?！　”緯?shū)以《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003）和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 50018-2002）等規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，介紹了鋼結(jié)構(gòu)的各種基本構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)連接以及常用鋼桁架、框架、門(mén)式剛架、吊車(chē)梁、柱及支撐體系的設(shè)計(jì)理論和原理，以實(shí)例形式闡述了各種鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的實(shí)用計(jì)算方法。本書(shū)內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要、深入淺出、概念明晰、系統(tǒng)全面、實(shí)用性強(qiáng)，可供鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作和研究等方面工程技術(shù)人員使用，也可作為大專(zhuān)院校土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)師生的學(xué)習(xí)參考書(shū)?！　”緯?shū)的編寫(xiě)參閱和借鑒了許多優(yōu)秀教材、專(zhuān)著和有關(guān)文獻(xiàn)資料，一并列在參考文獻(xiàn)中，在此對(duì)相關(guān)作者表示感謝。限于編者水平所限，書(shū)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者和同行給予批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)主要依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2003），從鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法入手，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算基本規(guī)定，構(gòu)件的連接計(jì)算，軸心受力構(gòu)件計(jì)算，受彎構(gòu)件計(jì)算，拉彎、壓彎構(gòu)件的計(jì)算，輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，鋼與混凝土組合梁，鋼結(jié)構(gòu)防銹以及抗火設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式和計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。附錄部分給出了常用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表和一些計(jì)算方法，便于學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)時(shí)查用。　　本書(shū)內(nèi)容豐富，操作性、實(shí)用性強(qiáng)，可供工程設(shè)計(jì)人員、施工人員和相關(guān)大中專(zhuān)院校師生學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算基本規(guī)定11.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、類(lèi)型和應(yīng)用11.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)11.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的類(lèi)型21.1.3 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用61.2 極限狀態(tài)下鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)71.2.1 結(jié)構(gòu)功能極限狀態(tài)71.2.2 結(jié)構(gòu)功能函數(shù)71.2.3 結(jié)構(gòu)可靠度81.2.4 分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)91.3 鋼結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算111.3.1 構(gòu)件的抗震驗(yàn)算111.3.2 節(jié)點(diǎn)的抗震驗(yàn)算121.4 鋼結(jié)構(gòu)的材料選用141.4.1 鋼的分類(lèi)141.4.2 鋼材的主要性能151.4.3 鋼材的疲勞191.4.4 鋼材的選用231.5 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指標(biāo)241.5.1 鋼材的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值241.5.2 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值252 構(gòu)件的連接計(jì)算272.