钢结构基本原理PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 钢结构的特点 1

1.2 钢结构的应用和发展 2

1.2.1 钢结构的应用 2

1.2.2 钢结构的发展 7

2 钢结构的材料 9

2.1 钢结构对钢材的要求 9

2.2 钢材的主要性能 9

2.2.1 钢材在单向均匀受拉时的工作性能 9

2.2.2 钢材在复杂应力作用下的工作性能 11

2.2.3 钢材在单轴反复应力作用下的工作性能 12

2.2.4 钢材的冷弯性能 12

2.2.5 钢材的冲击韧性 13

2.3 各种因素对钢材主要性能的影响 13

2.3.1 化学成分 13

2.3.2 冶金缺陷 14

2.3.3 钢材硬化 14

2.3.4 温度影响 15

2.3.5 应力集中 16

2.4 钢结构用钢材的种类和钢材规格 17

2.4.1 钢材的种类 17

2.4.2 钢材的选择 19

2.4.3 钢材的规格 21

3 钢结构的失效形式及设计计算方法 23

3.1 钢材的破坏形式 23

3.1.1 塑性破坏 23

3.1.2 脆断 23

3.2 钢结构的失效方式 24

3.2.1 强度不足 24

3.2.2 失稳 24

3.2.3 损伤累积及疲劳 24

3.2.4 刚度不足 25

3.3 概率极限状态设计法及设计表达式 25

3.3.1 极限状态 25

3.3.2 概率极限状态设计方法 26

3.3.3 设计表达式 29

3.4 容许应力法和疲劳计算 31

3.4.1 容许应力法 31

3.4.2 钢材疲劳的特点及其计算思路 32

3.4.3 正应力常幅疲劳的计算 35

3.4.4 剪应力常幅疲劳的计算 37

3.4.5 变幅疲劳和吊车梁的欠载效应系数 38

4 钢结构的连接 41

4.1 焊缝连接的基本知识 41

4.1.1 焊缝连接的特点 41

4.1.2 焊缝连接的形式 41

4.1.3 焊缝符号表示 43

4.1.4 焊缝施焊的位置 44

4.1.5 焊缝施焊的方法 44

4.1.6 焊缝缺陷及检验 45

4.2 角焊缝连接的设计 46

4.2.1 角焊缝的工作性能 46

4.2.2 直角角焊缝强度计算的基本公式 47

4.2.3 斜角角焊缝的计算 49

4.2.4 角焊缝的等级要求 50

4.2.5 角焊缝的构造要求 50

4.2.6 直角角焊缝连接计算的应用举例 52

4.3 对接焊缝连接的设计 61

4.3.1 焊透的对接焊缝连接设计 61

4.3.2 焊透的对接焊缝连接应用举例 62

4.3.3 部分焊透的对接焊缝连接设计 64

4.4 焊接残余应力和焊接变形 65

4.4.1 焊接残余应力的分类 65

4.4.2 焊接残余应力的影响 66

4.4.3 焊接变形的形式 67

4.4.4 减少焊接应力和焊接变形的方法 68

4.5 螺栓连接的基本知识 69

4.5.1 螺栓连接的形式及特点 69

4.5.2 螺栓的排列要求 71

4.5.3 螺栓连接的构造要求 73

4.5.4 螺栓的符号表示 73

4.6 普通螺栓连接的设计 73

4.6.1 螺栓抗剪的工作性能 73

4.6.2 普通螺栓的抗剪连接 74

4.6.3 普通螺栓的抗拉连接 76

4.6.4 普通螺栓受拉剪共同作用 77

4.6.5 普通螺栓连接计算的应用举例 77

4.7 高强度螺栓连接的设计 84

4.7.1 高强度螺栓的预拉力及抗滑移系数 84

4.7.2 高强度螺栓的抗剪连接 85

4.7.3 高强度螺栓的抗拉连接 86

4.7.4 高强度螺栓受拉剪共同作用 87

4.7.5 单个螺栓连接承载力设计值公式汇总 88

4.7.6 高强度螺栓连接计算的应用举例 89

习题 93

5 钢结构的稳定 96

5.1 受压构件的弯曲失稳 96

5.1.1 理想轴心受压构件的弯曲屈曲 96

5.1.2 初始缺陷对压杆稳定的影响 100

5.1.3 轴心压杆的极限承载力 107

5.1.4 压弯构件弯矩作用平面内的稳定 109

5.1.5 杆端约束对压杆稳定的影响——计算长度 113

5.2 构件的扭转应力 114

5.2.1 概述 114

5.2.2 等截面构件的自由扭转 116

5.2.3 构件的约束扭转 118

5.3 构件的弯扭屈曲 123

5.3.1 受弯构件（梁）的侧向弯扭屈曲 123

5.3.2 轴心压杆的扭转屈曲和弯扭屈曲 127

5.3.3 双轴对称截面压弯构件弯矩作用平面外的稳定 132

5.4 矩形薄板的屈曲 134

5.4.1 薄板屈曲的平衡方程 134

