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1　绪论1

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2

1.2　钢结构的发展5

1.2.1　推广应用高效钢材5

1.2.2　改进设计方法7

1.2.3　采用新型结构7

1.2.4　应用优化原理9

1.2.5 构件的定型化、系列化、产品化9

1.3　钢结构课程的主要内容、特点和学习方法9

1.3.1　钢结构课程的主要内容9

1.3.2　钢结构课程的特点9

1.3.3 钢结构课程的学习方法10

思考题11

习题11

2　钢结构的材料12

2.1　钢结构对钢材性能的要求12

2.2　钢材的性能13

2.2.1 钢材的力学性能和工艺性能13

2.2.2　钢材的可焊性能16

2.2.3　钢材的耐火、耐候性能17

2.3　钢材的破坏形式——塑性破坏和脆性破坏18

2.4　影响钢材性能和脆性破坏的因素18

2.4.1 化学成分的影响18

2.4.2 冶炼、浇铸、轧制和热处理的影响19

2.4.3　钢材的硬化21

2.4.4　温度的影响21

2.4.5 复杂应力作用的影响22

2.4.6 应力集中的影响23

2.4.7 残余应力的影响24

2.4.8 重复荷载作用的影响（疲劳）24

2.5　钢和钢材的种类及选用24

2.5.1　钢结构用钢的种类24

2.5.2　钢结构用钢的牌号25

2.5.3　钢材的选用31

2.5.4　钢材的品种和规格33

思考题36

3　钢结构的设计方法37

3.1　概述37

3.1.1　钢结构设计的目的37

3.1.2 结构的功能要求37

3.1.3　结构的可靠性和可靠度37

3.2　概率极限状态设计法38

3.2.1　结构的极限状态38

3.2.2 失效概率Pf和可靠指标β39

3.3　概率极限状态设计法的设计表达式41

3.3.1　分项系数γG、γQ、γR的取值41

3.3.2　分项系数概率极限状态设计表达式42

3.3.3　钢材的强度设计值45

3.4　钢材的疲劳和疲劳计算46

3.4.1 影响疲劳强度的主要因素46

3.4.2 疲劳曲线（△σ-n曲线）48

3.4.3　疲劳计算50

思考题52

4　钢结构的连接53

4.1　钢结构的连接方法及其应用53

4.1.1　焊接53

4.1.2　栓接54

4.1.3　铆接55

4.2　焊接方法、焊缝形式和质量等级55

4.2.1　焊接方法55

4.2.2　焊接接头及焊缝的形式57

4.2.3　焊缝符号及标注方法59

4.2.4　焊缝质量等级60

4.3 （全焊透）对接焊缝和对接与角接组合焊缝的构造和计算61

4.3.1 （全焊透）对接焊缝和对接与角接组合焊缝的构造61

4.3.2 （全焊透）对接焊缝和对接与角接组合焊缝的计算63

4.4　（直角）角焊缝的构造和计算66

4.4.1 角焊缝的构造66

4.4.2 角焊缝的计算68

4.5　部分焊透的对接焊缝和对接与角接组合焊缝的构造和计算79

4.5.1 部分焊透的对接焊缝和对接与角接组合焊缝的应用79

4.5.2　部分焊透的对接焊缝和对接与角接组合焊缝的截面形式80

4.5.3　部分焊透的对接焊缝和对接与角接组合焊缝的计算80

4.5.4　部分焊透的对接焊缝构造要求的最小厚度81

4.6　斜角角焊缝的构造和计算82

4.7　焊接残余应力和残余变形83

4.7.1 焊接残余应力和残余变形的成因83

4.7.2　焊接残余应力的种类84

4.7.3　焊接残余变形85

4.7.4 焊接残余应力和残余变形的影响85

4.7.5 减少焊接残余应力和残余变形的方法86

4.8　普通螺栓和高强度螺栓连接的构造及紧固87

4.8.1　螺栓的形式和规格87

4.8.2 螺栓及孔的图例88

4.8.3　螺栓的排列88

4.8.4　螺栓的紧固方法和预拉力的控制90

4.9　普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的计算91

4.9.1　受剪螺栓连接92

4.9.2　受拉螺栓连接99

4.9.3　拉剪螺栓连接103

4.10　高强度螺栓摩擦型连接的计算105

4.10.1 摩擦型连接受剪高强度螺栓的受力性能和计算105

4.10.2　摩擦型连接受拉高强度螺栓的受力性能和计算108

4.10.3　摩擦型连接拉剪高强度螺栓的受力性能和计算109

思考题111

习题112

5　受弯构件115

5.1　受弯构件的类型和应用115

5.1.1 受弯构件（梁）的种类115

5.1.2 梁的截面形式和应用115

5.2　梁的强度116

5.2.1　抗弯强度116

5.2.2　抗剪强度119

5.2.3　局部承压强度119

5.2.4　折算应力120

5.3　梁的刚度121

5.4　梁的整体稳定122

5.4.1 梁整体稳定的概念122

5.4.2 梁丧失整体稳定的临界弯矩123

5.4.3 梁整体稳定的计算公式125

5.4.4 梁的整体稳定性系数ψb125

5.4.5 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数ψb的近似计算（适用于λy≤120 ？235/fy）128