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法272.1.1 焊接連接272.1.2 鉚釘連接282.1.3 螺栓連接282.2 焊縫連接292.2.1 焊縫的代號(hào)表示292.2.2 焊縫的缺陷和級(jí)別332.2.3 焊縫的強(qiáng)度342.3 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算362.3.1 對(duì)接焊縫的構(gòu)造362.3.2 對(duì)接焊縫的計(jì)算372.4 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算392.4.1 角焊縫的構(gòu)造要求392.4.2 角焊縫計(jì)算的基本公式422.4.3 角焊縫的計(jì)算442.5 普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算532.5.1 普通螺栓的構(gòu)造要求532.5.2 受剪螺栓連接計(jì)算562.5.3 受拉螺栓連接計(jì)算632.5.4 同時(shí)受拉剪螺栓連接計(jì)算672.6 高強(qiáng)度螺栓的構(gòu)造和計(jì)算692.6.1 高強(qiáng)度螺栓的性能和構(gòu)造692.6.2 高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算723 軸心受力構(gòu)件計(jì)算773.1 構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度和長(zhǎng)細(xì)比773.2 填板連接計(jì)算793.3 軸心受拉構(gòu)件計(jì)算813.4 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件計(jì)算823.4.1 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定823.4.2 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定893.4.3 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)913.5 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件計(jì)算963.5.1 構(gòu)件截面形式963.5.2 構(gòu)件繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比973.5.3 綴材設(shè)計(jì)1003.5.4 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟1043.6 柱頭和柱腳的構(gòu)造設(shè)計(jì)1083.6.1 柱頭的構(gòu)造和計(jì)算1083.6.2 柱腳的構(gòu)造和計(jì)算1104 受彎構(gòu)件計(jì)算1164.1 梁的截面形式和設(shè)計(jì)要求1164.1.1 截面形式1164.1.2 設(shè)計(jì)要求1174.2 強(qiáng)度計(jì)算1184.2.1 梁的抗彎強(qiáng)度1184.2.2 梁的抗剪強(qiáng)度1214.2.3 梁的局部承壓強(qiáng)度1214.2.4 折算應(yīng)力計(jì)算1224.3 整體穩(wěn)定計(jì)算1244.3.1 影響整體穩(wěn)定的因素1244.3.2 梁的臨界彎矩與臨界應(yīng)力1254.3.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算1264.3.4 保證梁整體穩(wěn)定的措施1284.4 局部穩(wěn)定計(jì)算1294.5 撓度驗(yàn)算1365 拉彎、壓彎構(gòu)件計(jì)算1385.1 強(qiáng)度計(jì)算1385.2 框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度1415.3 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定1435.3.1 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定1435.3.2 彎矩作用平面外的穩(wěn)定1455.3.3 雙向彎曲實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定1475.4 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定1485.5 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件計(jì)算1525.6 框架中梁與柱的設(shè)計(jì)1555.6.1 梁與柱的連接1555.6.2 柱腳1566 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1586.1 壓型鋼板設(shè)計(jì)計(jì)算1586.1.1 壓型鋼板設(shè)計(jì)材料的要求1586.1.2 壓型鋼板計(jì)算1596.2 檁條設(shè)計(jì)計(jì)算1626.2.1 檁條的結(jié)構(gòu)形式1626.2.2 檁條的構(gòu)造與受力性能1636.2.3 簡(jiǎn)支實(shí)腹式檁條計(jì)算1656.2.4 實(shí)腹式連續(xù)檁條計(jì)算1686.2.5 空腹式檁條計(jì)算1716.2.6 多跨靜定檁條計(jì)算1736.2.7 桁架式檁條計(jì)算1746.2.8 三角形鋼屋架節(jié)點(diǎn)計(jì)算1786.2.9 三鉸拱屋架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及焊縫計(jì)算1826.2.10 T型鋼屋架的連接構(gòu)造與節(jié)點(diǎn)計(jì)算1866.2.11 三角形薄壁型鋼屋架節(jié)點(diǎn)計(jì)算1946.2.12 天窗架的荷載及內(nèi)力計(jì)算1996.2.13 剛架構(gòu)件內(nèi)力及長(zhǎng)度計(jì)算2026.2.14 變截面剛架構(gòu)件計(jì)算2066.2.15 