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第1章 绪论 1

教学目标 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 3

1.2 钢结构与力学的进步 5

1.2.1 柱 5

1.2.2 梁 6

1.2.3 桁架 7

1.3 钢结构的设计方法 7

1.3.1 钢结构设计的基本要求 7

1.3.2 容许应力法 8

1.3.3 极限状态设计法 8

1.4 钢结构的发展 10

1.4.1 钢结构简史 10

1.4.2 钢结构发展趋势 13

本章小结 15

复习思考题 15

第2章 钢结构的材料 16

教学目标 16

2.1 钢材的破坏形式 16

2.1.1 塑性破坏 16

2.1.2 脆性破坏 16

2.2 钢材生产 17

2.2.1 钢材冶炼 17

2.2.2 钢材轧制 18

2.2.3 钢材热处理 18

2.3 钢结构对材料的要求 18

2.4 结构钢材的主要性能及其影响因素 19

2.4.1 钢材在单轴均匀受拉时的工作性能 19

2.4.2 钢材在多轴应力状态下的工作性能 21

2.4.3 冷弯性能 22

2.4.4 冲击韧性 22

2.4.5 可焊性 24

2.4.6 硬度 24

2.4.7 耐疲劳性 25

2.4.8 影响钢材性能的因素 29

2.5 结构钢材的种类、规格和选用 32

2.5.1 建筑钢材的种类 32

2.5.2 建筑钢材的规格 33

2.5.3 建筑钢材的选用原则 35

本章小结 36

复习思考题 36

第3章 钢结构的连接 38

教学目标 38

3.1 钢结构的连接方法 38

3.2 焊接方法、焊缝形式和质量等级 41

3.2.1 钢结构焊接方法 41

3.2.2 焊缝连接形式及焊缝形式 42

3.2.3 焊缝缺陷及焊缝质量检验 44

3.2.4 焊缝代号 45

3.3 对接焊缝的构造和计算 47

3.3.1 对接焊缝的构造 47

3.3.2 对接焊缝的计算 48

3.4 角焊缝的构造与计算 52

3.4.1 角焊缝的形式 52

3.4.2 角焊缝的构造 53

3.4.3 角焊缝的受力特点及强度 55

3.4.4 直角角焊缝的计算 55

3.4.5 斜角角焊缝的部分焊透的对接焊缝的计算 65

3.5 焊接应力和焊接变形 67

3.5.1 焊接应力的分类和产生原因 67

3.5.2 焊接应力对结构性能的影响 68

3.5.3 焊接变形 69

3.5.4 减少焊接应力和焊接变形的措施 69

3.6 普通螺栓连接构造与工作性能 70

3.6.1 普通螺栓的构造 70

3.6.2 普通螺栓抗剪连接工作性能与计算 72

3.6.3 普通螺栓的受拉连接工作性能与计算 77

3.6.4 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用 80

3.7 高强度螺栓连接的构造和计算 82

3.7.1 高强度螺栓连接的工作性能 82

3.7.2 高强度螺栓连接的构造要求 83

3.7.3 高强度螺栓摩擦型连接计算 85

3.7.4 高强度螺栓承压型连接计算 86

3.7.5 高强度螺栓群的计算 87

本章小结 90

复习思考题 91

第4章 轴心受力构件 94

教学目标 94

4.1 轴心受力构件的应用与分类 94

4.1.1 轴心受力构件的工程实例 94

4.1.2 轴心受力构件的分类 94

4.2 轴心受力构件的强度和刚度计算 96

4.2.1 轴心受力构件的强度 96

4.2.2 轴心受力构件的刚度计算 99

4.2.3 轴心拉杆的计算 101

4.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定 103

4.3.1 理想轴心受压构件整体失稳的形式 103

4.3.2 理想轴心受压构件的屈曲临界力 104

4.3.3 初始缺陷对轴心受压构件稳定承载力的影响 107

4.3.4 实际轴心受压构件的整体稳定计算 113

4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定 119

4.4.1 确定板件宽厚比和高厚比限值的准则 120

4.4.2 轴心受压构件板件翼缘容许的宽厚比限值 120

4.4.3 轴心受压构件板件腹板容许的高厚比限值 120

4.4.4 轴心受压构件圆管容许的径厚比限值 121

4.4.5 腹板局部失稳后的强度利用 121

4.5 实腹式轴心受压构件的截面设计 122

4.5.1 实腹式轴心受压的设计原则 122

4.5.2 实腹式轴心受压的设计方法 123

4.5.3 构造要求 123

4.5.4 实腹式轴心受压构件设计实例 124

4.6 格构式轴心受压构件 128

4.6.1 格构式轴心受压构件的组成 128

4.6.2 格构式轴心受压构件对实轴的整体稳定性 129

4.6.3 格构式轴心受压构件对虚轴的整体稳定性 129

4.6.4 格构式轴心受压构件分肢的稳定 130

4.6.5 格构式轴心受压构件的缀材设计 130

4.6.6 格构式轴心受压构件的截面设计方法 134

