建筑钢结构设计

1 概念设计 1

1.1 钢结构的适用范围 1

1.1.1 钢结构的特点 1

1.1.2 钢结构的适用性 1

1.2 钢材的选用 1

1.2.1 钢材强度的选择 1

1.2.2 钢材冲击韧性指标的选择 2

1.3 建筑钢结构荷载与作用的特点 2

1.3.1 风荷载 2

1.3.2 冰雪荷载 3

1.3.3 温度作用 3

1.3.4 地震作用 4

1.3.5 荷载与结构的变异 4

1.4 钢结构的计算 4

1.5 结构体系 6

1.5.1 结构体系与使用要求 6

1.5.2 主体钢结构的优化设计方向 7

1.5.3 辅助结构与主体结构的关系 7

1.6 节点设计 7

1.6.1 单元的划分与结合 7

1.6.2 节点分类 8

1.6.3 焊接和螺栓连接 9

习题 10

2 平台钢结构设计 11

2.1 平台钢结构布置 11

2.1.1 平台钢结构组成 11

2.1.2 梁格布置形式 11

2.2 平台铺板设计 12

2.2.1 平台铺板构造 12

2.2.2 平台铺板计算 13

2.3 平台梁设计 14

2.3.1 型钢梁设计 14

2.3.2 组合梁设计 16

2.3.3 梁的拼接 26

2.3.4 次梁与主梁的连接 27

2.3.5 梁的支座 28

2.4 平台柱和柱间支撑设计 37

2.4.1 平台柱的柱网布置 37

2.4.2 平台柱的柱间支撑 37

2.4.3 实腹柱设计 38

2.4.4 格构柱设计 40

2.4.5 柱头与柱脚 45

2.4.6 楼梯与栏杆 48

习题 55

3 轻型门式刚架设计 57

3.1 结构形式和布置 57

3.1.1 门式刚架特点及适用范围 57

3.1.2 结构形式与支撑体系 58

3.2 檩条设计 61

3.2.1 截面形式 61

3.2.2 布置和连接 62

3.2.3 拉条与撑杆 63

3.2.4 荷载 64

3.2.5 计算 64

3.3 刚架设计 66

3.3.1 荷载及荷载组合 66

3.3.2 构件截面设计 67

3.3.3 节点设计 69

3.3.4 设计实例 71

3.4 围护结构 79

3.4.1 屋面和墙面板 79

3.4.2 轻钢墙面布置和连接 82

习题 83

4 多层框架钢结构设计 85

4.1 多层框架钢结构体系 85

4.1.1 结构体系和选型 85

4.1.2 建筑和结构布置 87

4.1.3 钢框架的计算分析方法 89

4.1.4 钢框架的设计内容和设计步骤 91

4.2 多层框架钢结构上的荷载与作用 92

4.2.1 荷载与作用 92

4.2.2 荷载效应组合 92

4.3 钢构件设计 94

4.3.1 梁 94

4.3.2 柱 94

4.3.3 中心支撑 99

4.4 楼盖设计 100

4.4.1 楼盖的构成 100

4.4.2 组合梁设计 101

4.4.3 压型钢板混凝土组合楼板设计 108

4.5 节点设计 112

4.5.1 梁与梁的连接 113

4.5.2 柱与柱的连接 114

4.5.3 梁与柱的连接 116

4.5.4 支撑与框架的连接 118

4.5.5 柱脚 119

4.6 抗震设计 127

4.6.1 抗震设防要求 127

4.6.2 抗震计算要求 128

4.6.3 抗震概念设计 129

4.6.4 抗震构造要求 131

4.7 多层钢框架设计实例 132

习题 143

5 普通钢屋架单层厂房设计 146

5.1 结构体系及其特点和应用范围 146

5.1.1 结构形式的区分及适用范围 146

5.1.2 普通钢屋架单层厂房钢结构体系 146

5.2 柱网布置 149

5.2.1 柱网布置的要求 149

5.2.2 温度缝、沉降缝、抗震缝 150

5.3 横向框架结构与钢柱设计 151

5.3.1 框架的类型 151

5.3.2 横向框架的主要尺寸 151

5.3.3 桁架式横梁及其应用范围 152

5.3.4 厂房横向框架柱的形式及其应用范围 153

5.3.5 单层厂房横向框架柱的计算 154

5.4 支撑体系 155

5.4.1 支撑体系的作用 155

5.4.2 屋盖支撑 155

5.4.3 屋盖支撑的形式、计算和构造 157