等截面剛架構(gòu)件計(jì)算2137 鋼與混凝土組合梁2167.1 組合梁的構(gòu)造要求2167.2 混凝土翼板有效寬度計(jì)算2187.2.1 翼板的形式2187.2.2 翼板的有效寬度計(jì)算2197.3 組合梁設(shè)計(jì)計(jì)算2207.3.1 完全抗剪連接組合梁抗彎強(qiáng)度2207.3.2 部分抗剪連接組合梁抗彎強(qiáng)度2227.4 抗剪連接件計(jì)算2237.5 組合梁的撓度計(jì)算2278 鋼結(jié)構(gòu)防銹以及抗火設(shè)計(jì)2298.1 鋼結(jié)構(gòu)防銹2298.1.1 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素2298.1.2 常用的除銹底漆2308.1.3 鋼結(jié)構(gòu)的除銹等級(jí)2328.1.4 鋼結(jié)構(gòu)的除銹方法2348.2 鋼結(jié)構(gòu)抗火2358.2.1 鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限2358.2.2 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料2368.2.3 鋼結(jié)構(gòu)的防火措施238附錄239附錄1 柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)239附錄2 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)240附錄3 螺栓規(guī)格、型鋼上螺栓（或鉚釘）線距表243附錄4 工字形截面簡(jiǎn)支梁等效彎矩系數(shù)和軋制工字鋼梁的穩(wěn)定系數(shù)246參考文獻(xiàn)248

章節(jié)摘錄

　　由于鋼材的強(qiáng)度高，使得鋼結(jié)構(gòu)適用于大跨、高聳結(jié)構(gòu)以及承載很大的重型結(jié)構(gòu)，其材料強(qiáng)度常常不能得到充分發(fā)揮。這是因?yàn)樵跇?gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，按照強(qiáng)度條件計(jì)算所需的截面較小，而按照穩(wěn)定條件或剛度條件計(jì)算則所需的構(gòu)件截面較大?！　。?）塑性、韌性好 塑性好：鋼結(jié)構(gòu)在通常條件下不會(huì)因超載而突然斷裂，破壞前較明顯的變形易被發(fā)現(xiàn)。鋼材良好的塑性可降低局部高峰應(yīng)力，使應(yīng)力分布變化趨緩。韌性好：鋼結(jié)構(gòu)適宜在動(dòng)力荷載下工作，因此在地震區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)較為有利?！　。?）材質(zhì)均勻，比較符合力學(xué)計(jì)算假定 鋼材由于冶煉和軋制過(guò)程的科學(xué)控制，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織比較均勻，接近于各向同性，符合理想的彈性-塑性體。因此，計(jì)算上不定性較小，計(jì)算結(jié)果比較可靠。　　（4）制作簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度較高、施工速度快鋼結(jié)構(gòu)制作一般是在金屬結(jié)構(gòu)加工廠采用機(jī)械化施工完成，準(zhǔn)確度和精密度均較高。制作中?？衫酶鞣N型鋼，使施工速度加快。鋼構(gòu)件質(zhì)量輕，連接簡(jiǎn)單方便，也使施工周期縮短。鋼結(jié)構(gòu)制作的部分工作量或全部工作量（如輕型鋼結(jié)構(gòu)制作）可在現(xiàn)場(chǎng)完成，施工比較靈活方便。鋼結(jié)構(gòu)易于連接，所以易于加固、改建和拆遷?！　。?）密閉性較好 鋼材及其連接（特別是焊接）的水密性和氣密性均較好，適于制作諸如高壓容器、油罐、氣柜、管道等要求密閉性的板殼結(jié)構(gòu)?！　。?）鋼材容易銹蝕 由于鋼材容易銹蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)必須采用防銹蝕措施，特別是對(duì)于薄壁構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)常采用涂油漆防銹處理，在涂油漆前應(yīng)徹底除銹，油漆質(zhì)量和涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮避免結(jié)構(gòu)受潮、漏雨，盡量避免構(gòu)造上出現(xiàn)難于檢修的死角（dead space）。在有較強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中不宜采用鋼結(jié)構(gòu)?！　。?）鋼材耐熱但不耐火 溫度在200℃以內(nèi)時(shí)，鋼材的主要性能（屈服點(diǎn)和彈性模量）下降不多。當(dāng)溫度超過(guò)200℃后，材質(zhì)變化較大，此時(shí)強(qiáng)度開(kāi)始逐步降低，還伴隨有藍(lán)脆和徐變現(xiàn)象。溫度達(dá)600℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度幾乎為零。設(shè)計(jì)規(guī)定：鋼材表面溫度超過(guò)150℃時(shí)需要采取隔熱防護(hù)，對(duì)有防火要求的，必須按照相關(guān)規(guī)定采取隔熱保護(hù)措施?！　。?）在低溫或其他條件下易發(fā)生脆性斷裂 鋼結(jié)構(gòu)在低溫或其他條件下，容易發(fā)生脆性斷裂，設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)特別注意這一點(diǎn)。

圖書(shū)封面

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