钢结构设计原理

为适应当前钢结构的发展和高等学校土木工程专业本科生培养的需要，按照高等学校土木工程学科专业指导委员会编制的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》中针对“钢结构基本原理”课程的核心知识单元和知识点的要求，以新版《钢结构设计标准》为重要依据，补充了部分现代钢结构案例，融入了新颖的结构设计思想，*终形成了本书。

全书共分6章，主要内容包括绪论、钢结构的材料、钢结构的连接、轴心受力构件的设计、受弯构件的设计、拉弯和压弯构件的设计。为了便于教学使用，本书除在各章编入相应的例题外，还在各章后列出了反映相应重点概念和计算方法的思考题和习题。

本书可作为高等学校土木工程专业学生的课程教材，也可作为土建工程技术人员的继续教育教材。

前言

第1章绪论1

本章导读1

11钢结构的主要特点1

12钢结构的应用及发展2

13钢结构的主要破坏形式11

14本课程的任务和特点12

思考题14

第2章钢结构的材料15

本章导读15

21钢结构对材料的要求15

22钢材的主要性能16

23影响钢材性能的主要因素20

24钢材的种类和规格26

25钢结构用钢材的选择30

思考题31

习题32

第3章钢结构的连接33

本章导读33

31钢结构的连接方法和特点33

32焊缝连接的设计规定、形式和焊缝的质量等级35

33对接焊缝的构造要求和计算43

34角焊缝的构造要求和计算50

35焊接残余应力和焊接残余变形69

36螺栓连接的排列和构造要求74

37普通螺栓连接的工作性能和计算79

38高强度螺栓连接的工作性能和计算93

39混合连接104

思考题107

习题108

第4章轴心受力构件的设计113

本章导读113

41概述113

42轴心受拉构件的受力性能和计算115

43轴心受压构件的计算118

44实腹式轴心受压构件的截面设计144

45格构式轴心受压构件的截面设计149

思考题160

习题161

第5章受弯构件的设计163

本章导读163

51概述163

52梁的强度166

53梁的刚度172

54梁的整体稳定173

55梁的局部稳定186

56型钢梁的设计200

57组合梁的设计206

58考虑腹板屈曲后强度的组合梁承载力
计算212

思考题221

习题221

第6章拉弯和压弯构件的设计224

本章导读224

61概述224

62拉弯和压弯构件的强度225

63拉弯和压弯构件的刚度227

64实腹式压弯构件的整体稳定228

65实腹式压弯构件的局部稳定238

66实腹式压弯构件的设计241

67格构式压弯构件的计算244

思考题250

习题250

附录253

附录1钢材和连接强度指标253

附录2螺栓和锚栓规格256

附录3轴心受压构件的稳定系数257

附录4各种截面回转半径的近似值259

附录5受弯构件的挠度容许值260

附录6梁的整体稳定系数261

附录7型钢表263

参考文献281

随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构建筑发展十分迅速。钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，符合可持续发展要求，已被住建部列为重点推广项目。我国钢结构发展成绩喜人，钢结构建筑逐渐成为城市的重要建筑。钢结构建筑的结构形式不仅美观，而且力求以最小的单位面积承载最大的力，这里涉及结构、材料、安装等诸多因素。

为适应当前钢结构的发展和高等学校土木工程专业本科生培养的需要，按照高等学校土木工程学科专业指导委员会编制的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》中针对“钢结构基本原理”课程的核心知识单元和知识点的要求，以新版《钢结构设计标准》为重要依据，补充了部分现代钢结构案例，融入了新颖的结构设计思想，最终形成了本书。全书共分6章，主要内容有：绪论、钢结构的材料、钢结构的连接、轴心受力构件的设计、受弯构件的设计、拉弯和压弯构件的设计。为了便于教学使用，本书除在各章中编入相应的例题外，还在各章后列出了反映相应重点概念和计算方法的思考题和习题。

本书为河南省高等学校“专业综合改革试点”项目：土木工程（河南省教育厅，教高〔2012〕859号）的教研成果，并被列入河南省高等教育“十二五”规划教材计划（河南省教育厅，教高〔2015〕1027 号）。

本书由河南省土木工程结构类课程教学团队的“钢结构设计原理”课程主讲教师曲福来教授、王慧副教授、李长永副教授、赵顺波教授共同编著，由团队负责人赵顺波教授审核定稿，经河南省普通高等学校教材建设指导委员会审定，可作为土木工程专业学生“钢结构设计原理”课程的教材，也可作为土建工程技术人员的继续教育教材。

本书编写过程中参考了国内同行的著作、教材和论文资料，在此谨致谢忱。由于编者水平所限，本教材之中不妥之处，恳请读者批评指正。

编者