钢结构设计方法PDF电子书下载

第一篇 钢结构设计方法总论 2

第1章 钢结构设计方法总论 2

1.1 第1层次的设计方法：安全度的考虑 2

1.1.1 可靠度问题 2

1.1.2 荷载组合 3

1.2 第二层次的分析方法：内力分析方法 4

1.2.1 各种分析方法简介 4

1.2.2 为什么要发展二阶分析方法 5

1.3 第三层次的设计方法：截面和构件的设计 6

1.3.1 四类截面的定义 6

1.3.2 四类截面的定量指标 7

1.3.3 不同类别截面的应用 9

1.4 各个层次设计方法的配套 9

1.5 机构控制设计法（能力设计法） 10

1.6 关于目前广泛采用的E-P设计法的一个评论 13

1.7 关于塑性设计方法和弯矩调幅法 14

1.8 钢结构采用弯矩调幅法 16

1.9 关于一阶弹性分析和二阶弹性分析 17

1.10 如何看待屈曲分析得到的弹性临界荷载 18

1.11 如何看待假想荷载法？ 20

1.12 钢结构设计中的两种刚度验算：长细比与挠度和侧移验算 21

参考文献 22

第2章 框架稳定设计方法的发展 23

2.1 传统的计算长度系数法——框架柱稳定性设计的方法 23

2.2 为什么计算长度系数法能够应用于框架柱的稳定设计 24

2.3 框架有侧移失稳——一个简单的判定准则 24

2.4 同层各柱的相互作用——修正计算长度系数法及其困难 25

2.5 框架整体屈曲分析方法应用于设计——一种可能被误用的方法 27

2.6 层与层的相互作用——三层或二层模型 28

2.7 基于层整体弹塑性失稳的框架稳定系数 29

2.8 按照整层失稳模式的稳定性设计建议 30

2.9 对建议的说明和一个算例 33

2.10 框架柱无侧移失稳与框架层整体有侧移失稳的相互作用 34

参考文献 35

第3章 结构和框架的分类及稳定性计算 36

3.1 框架分类1：强支撑框架和弱支撑框架、纯框架 36

3.2 框架分类2：有侧移框架和无侧移框架 37

3.3 支撑架的分类 37

3.4 结构分类：侧移不敏感结构和侧移敏感结构 38

3.5 关于线性分析和二阶分析及其稳定性计算 40

3.6 内力采用线性弹性分析时框架柱的计算长度系数 44

3.7 强支撑框架的判定准则 45

3.8 弱支撑框架柱的计算长度系数 47

3.9 弹塑性非线性分析作为设计工具的规定 49

3.10 双重抗侧力结构中框架柱稳定算例 52

3.10.1 剪切型支撑架算例 52

3.10.2 弯曲型支撑架算例 54

参考文献 58

第4章 钢结构抗震设计漫谈 60

4.1 弹性结构对地震的反应及其设计采用的地震力 60

4.1.1 结构设计采用的地震力 60

4.1.2 弹性加速度反应谱——单一的设计要求 60

4.1.3 三水准设防目标——三种地震作用 61

4.1.4 为什么不按照弹性反应要求对结构进行设计 63

4.2 结构的弹塑性地震反应及其设计目标 63

4.2.1 结构的弹塑性地震反应分析 63

4.2.2 对弹塑性结构设计的双重要求：延性和承载力及其两者之间的妥协 64

4.3 国际上两种地震力理论 64

4.3.1 小震弹性地震力理论及其背后隐藏的实质 64

4.3.2 承载力抗震调整系数γRE的物理意义及其对延性钢结构的排斥 65

4.3.3 延性地震力理论 67

4.3.4 能力谱方法及其与延性地震力理论的联系 71

4.3.5 地震力的社会政治因素 72

4.3.6 欧美日的结构影响系数中究竟包含了哪些因素？ 72

4.4 对层间侧移的限值如何影响结构实际承受的地震力？ 73

4.5 耗能能力——客观地认识其作用 74

4.5.1 地震输入一个结构的能量是一定的吗？ 74

4.5.2 在地震中具有决定性作用的是耗能能力还是延性？ 75

4.5.3 对欧美日一些强调延性却不一定强调耗能能力的抗震设计规定的理解 76

4.6 阻尼、后期刚度、滞回曲线的形状、二阶效应和多自由度等对结构抗震性能的影响 78

4.6.1 阻尼的影响 78

4.6.2 后期刚度的影响 78