5.4.6　保证梁整体稳定性的措施和不需计算整体稳定的梁129

5.5　型钢梁设计132

5.5.1 单向弯曲型钢梁132

5.5.2 双向弯曲型钢梁135

5.6　焊接组合梁设计138

5.6.1　截面选择138

5.6.2　截面验算140

5.6.3 梁截面沿长度的改变140

5.6.4　翼缘焊缝的计算141

5.7　梁的局部稳定和腹板加劲肋设计147

5.7.1　矩形薄板的屈曲147

5.7.2 梁受压翼缘的宽厚比限值148

5.7.3　梁腹板的屈曲149

5.7.4 梁腹板加劲肋的配置规定152

5.7.5　腹板局部稳定的计算153

5.7.6　加劲肋的截面选择和构造要求158

5.7.7　支承加劲肋的计算159

5.8　考虑腹板屈曲后强度时梁的设计164

5.8.1 梁腹板屈曲后的工作性能164

5.8.2 考虑腹板屈曲后强度时梁的计算165

5.8.3 考虑腹板屈曲后强度时梁的加劲肋设计169

5.9　梁的拼接174

5.10　主次梁的连接175

5.10.1　铰接连接175

5.10.2　刚性连接175

5.11 吊车梁176

5.11.1 吊车梁的特点和构造176

5.11.2 吊车梁的计算178

思考题191

习题191

6　轴心受力构件和拉弯、压弯构件193

6.1　轴心受力构件和拉弯、压弯构件的类型193

6.1.1 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的种类193

6.1.2　轴心受力构件和拉弯、压弯构件的截面形式193

6.2　轴心受力构件的强度和刚度195

6.2.1 轴心受力构件的强度195

6.2.2　轴心受拉构件和轴心受压构件的刚度196

6.3　轴心受压构件的整体稳定197

6.3.1 确定轴心受压构件整体稳定承载力的方法197

6.3.2　轴心受压构件稳定性的计算207

6.4　实腹式轴心受压构件的局部稳定212

6.4.1 翼缘自由外伸宽厚比的限值212

6.4.2　腹板高厚比的限值213

6.4.3 圆管径厚比的限值214

6.5　实腹式轴心受压构件的截面设计215

6.5.1　设计原则215

6.5.2　设计方法215

6.5.3　构造规定216

6.6　格构式轴心受压构件的设计220

6.6.1 格构式轴心受压构件的组成形式220

6.6.2　格构式轴心受压构件的整体稳定承载力220

6.6.3　分肢的稳定性222

6.6.4　缀件（缀条、缀板）的计算222

6.6.5　连接节点和构造规定225

6.6.6　格构式轴心受压构件的设计方法225

6.7　拉弯、压弯构件的强度和刚度229

6.7.1　拉弯、压弯构件的强度229

6.7.2　拉弯、压弯构件的刚度231

6.8　实腹式压弯构件的整体稳定232

6.8.1 实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定233

6.8.2 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定237

6.9　实腹式压弯构件的局部稳定238

6.9.1 受压翼缘宽厚比的限值238

6.9.2　腹板宽厚比的限值239

6.9.3 圆管径厚比的限值242

6.10　压弯构件的计算长度242

6.10.1 单根压弯构件的计算长度242

6.10.2　框架柱的计算长度242

6.11　实腹式压弯构件的截面设计248

6.11.1　设计原则248

6.11.2　设计方法248

6.11.3　构造规定249

6.12　格构式压弯构件的设计255

6.12.1　格构式压弯构件的组成形式255

6.12.2　格构式压弯构件的稳定255

6.12.3　格构式压弯构件的缀件计算257

