1绪论1 1.1钢结构的特点及应用范围1 1.1.1钢结构的特点1 1.1.2钢结构的应用范围2 1.2钢结构的类型及组成7 1.3钢结构的设计原理及方法10 1.4有关钢结构的规范、规程及标准简介15 1.5钢结构的发展16 1.6钢结构课程的任务、特点及学习方法18 2建筑钢材21 2.1建筑钢材的基本要求21 2.2建筑钢材的主要机械性能21 2.2.1强度和塑性21 2.2.2冷弯试验24 2.2.3韧性24 2.2.4可焊性25 2.3建筑钢材的两种破坏形式25 2.4影响钢材性能的主要因素26 2.4.1化学成分的影响26 2.4.2冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响27 2.4.3钢材的冷作硬化与时效硬化28 2.4.4复杂应力和应力集中的影响29 2.4.5残余应力的影响31 2.4.6温度的影响32 2.4.7钢材的疲劳32 2.5建筑钢材的种类、规格及选择32 2.5.1建筑钢材的种类32 2.5.2建筑钢材的规格37 2.5.3建筑钢材的选择39 3钢结构的连接42 3.1钢结构连接的种类及其特点42 3.2焊缝连接43 3.2.1焊接方法43 3.2.2焊缝连接的形式45 3.2.3焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别47 3.2.4焊缝符号及标注方法47 3.3对接焊缝连接50 3.3.1对接焊缝的形式和构造50 3.3.2对接焊缝连接的计算51 3.4角焊缝连接56 3.4.1角焊缝的形式与构造56 3.4.2角焊缝的连接强度59 3.4.3角焊缝连接的计算60 3.5焊接残余变形和残余应力71 3.5.1焊接残余变形和残余应力及其产生的原因71 3.5.2焊接残余变形和残余应力的危害72 3.5.3消除和减少焊接残余变形及残余应力的措施72 3.6普通螺栓连接73 3.6.1普通螺栓连接的构造73 3.6.2普通螺栓连接的受力性能和计算76 3.7高强度螺栓连接89 3.7.1概述89 3.7.2高强度螺栓摩擦型连接的计算92 3.7.3高强度螺栓承压型连接的计算要点98 4轴心受力构件102 4.1概述102 4.2轴心受力构件的强度及刚度103 4.2.1轴心受力构件的强度103 4.2.2轴心受力构件的刚度104 4.3实腹式轴心受压构件的整体稳定105 4.3.1关于稳定问题的概述105 4.3.2失稳的类别107 4.3.3理想轴心受压构件的受力性能107 4.3.4实际轴心受压构件的计算方法110 4.4实腹式轴心受压构件的局部稳定116 4.5实腹式轴心受压构件的截面设计117 4.5.1选择轴心受压构件的截面形式117 4.5.2选择截面尺寸118 4.5.3截面验算118 4.5.4构造规定119 4.6格构式轴心受压构件121 4.6.1格构式轴心受压构件的组成121 4.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定122 4.6.3单肢的稳定性123 4.6.4格构式轴心受压构件的缀材设计123 4.6.5格构式轴心受压柱的横隔124 4.6.6格构式轴心受压构件的设计125 4.7梁与柱的铰接连接形式和构造129 4.7.1柱顶支承梁的构造129 4.7.2柱侧支承梁的构造130 4.8柱脚设计131 4.8.1柱脚的形式和构造131 4.8.2轴心受压柱脚的计算131 5受弯构件138 5.1概述138 5.2梁的强度和刚度139 5.2.1梁的强度139 5.2.2梁的刚度144 5.3梁的整体稳定146 5.3.1梁整体稳定的临界弯矩Mcr146 5.3.2受弯构件整体稳定计算148 5.3.3保证梁整体稳定性的措施150 5.3.4侧向支撑151 5.4型钢梁设计151 5.5钢板组合梁设计154 5.5.1截面设计154 5.5.2截面规格156 5.5.3梁截面沿长度的变化156 5.5.4翼缘焊缝计算157 5.6组合梁的局部稳定和腹板加劲肋设计160 5.6.1梁翼缘宽厚比的限值及腹板加劲肋的布置160 5.6.2组合梁腹板局部稳定验算163 5.6.3加劲肋截面选择及构造要求166 5.6.4支承加劲肋的构造和计算167 5.7组合梁的屈曲后强度171 5.8梁的拼接和连接172 5.8.1梁的拼接172 5.8.2次梁与主梁连接174 6拉弯构件和压弯构件180 6.1概述180 6.2拉弯构件和压弯构件的强度和刚度181 6.2.1拉弯构件和压弯构件的强度181 6.2.2拉弯构件和压弯构件的刚度184 6.3实腹式压弯构件的整体稳定185 6.3.1实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性185 6.3.2实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定性190 6.4实腹式压弯构件的局部稳定191 6.4.1腹板的局部稳定191 6.4.2翼缘的局部稳定192 6.5压弯构件及框架柱的计算长度193 6.5.1框架柱在框架平面内的计算长度194 6.5.2框架柱在框架平面外的计算长度196 6.6实腹式压弯构件的截面设计198 6.7格构式压弯构件200 6.7.1格构式压弯构件的整体稳定200 6.7.2分肢的稳定性201 6.7.3缀材计算201 6.7.4格构式压弯构件的强度计算201 6.8框架中梁与柱的连接203 6.9框架柱的柱脚204 7门式刚架轻型钢结构209 7.1概述209 7.1.1单层门式刚架结构的组成209 7.1.2单层门式刚架结构的特点210 7.1.3门式刚架结构的应用情况211 7.2结构形式和布置211 7.2.1结构形式211 7.2.2建筑尺寸212 7.2.3结构平面布置213 7.2.4支撑布置213 7.3作用效应计算214 7.3.1门式刚架荷载214 7.3.2荷载组合215 7.3.3分析方法216 7.4刚架柱和梁的设计217 7.4.1梁柱板件的宽厚比限值和腹板屈曲后强度利用217 7.4.2刚架梁、柱构件的强度计算218 7.4.3梁腹板加劲肋的配置220 7.4.4变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算220 7.4.5变截面柱在刚架平面内的计算长度221 7.4.6变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算228 7.4.7斜梁的设计228 7.4.8隅撑设计230 7.5变形规定234 7.6节点设计235 7.6.1门式刚架斜梁与柱的连接235 7.6.2门式刚架柱脚238 7.6.3牛腿239 7.6.4摇摆柱与斜梁的连接构造239 7.7檩条设计240 7.7.1檩条的截面形式240 7.7.2檩条的荷载和荷载组合240 7.7.3檩条的内力分析241 7.7.4檩条的截面选择242 7.7.5构造要求245 附录251 附录1钢材和连接的强度设计值251 附录2轴心受压构件的稳定系数254 附录3柱的计算长度系数258 附录4各种截面回转半径的近似值270 附录5热轧等边角钢271 附录6热轧不等边角钢278 附录7热轧普通工字钢287 附录8热轧普通槽钢290 附录9热轧H型钢和部分T型钢293 附录10锚栓规格306 附录11螺栓的有效直径和有效截面面积306 附录12梁的整体稳定系数307 参考文献311