4.6.3 滞回曲线形状的影响 79

4.6.4 二阶效应的影响 79

4.6.5 多自由度的影响 80

4.7 延性好的钢结构在什么时候实际上延性是不好的？ 80

4.7.1 放大支撑力的设计 80

4.7.2 对“保险丝”构件提出过高的要求 81

4.7.3 抵抗水平地震力的构件承担了竖向荷载 81

4.7.4 框架柱轴压比、长细比和宽厚比过大 82

4.8 中震（大震）下形成破坏机构，各种结构的稳定性如何保证？ 83

4.9 抗震设计的荷载组合及其验算公式 83

4.9.1 合理的地震作用：我国的结构影响系数应该包含哪些因素？ 83

4.9.2 抗震可靠度问题：设计验算公式的推导 84

4.9.3 动力弹塑性分析决定的地震力，其效应为什么能够与恒活荷载效应线性组合？ 85

4.10 当前对不同设防烈度采用不同的长细比、宽厚比限值是否合理 86

参考文献 87

第5章 与抗震设计有关的结构和构件的分类及结构影响系数 89

5.1 引言 89

5.2 构件和板件的分类 90

5.2.1 板件的分类 90

5.2.2 柱的分类 92

5.2.3 梁的分类 93

5.3 抗侧力构件的分类 94

5.4 结构影响系数C 98

5.4.1 结构影响系数和荷载组合 98

5.4.2 结构影响系数建议值 99

5.5 强柱弱支撑验算要求 103

参考文献 104

第6章 梁柱连接节点的分类及其设计计算 105

6.1 梁柱半刚性连接对于框架线性和非线性性能的影响 105

6.2 梁柱连接节点的分类 107

6.2.1 梁柱连接基于刚度的分类 107

6.2.2 梁柱连接基于强度和变形能力的分类 109

6.2.3 梁柱连接的综合分类 109

6.3 梁柱节点部位的设计 110

6.3.1 梁柱节点部位横向加劲肋的设置和设计 111

6.3.2 梁柱连接节点域的设计计算 112

6.3.3 两种工艺孔 113

6.4 各种节点设计方法 114

6.4.1 改进的栓焊混合梁柱连接节点 114

6.4.2 全焊接梁柱连接的设计规定 117

6.4.3 自由翼缘节点 118

6.4.4 外伸端板螺栓连接节点设计方法 119

6.4.5 矩形钢管（混凝土）柱的横隔板贯通式梁柱连接节点 125

参考文献 127

第7章 钢柱脚锚栓的设计方法 128

7.1 锚栓的类型 128

7.2 国内外对锚栓研究的概况 129

7.2.1 锚栓仅受拉力情况 129

7.2.2 锚栓仅受剪力情况 131

7.2.3 锚栓既受拉力又受剪力情况 132

7.3 锚栓抗剪的计算方法 132

7.4 锚栓抗拉和抗剪计算方法 134

7.5 单个螺栓承载力总结 135

7.6 锚栓内力的计算 137

7.6.1 各种计算方法介绍 137

7.6.2 两个例子 140

7.6.3 对各种方法的评论 142

7.6.4 柱脚底板厚度的确定 142

7.7 基于极限状态的柱脚设计方法 143

7.8 外包式柱脚设计 144

7.8.1 外包式柱脚及其传力分析 144

7.8.2 外包式柱脚中轴力的传递 147

7.8.3 外包式柱脚的设计方法 149

7.9 埋入式钢柱脚的传力分析与设计 152

7.9.1 中柱的埋入式柱脚 152

7.9.2 边柱和角柱：抵抗水平冲切 153

7.9.3 基础竖向冲切不够的处理 154

参考文献 155

第二篇 钢—混凝土组合梁基本理论及其设计方法第8章 考虑组合面滑移影响的钢—混凝土组合梁弯曲理论 158

8.1 考虑界面滑移下的挠度计算研究 158

8.1.1 对于滑移影响的研究概述 158

8.1.2 栓钉抗滑移刚度的确定 159

8.2 考虑滑移影响的组合梁弯曲理论 162

8.2.1 基本假设 162

8.2.2 静力法的平衡微分方程及其边界条件 163

8.2.3 能量法 166

8.2.4 简支梁情况下的解 168

8.2.5 其他边界条件下的解 170

8.3 挠度放大系数和截面抗弯刚度折减系数 172

