實用鋼結構工程設計與計算

前言

　　鋼結構設計技術作為鋼結構建設的重要環(huán)節(jié)，其發(fā)展日新月異，從國家標準《鋼結構設計規(guī)范》的歷次更新，可以清楚地看到設計技術的發(fā)展歷程及鋼結構的發(fā)展方向。隨著我國鋼材產量和質量的提高，以及鋼結構本身具有的重量輕、延性好、抗震能力強、抗沖擊性好、施工速度快等優(yōu)點，鋼結構在建筑工程領域，尤其是在高層及超高層建筑、大跨度空間結構、輕鋼建筑等方面得到了廣泛應用，因此，鋼結構的設計顯得尤為重要?！　∪珪卜譃?章，具體內容為：第1章鋼結構設計與計算基本規(guī)定；第2章構件的連接計算；第3章軸心受力構件計算；第4章受彎構件計算；第5章拉彎、壓彎構件計算；第6章輕型鋼結構設計計算；第7章鋼與混凝土組合梁；第8章鋼結構防銹以及抗火設計?！　”緯浴朵摻Y構設計規(guī)范》（GB 50017-2003）和《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》（GB 50018-2002）等規(guī)范及技術標準為依據(jù)，介紹了鋼結構的各種基本構件、節(jié)點連接以及常用鋼桁架、框架、門式剛架、吊車梁、柱及支撐體系的設計理論和原理，以實例形式闡述了各種鋼結構構件和結構的實用計算方法。本書內容簡明扼要、深入淺出、概念明晰、系統(tǒng)全面、實用性強，可供鋼結構設計、制作和研究等方面工程技術人員使用，也可作為大專院校土木類專業(yè)師生的學習參考書。　　本書的編寫參閱和借鑒了許多優(yōu)秀教材、專著和有關文獻資料，一并列在參考文獻中，在此對相關作者表示感謝。限于編者水平所限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者和同行給予批評指正。

內容概要

　　本書主要依據(jù)《鋼結構設計規(guī)范》（GB 50017—2003），從鋼結構的特點和設計方法入手，對鋼結構設計與計算基本規(guī)定，構件的連接計算，軸心受力構件計算，受彎構件計算，拉彎、壓彎構件的計算，輕型鋼結構設計計算，鋼與混凝土組合梁，鋼結構防銹以及抗火設計的結構形式和計算方法進行了詳細闡述。附錄部分給出了常用的設計數(shù)據(jù)表和一些計算方法，便于學習和設計時查用。　　本書內容豐富，操作性、實用性強，可供工程設計人員、施工人員和相關大中專院校師生學習參考。