4.6.7 格构式轴心受压构件设计实例 136

4.7 柱头和柱脚的设计 140

4.7.1 柱头 140

4.7.2 柱脚 141

本章小结 144

复习思考题 145

第5章 受弯构件 148

教学目标 148

5.1 受弯构件特点 148

5.2 受弯构件的强度和刚度 149

5.2.1 受弯构件的抗弯强度 149

5.2.2 受弯构件的抗剪强度 152

5.2.3 受弯构件的局部承压强度 152

5.2.4 受弯构件在复杂应力作用下的强度计算 153

5.2.5 梁的刚度 153

5.3 受弯构件的整体稳定 155

5.3.1 受弯构件的稳定的概念 155

5.3.2 整体稳定的验算 156

5.3.3 梁在弹性阶段的临界弯矩 157

5.3.4 影响梁整体稳定的主要因素 158

5.4 受弯构件的局部稳定和腹板加劲肋的设计 159

5.4.1 受压翼缘的局部稳定 160

5.4.2 腹板的局部稳定 160

5.4.3 加劲肋的设计 167

5.5 考虑腹板屈曲后强度的设计 169

5.5.1 组合梁腹板屈曲后的抗剪承载力 169

5.5.2 组合梁腹板屈曲后的抗弯承载力 170

5.5.3 组合梁考虑腹板屈曲后的计算 171

5.5.4 考虑腹板屈曲后强度梁的加劲肋设计 171

5.6 受弯构件的截面设计 172

5.7 组合梁截面设计 174

5.7.1 初选截面 174

5.7.2 截面验算 175

5.7.3 组合梁截面沿长度的改变 175

5.7.4 焊接组合梁翼缘焊缝的计算 176

5.8 梁的拼接、连接 176

5.8.1 梁的拼接 176

5.8.2 梁的连接 178

本章小结 179

复习思考题 180

第6章 拉弯和压弯构件 181

教学目标 181

6.1 拉弯和压弯构件特点和应用 181

6.2 拉弯构件和压弯构件的强度计算 182

6.3 实腹式压弯构件的稳定计算 183

6.3.1 弯矩作用平面内的整体稳定 183

6.3.2 弯矩作用平面外的整体稳定 185

6.3.3 双向弯曲压弯构件的整体稳定 186

6.3.4 压弯构件的局部稳定 186

6.4 压弯构件计算长度 187

6.4.1 框架平面内的计算长度 188

6.4.2 多层框架柱在框架平面内的计算长度 188

6.4.3 框架柱的抗震构造措施 189

6.5 实腹式压弯构件的截面设计 189

6.6 格构式压弯构件的设计 193

6.7 框架柱的柱脚 197

本章小结 199

复习思考题 199

第7章 钢屋架设计及实例 201

教学目标 201

7.1 屋盖结构的组成及应用 201

7.1.1 屋架形式 201

7.1.2 屋架尺寸要求 203

7.2 屋架结构分析 204

7.2.1 计算假定 204

7.2.2 节点荷载计算 204

7.2.3 屋架杆件内力计算方法 205

7.3 屋架杆件截面设计 206

7.3.1 屋架杆件计算长度计算 206

7.3.2 屋架杆件截面形式 207

7.3.3 垫板和节点板 208

7.3.4 屋架杆件的截面选择 208

7.3.5 屋架节点设计 209

7.4 屋盖支撑 214

7.4.1 屋盖支撑的类型和布置 215

7.4.2 支撑的截面选择和连接构造 216

7.4.3 檩条、拉条和撑杆 217

7.5 钢屋架施工图的绘制 218

7.5.1 施工图的主要内容 218

7.5.2 施工图的绘制方法 219

7.6 普通钢屋架设计实例 219

7.6.1 设计资料及屋架尺寸 219

7.6.2 支撑布置 219

7.6.3 荷载计算 220

7.6.4 杆件截面选择 221

7.6.5 节点设计 223

本章小结 228

复习思考题 229

第8章 钻井井架结构 230

教学目标 230

8.1 井架的功用与基本组成 230

8.1.1 井架的功用 230

8.1.2 井架的基本组成 230

8.1.3 井架的使用要求 231

8.2 井架的结构类型及基本参数 231

8.2.1 井架的结构类型 231

8.2.2 井架的基本参数 234

8.3 井架荷载计算 237

8.3.1 井架恒荷载计算 237

8.3.2 动荷载计算 238

8.3.3 井架荷载工况的确定 239

8.4 井架常用材料与结构设计 240

8.4.1 井架常用材料 240

8.4.2 井架结构 241

8.5 井架稳定性计算 243

8.5.1 力学模型的建立 243

8.5.2 井架的局部稳定性计算 247

8.5.3 井架的整体稳定性计算 247

本章小结 250

复习思考题 250

附录A 疲劳计算的构件和连接分类 251

附录B 钢结构连接强度的确定及焊接材料特性 254

附录C 钢材和连接的强度设计值 258

附录D 轴心受压构件的稳定系数 261

附录E 各种截面回转半径的近似值 264

附录F 钢材的规格及截面特性 265

附录G 梁的整体稳定系数 282

附录H 柱的计算长度系数 286

附录I 螺栓和锚栓规格 289

参考文献 290

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