5.4.2 荷载作用于中面的薄板临界荷载 134

5.4.3 各种边缘荷载共同作用下的薄板稳定 139

5.4.4 薄板的屈曲后强度 141

习题 145

6 轴心受力构件 147

6.1 轴心受力构件的特点和截面形式 147

6.2 轴心受力构件的强度和刚度计算 148

6.2.1 强度计算 148

6.2.2 刚度计算 152

6.2.3 轴心拉杆的计算 153

6.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定 155

6.3.1 轴心受压构件的多柱子曲线 155

6.3.2 实腹式轴心受压构件整体稳定的计算 158

6.4 格构式轴心受压构件的整体稳定 163

6.4.1 格构式轴心受压构件的组成及应用 163

6.4.2 格构式轴心受压构件的整体稳定性 163

6.4.3 格构柱分肢的稳定性 166

6.4.4 缀材及其连接的计算 166

6.5 轴心受压构件的局部稳定 172

6.5.1 板件的局部稳定性 172

6.5.2 轴心受压构件组成板件的容许宽厚比 172

6.5.3 腹板屈曲后强度的利用 174

习题 176

7 受弯构件 178

7.1 受弯构件的类型和应用 178

7.1.1 实腹式受弯构件——梁 178

7.1.2 格构式受弯构件——桁架 180

7.2 梁的强度和刚度 181

7.2.1 梁的抗弯强度 181

7.2.2 梁的抗剪强度 186

7.2.3 梁的局部承压强度 187

7.2.4 梁在复杂应力条件下的折算应力 188

7.2.5 梁的刚度 190

7.3 梁的整体稳定 191

7.3.1 梁整体稳定的概念 191

7.3.2 梁整体稳定的保证 192

7.3.3 梁整体稳定的计算方法 193

7.4 梁的局部稳定 196

7.4.1 受压翼缘的局部稳定 197

7.4.2 腹板的局部稳定 198

7.4.3 加劲肋的构造和截面尺寸 204

7.4.4 支承加劲肋的计算 205

7.5 考虑腹板屈曲后强度的梁设计 206

7.5.1 腹板屈曲后的抗剪承载力Vu 206

7.5.2 腹板屈曲后的抗弯承载力Meu 206

7.5.3 考虑腹板屈曲后强度梁的承载力 207

7.5.4 考虑腹板屈曲后强度的梁的加劲肋设计 208

习题 213

8 拉弯和压弯构件 215

8.1 拉弯和压弯构件简介 215

8.2 拉弯和压弯构件的强度和刚度 216

8.2.1 强度计算 216

8.2.2 刚度计算 219

8.3 实腹式压弯构件的整体稳定 220

8.3.1 单向弯曲实腹式压弯构件的整体稳定 220

8.3.2 双向弯曲实腹式压弯构件的整体稳定 224

8.4 格构式压弯构件的整体稳定 226

8.4.1 单向弯曲格构式压弯构件的整体稳定 226

8.4.2 双向弯曲格构式压弯构件的整体稳定 227

8.4.3 缀材的计算 228

8.5 压弯构件的局部稳定和屈曲后强度 233

8.5.1 翼缘和腹板的宽厚比 233

8.5.2 考虑腹板屈曲后强度的构件设计 233

习题 235

附录1 钢材和连接的强度设计值 236

附录2 受弯构件的挠度容许值 239

附录3 梁的整体稳定系数 240

附3.1 等截面焊接工字形和轧制H型钢简支梁 240

附3.2 轧制普通工字钢简支梁 242

附3.3 轧制槽钢简支梁 242

附3.4 双轴对称工字形等截面悬臂梁 242

附3.5 受弯构件整体稳定系数的近似计算 243

附录4 轴心受压构件的稳定系数 244

附4.1 a类截面轴心受压构件的稳定系数 244

附4.2 b类截面轴心受压构件的稳定系数 245

附4.3 c类截面轴心受压构件的稳定系数 246

附4.4 d类截面轴心受压构件的稳定系数 247

附4.5 轴心受压构件稳定系数的计算公式 247

附录5 疲劳计算的构件和连接分类 249

附5.1 非焊接的构件和连接分类 249

附5.2 纵向传力焊缝的构件和连接分类 250

附5.3 横向传力焊缝的构件和连接分类 251

附5.4 非传力焊缝的构件和连接分类 253

附5.5 钢管截面的构件和连接分类 254

附5.6 剪应力作用下的构件和连接分类 256

附录6 型钢表 257

附6.1 普通工字钢 257

附6.2 热轧H型钢 258

附6.3 部分T型钢 261

附6.4 普通槽钢 263

附6.5 等边角钢 264

附6.6 不等边角钢 266

附6.7 热轧无缝钢管 268

附6.8 电焊钢管 271

附录7 螺栓和锚栓规格 273

参考文献 274