書籍目錄

1 鋼結構設計與計算基本規(guī)定11.1 鋼結構的特點、類型和應用11.1.1 鋼結構的特點11.1.2 鋼結構的類型21.1.3 鋼結構的應用61.2 極限狀態(tài)下鋼結構設計71.2.1 結構功能極限狀態(tài)71.2.2 結構功能函數(shù)71.2.3 結構可靠度81.2.4 分項系數(shù)設計91.3 鋼結構抗震驗算111.3.1 構件的抗震驗算111.3.2 節(jié)點的抗震驗算121.4 鋼結構的材料選用141.4.1 鋼的分類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 鋼結構的設計指標241.5.1 鋼材的強度標準值241.5.2 鋼材的強度設計值252 構件的連接計算272.1 鋼結構的連接方法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 焊縫的代號表示292.2.2 焊縫的缺陷和級別332.2.3 焊縫的強度342.3 對接焊縫的構造和計算362.3.1 對接焊縫的構造362.3.2 對接焊縫的計算372.4 角焊縫的構造和計算392.4.1 角焊縫的構造要求392.4.2 角焊縫計算的基本公式422.4.3 角焊縫的計算442.5 普通螺栓的構造和計算532.5.1 普通螺栓的構造要求532.5.2 受剪螺栓連接計算562.5.3 受拉螺栓連接計算632.5.4 同時受拉剪螺栓連接計算672.6 高強度螺栓的構造和計算692.6.1 高強度螺栓的性能和構造692.6.2 高強度螺栓連接計算723 軸心受力構件計算773.1 構件的計算長度和長細比773.2 填板連接計算793.3 軸心受拉構件計算813.4 實腹式軸心受壓構件計算823.4.1 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定823.4.2 軸心受壓構件的局部穩(wěn)定893.4.3 實腹式軸心受壓構件設計913.5 格構式軸心受壓構件計算963.5.1 構件截面形式963.5.2 構件繞虛軸的換算長細比973.5.3 綴材設計1003.5.4 格構式軸心受壓構件的設計步驟1043.6 柱頭和柱腳的構造設計1083.6.1 柱頭的構造和計算1083.6.2 柱腳的構造和計算1104 受彎構件計算1164.1 梁的截面形式和設計要求1164.1.1 截面形式1164.1.2 設計要求1174.2 強度計算1184.2.1 梁的抗彎強度1184.2.2 梁的抗剪強度1214.2.3 梁的局部承壓強度1214.2.4 折算應力計算1224.3 整體穩(wěn)定計算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力1254.3.3 梁的整體穩(wěn)定計算1264.3.4 保證梁整體穩(wěn)定的措施1284.4 局部穩(wěn)定計算1294.5 撓度驗算1365 拉彎、壓彎構件計算1385.1 強度計算1385.2 框架柱的計算長度1415.3 實腹式壓彎構件的整體穩(wěn)定1435.3.1 彎矩作用平面內的穩(wěn)定1435.3.2 彎矩作用平面外的穩(wěn)定1455.3.3 雙向彎曲實腹式壓彎構件的整體穩(wěn)定1475.4 實腹式壓彎構件的局部穩(wěn)定1485.5 格構式壓彎構件計算1525.6 框架中梁與柱的設計1555.6.1 梁與柱的連接1555.6.2 柱腳1566 輕型鋼結構設計計算1586.1 壓型鋼板設計計算1586.1.1 壓型鋼板設計材料的要求1586.1.2 壓型鋼板計算1596.2 檁條設計計算1626.2.1 檁條的結構形式1626.2.2 檁條的構造與受力性能1636.2.3 簡支實腹式檁條計算1656.2.4 實腹式連續(xù)檁條計算1686.2.5 空腹式檁條計算1716.2.6 多跨靜定檁條計算1736.2.7 桁架式檁條計算1746.2.8 三角形鋼屋架節(jié)點計算1786.2.9 三鉸拱屋架節(jié)點構造及焊縫計算1826.2.10 T型鋼屋架的連接構造與節(jié)點計算1866.2.11 三角形薄壁型鋼屋架節(jié)點計算1946.2.12 天窗架的荷載及內力計算1996.2.13 剛架構件內力及長度計算2026.2.14 變截面剛架構件計算2066.2.15 等截面剛架構件計算2137 鋼與混凝土組合梁2167.1 組合梁的構造要求2167.2 混凝土翼板有效寬度計算2187.2.1 翼板的形式2187.2.2 翼板的有效寬度計算2197.3 組合梁設計計算2207.3.1 完全抗剪連接組合梁抗彎強度2207.3.2 部分抗剪連接組合梁抗彎強度2227.4 抗剪連接件計算2237.5 組合梁的撓度計算2278 鋼結構防銹以及抗火設計2298.1 鋼結構防銹2298.1.1 設計時應考慮的因素2298.1.2 常用的除銹底漆2308.1.3 鋼結構的除銹等級2328.1.4 鋼結構的除銹方法2348.2 鋼結構抗火2358.2.1 鋼結構的耐火極限2358.2.2 鋼結構防火涂料2368.2.3 鋼結構的防火措施238附錄239附錄1 柱的計算長度系數(shù)239附錄2 軸心受壓構件的穩(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248

章節(jié)摘錄

　　由于鋼材的強度高，使得鋼結構適用于大跨、高聳結構以及承載很大的重型結構，其材料強度常常不能得到充分發(fā)揮。這是因為在構件設計時，按照強度條件計算所需的截面較小，而按照穩(wěn)定條件或剛度條件計算則所需的構件截面較大?！　。?）塑性、韌性好 塑性好：鋼結構在通常條件下不會因超載而突然斷裂，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力，使應力分布變化趨緩。韌性好：鋼結構適宜在動力荷載下工作，因此在地震區(qū)采用鋼結構較為有利?！　。?）材質均勻，比較符合力學計算假定 鋼材由于冶煉和軋制過程的科學控制，其內部結構組織比較均勻，接近于各向同性，符合理想的彈性-塑性體。因此，計算上不定性較小，計算結果比較可靠?！　。?）制作簡單、精準度較高、施工速度快鋼結構制作一般是在金屬結構加工廠采用機械化施工完成，準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。鋼構件質量輕，連接簡單方便，也使施工周期縮短。鋼結構制作的部分工作量或全部工作量（如輕型鋼結構制作）可在現(xiàn)場完成，施工比較靈活方便。鋼結構易于連接，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構?！　。?）鋼材容易銹蝕 由于鋼材容易銹蝕，對鋼結構必須采用防銹蝕措施，特別是對于薄壁構件。鋼結構常采用涂油漆防銹處理，在涂油漆前應徹底除銹，油漆質量和涂層厚度均應符合設計要求。在設計中，應考慮避免結構受潮、漏雨，盡量避免構造上出現(xiàn)難于檢修的死角（dead space）。在有較強腐蝕性介質的環(huán)境中不宜采用鋼結構?！　。?）鋼材耐熱但不耐火 溫度在200℃以內時，鋼材的主要性能（屈服點和彈性模量）下降不多。當溫度超過200℃后，材質變化較大，此時強度開始逐步降低，還伴隨有藍脆和徐變現(xiàn)象。溫度達600℃時，鋼材強度幾乎為零。設計規(guī)定：鋼材表面溫度超過150℃時需要采取隔熱防護，對有防火要求的，必須按照相關規(guī)定采取隔熱保護措施?！　。?）在低溫或其他條件下易發(fā)生脆性斷裂 鋼結構在低溫或其他條件下，容易發(fā)生脆性斷裂，設計時也應特別注意這一點。

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