8.3.1 《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式存在的问题 172

8.3.2 考虑界面滑移影响的简支梁挠度放大系数 172

8.3.3 考虑界面滑移影响的简支梁截面抗弯刚度（仅计算挠度用） 173

8.3.4 与规范公式的对比 174

8.3.5 非简支边界条件下的应用 175

8.3.6 一个完全组合塑性设计简支梁的变形算例及其评论 175

参考文献 176

第9章 钢与混凝土简支组合梁的设计计算 178

9.1 基本设计规定 178

9.1.1 钢—混凝土组合梁的适用范围 178

9.1.2 钢材设计指标f和混凝土设计指标fc 178

9.1.3 混凝土楼板参与组合梁共同工作的有效宽度—简支梁 179

9.1.4 混凝土楼板参与组合梁共同工作的有效宽度—连续梁 180

9.1.5 参加组合梁工作的混凝土楼板的高度 181

9.1.6 一个栓钉的承载力 181

9.1.7 钢梁截面宽厚比的规定 183

9.1.8 荷载组合 184

9.2 简支组合梁的分类和设计计算内容 184

9.2.1 自重组合梁和非自重组合梁 184

9.2.2 完全抗剪组合梁和非完全抗剪组合梁 185

9.2.3 简支组合梁设计选项及其计算内容 185

9.3 正弯矩截面承载力计算：弹性设计 186

9.3.1 截面性质 186

9.3.2 考虑滑移影响以后的组合梁截面折算抗弯刚度 187

9.3.3 荷载类别，内力记号 188

9.3.4 非自重组合梁施工阶段的验算（弹性设计和塑性设计均适用） 189

9.3.5 自重组合梁（施工阶段下部有支撑）的承载力和变形计算 190

9.3.6 非自重组合梁承载力和变形计算 190

9.3.7 栓钉数量计算 191

9.3.8 混凝土楼板纵向抗剪计算 192

9.4 简支组合梁的塑性设计 194

9.4.1 完全组合梁正弯矩截面承载力计算：塑性设计 194

9.4.2 非完全组合梁正弯矩截面承载力计算：塑性设计 194

9.4.3 组合梁的抗剪承载力 195

9.4.4 栓钉数量的计算 195

9.4.5 使用阶段的挠度计算及应力验算 195

9.4.6 混凝土楼板纵向抗剪计算 196

参考文献 196

第10章 钢与混凝土连续组合梁的设计计算 197

10.1 钢—混凝土连续组合梁的内力分析方法 197

10.1.1 由混凝土开裂和钢材塑性变形引起的两种内力重分布 197

10.1.2 两种弹性分析计算模型：等截面模型和变截面模型 198

10.1.3 塑性分析方法：边跨和中间跨 199

10.1.4 塑性分析方法应用条件 201

10.1.5 分析方法总结 201

10.2 连续组合梁的弹性设计 202

10.2.1 连续组合梁的约定 202

10.2.2 连续非自重组合梁施工阶段的验算（弹性设计和塑性设计均适用） 202

10.2.3 连续自重组合梁承载力和变形计算 203

10.2.4 连续非自重组合梁承载力和变形计算 204

10.2.5 自重组合和非自重组合连续梁的栓钉计算 205

10.2.6 楼板纵向抗剪计算 206

10.3 连续组合梁的塑性设计 206

10.3.1 连续自重和非自重完全组合梁的强度计算 206

10.3.2 非完全组合梁正弯矩截面承载力计算 207

10.3.3 栓钉数量的计算 207

10.3.4 正负弯矩区混凝土楼板纵向抗剪计算 207

10.3.5 使用阶段的挠度计算和应力验算 208

10.4 楼板抗裂计算和构造要求 210

10.4.1 使用环境分类和裂缝宽度限值 210

10.4.2 裂缝宽度计算 211

10.4.3 最小配筋要求 211

10.4.4 抗裂配筋要求 212

10.5 框架主梁设计成组合梁要注意的事项 212

10.5.1 框架主梁采用钢—混凝土组合梁的优点 212

10.5.2 框架主梁采用钢—混凝土组合梁的技术措施 212

参考文献 216

第11章 楼板和人行天桥自振频率和舒适度的控制 217