5.4.4 柱间支撑 158

5.5 普通钢屋架设计 160

5.5.1 屋架形式的选择 160

5.5.2 腹杆体系 161

5.5.3 屋架主要尺寸确定 162

5.5.4 杆件计算长度与长细比 162

5.5.5 杆件截面形式 164

5.5.6 杆件截面选择 165

5.5.7 屋架节点设计 167

5.5.8 普通钢屋架设计实例 174

5.6 吊车梁 181

5.6.1 吊车梁的类型及其应用范围 181

5.6.2 荷载计算和内力分析 182

5.6.3 焊接实腹吊车梁的截面选择 186

5.6.4 焊接实腹吊车梁的截面验算 188

5.6.5 吊车梁的制动结构、支撑和梁柱连接 190

习题 192

6 钢结构施工及防腐蚀 194

6.1 钢结构的制作 194

6.1.1 钢结构制作的特点及流程 194

6.1.2 钢材的准备 195

6.1.3 钢结构的制作 196

6.2 钢结构的防腐蚀 199

6.2.1 长效防腐蚀方法 199

6.2.2 涂层法 200

6.3 钢结构的安装 200

6.3.1 钢结构安装的准备 200

6.3.2 钢结构安装中的稳定问题 201

6.3.3 钢结构安装连接问题 201

6.4 钢结构的验收 202

6.4.1 钢结构验收的层次 202

6.4.2 各验收层次的合格质量标准 202

习题 203

附录 205

附录A 钢结构材料 205

附A-1 钢材的强度设计值 205

附A-2 钢铸件的强度设计值 205

附A-3 焊缝的强度设计值 206

附A-4 螺栓连接的强度设计值 206

附A-5 铆钉连接的强度设计值 207

附A-6 圆柱头焊钉规格及性能 207

附A-7 疲劳计算的构件和连接分类 209

附录B 钢结构连接计算 212

附B-1 焊缝连接和螺栓连接计算 212

附B-2 螺栓连接的构造要求 220

附B-3 螺栓的有效面积 221

附B-4 普通螺栓承载力设计值 222

附B-5 摩擦型高强螺栓承载力设计值 226

附B-6 承压型高强螺栓承载力设计值 228

附B-7 Q235钢、Q345钢锚栓选用表 230

附录C 钢结构基本构件计算 233

附C-1 受弯构件计算 233

附C-2 轴心受力构件计算 235

附C-3 压弯构件计算 236

附录D 板材、型钢、管材规格及截面特性 240

附D-1 钢板的规格及尺寸 240

附D-2 热轧扁钢的规格及重量 241

附D-3 热轧圆钢、方钢的规格及截面特性 243

附D-4 热轧无缝钢管的规格及截面特性 245

附D-5 电焊钢管的规格及截面特性 249

附D-6 热轧等边角钢的规格及截面特性 252

附D-7 热轧不等边角钢的规格及截面特性 255

附D-8 热轧普通工字钢的规格及截面特性 258

附D-9 热轧轻型工字钢的规格及截面特性 259

附D-10 热轧普通槽钢的规格及截面特性 260

附D-11 热轧轻型槽钢的规格及截面特性 262

附D-12 冷弯薄壁型钢的规格、尺寸及截面特性 263

附D-13 建筑用压型钢板型号及截面特性 280

附D-14 热轧H型钢的规格及截面特性 286

附D-15 部分T型钢截面尺寸面积及截面特性 289

附D-16 结构用普通高频焊接薄壁H型钢的规格及截面特性 291

附D-17 热轧等边角钢的组合截面特性 293

附D-18 热轧不等边角钢的组合截面特性 296

附D-19 轻轨、重轨、起重机钢轨的规格及截面特性 301

附录E 构件强度、刚度及稳定计算的相关参数或规范要求 302

附E-1 截面塑性发展系数 302

附E-2 梁的整体稳定系数 303

附E-3 受拉构件的容许长细比 306

附E-4 受压构件的容许长细比 306

附E-5 柱的计算长度系数 307

附E-6 单层厂房阶形柱计算长度系数及其折减系数 309

附E-7 格构式压杆的换算长细比 315

附E-8 轴心受压构件的截面分类 316

附E-9 轴心受压构件的稳定系数 317

附E-10 各种截面回转半径的近似值 320

附录F 构件及结构变形 323

附F-1 受弯构件的挠度容许值 323

附F-2 框架结构的水平位移容许值 323

参考文献 325