6.12.4　格构式压弯构件的连接节点和构造规定257

6.12.5 格构件压弯构件的截面设计257

6.13　梁与柱的连接259

6.13.1　铰接连接259

6.13.2 刚接连接261

6.14　柱脚262

6.14.1　铰接柱脚262

6.14.2　刚接柱脚266

思考题270

习题270

7　屋盖结构273

7.1　屋盖结构的组成和形式273

7.2　屋面材料274

7.2.1　有檩体系屋面材料274

7.2.2　无檩体系屋面材料276

7.3　檩条、拉条和撑杆277

7.4　屋盖支撑279

7.4.1　屋盖支撑的作用279

7.4.2　屋盖支撑的布置280

7.4.3 支撑的形式、计算和连接构造282

7.5　屋架283

7.5.1 屋架的形式和选型原则284

7.5.2　各型屋架的特性和适用范围284

7.5.3　屋架的主要尺寸286

7.5.4　屋架的荷载和荷载组合287

7.5.5　屋架杆件的内力计算287

7.5.6　屋（桁）架杆件的计算长度288

7.5.7　屋架杆件的截面形式291

7.5.8　节点板厚度292

7.5.9　屋架杆件的截面选择293

7.5.10　屋架的节点设计294

7.5.11　屋架施工图301

7.6　普通钢屋架设计实例302

思考题316

8　平板网架318

8.1　平板网架的特点和形式318

8.1.1 平板网架的特点和适用范围318

8.1.2 常用平板网架的形式319

8.2　平板网架设计322

8.2.1 网架的选型322

8.2.2 网架的屋面材料322

8.2.3 网格尺寸和网架高度323

8.2.4 网架的支承323

8.2.5 网架的荷载和荷载组合324

8.2.6 网架的计算方法325

8.2.7 网架杆件截面选择326

8.2.8 网架节点设计326

8.2.9 网架支座330

8.3　平板网架设计实例332

思考题335

习题335

9　（轻钢）门式刚架336

9.1　概述336

9.1.1 轻（型）钢结构系统336

9.1.2 （轻钢）门式刚架的特点和适用范围337

9.2　（轻钢）门式刚架设计337

9.2.1 结构形式和布置337

9.2.2 支撑的布置338

9.2.3　墙架的布置339

9.2.4　荷载计算339

9.2.5 内力计算340

9.2.6　控制截面340

9.2.7 内力组合341

9.2.8　荷载效应组合341

9.2.9　截面选择341

9.2.10　截面计算342

9.2.11　横向加劲肋的设置和计算347

9.2.12 变截面门式刚架侧移计算348

9.2.13　节点设计350

9.2.14　柱脚352

9.3　门式刚架设计实例353

思考题361

习题362

附录363

附表1　轴心受压构件的稳定系数363

附表2　柱的计算长度系数365

附表3　疲劳计算的构件和连接分类366

附表4 H型钢规格及截面特性（按GB/T 11263—2005）369

附表5 HN型钢与工字钢型号及截面特性参数对比（按GB/T 11263—2005）372

附表6 剖分T型钢规格及截面特性（按GB/T 11263—2005）373

附表7 工字钢截面特性（按GB/T 706—2008）375

附表8　槽钢截面特性（按GB/T 706—2008）377

附表9 等边角钢截面特性（按GB/T 706—2008）378

附表10　不等边角钢截面特性（按GB/T 706—2008）382

附表11　焊接钢管截面特性（节选自GB/T 21835—2008）385

附表12　无缝钢管截面特性（节选自GB/T 17395—2008）387

附表13　各种截面回转半径的近似值391

附表14　锚栓规格392

附表15　螺栓的有效截面面积392

参考文献393