11.1 引言 217

11.2 楼盖振动加速度限制 218

11.3 楼盖振动模型 219

11.4 人行走引起的轻型框架结构楼盖的振动 220

11.5 人行走引起的钢—混凝土组合楼盖结构振动 223

11.6 人们有节奏运动引起的楼盖结构振动 228

11.7 楼盖振动的计算机分析 231

参考文献 232

第12章 连续组合梁算例 233

12.1 非自重组合三跨连续梁弹性设计 233

一、设计资料 233

二、设计计算 234

三、按照变截面连续梁模型得到的弯矩分布 248

四、点评 252

12.2 非自重组合连续梁塑性设计 252

一、设计资料 252

二、设计计算 252

三、点评 269

第三篇 钢结构配套新技术与新方法 272

第13章 自承式钢模板系统性能试验和设计方法研究 272

13.1 钢筋桁架自承式模板楼板及其优点 272

13.2 试验研究介绍 273

13.2.1 试件和试验装置 273

13.2.2 试验装置和加载方案 274

13.3 试验结果及分析 275

13.3.1 施工阶段的试验 275

13.3.2 材料性质试验 277

13.3.3 正常使用阶段的试验 277

13.4 试验结论、设计建议 279

13.4.1 施工阶段 279

13.4.2 使用阶段工作性能和极限承载力 279

13.5 钢筋桁架自承式模板楼板的设计和构造要求 280

13.5.1 钢筋桁架楼板的长度 280

13.5.2 焊点的承载力 280

13.5.3 钢筋桁架混凝土楼板设计 280

参考文献 284

第14章 嵌套连接冷弯斜卷边Z形连续檩条的抗弯性能试验研究 285

14.1 引言 285

14.2 试验概况及试验装置 286

14.2.1 搭接段的极限承载能力试验 287

14.2.2 搭接段刚度试验 288

14.3 试验结果及分析 289

14.3.1 材性试验 289

14.3.2 极限承载能力试验 289

14.3.3 搭接段刚度试验 292

14.4 结论与设计建议 293

参考文献 294

第15章 大跨度组合桁架楼盖结构体系 295

15.1 “三得”楼盖结构体系简介 295

15.2 设计计算方法 297

15.2.1 桁架各杆件截面的验算 297

15.2.2 连接的计算 299

15.2.3 挠度的计算 301

15.2.4 楼面结构的自振频率计算 303

15.2.5 楼板的强度和挠度计算 303

第16章 两跨连续吊车梁设计应用条件、方法和程序 306

16.1 引言 306

16.2 连续吊车梁的应用条件 306

16.3 有限元法两跨连续吊车梁内力分析 307

16.4 两跨连续吊车梁的弹性稳定分析 308

16.4.1 方法简述 308

16.4.2 直接采用有限元方法进行临界弯矩计算的方法 308

16.4.3 程序的实施和实现 311

16.4.4 吊车梁的水平隅撑 312

16.5 验算内容介绍 312

16.6 两跨连续吊车梁经济性分析 313

16.7 采用连续吊车梁时门式刚架设计要点 313

16.8 基础沉降对吊车梁和框架柱影响的定量分析 314

16.8.1 对吊车梁的影响分析及其设计要求 314

16.8.2 对柱的影响分析及其设计要求 315

16.9 节点和加劲肋设计（仅作参考） 315

第17章 钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的设计 317

17.1 引言 317

17.2 竖缝剪力墙肢的设计分析 318

17.3 竖缝剪力墙承受竖向荷载的问题 323

17.4 竖缝剪力墙和钢梁的连接件的设计要求 323

17.5 梁腹板受挤压屈曲计算 324

17.6 竖缝墙内预埋钢板设计要求 326

17.7 内力计算模型：壁式框架模型和等效剪切板模型 326

17.8 构造要求 329

17.9 弹塑性分析采用的墙板骨架曲线（V-u曲线） 330

参考文献 331