建筑钢结构设计原理

“建筑钢结构设计原理”是土木工程专业的必修课程，本书是高等院校土木工程专业教材，依据《钢结构设计标准》（GB50017—2017），《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）以及《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—2015）等现行规范编写。内容包括：钢结构材料，轴心受力构件，受弯构件，拉弯和压弯构件，钢结构连接方法和节点设计，普通钢屋架设计等内容。书后列有附录，给出了钢结构设计所需的各种数据以及系数，仅供参考查用。为了便于学生对钢结构设计原理的学习和掌握，各章除列举了必要的设计例题外，章后还提供了大量的习题（选择、填空、简答以及计算）。本书内容丰富、系统、理论联系实际，可作为高等学校土木工程专业本科教材，也可供钢结构设计、制作和施工人员及有关技术人员参考使用。

前言
第1章绪论1
1.1钢结构的发展史1
1.2钢结构的特点3
1.3钢结构的分类和应用4
1.3.1按应用领域分类4
1.3.2按结构体系工作特点分类11
1.4钢结构的设计方法13
1.4.1概述13
1.4.2规范现行设计表达式15
1.5钢结构的发展16
习题20
第2章钢结构材料22
2.1钢材的破坏形式22
2.2钢材的生产22
2.2.1钢材的冶炼22
2.2.2钢材的组织构造和缺陷24
2.2.3钢材的加工25
2.3钢材的主要性能27
2.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能27
2.3.2钢材的其他性能28
2.3.3钢材在复杂应力状态下的屈服条件29
2.4影响钢材性能的主要因素30
2.4.1化学成分的影响30
2.4.2钢材的焊接性能31
2.4.3钢材的硬化32
2.4.4应力集中的影响32
2.4.5加载速度的影响33
2.4.6温度的影响34
2.4.7循环荷载的影响35
2.5建筑用钢的种类、规格和选用40
2.5.1钢材的种类40
2.5.2钢材的规格44
2.5.3钢材的选用45
习题47
建筑钢结构设计原理目录第3章轴心受力构件51
3.1轴心受力构件的应用51
3.2轴心受力构件的强度和刚度53
3.2.1轴心受力构件的强度53
3.2.2轴心受力构件的刚度55
3.3轴心受压构件的整体稳定57
3.3.1理想轴心受压构件的屈曲58
3.3.2实际轴心受压构件的整体稳定60
3.3.3轴心受压构件的整体稳定计算63
3.4轴心受压构件的局部稳定71
3.4.1均匀受压板件的屈曲71
3.4.2轴压构件板件的宽厚比72
3.4.3腹板屈曲后计算74
3.5实腹式轴心受压构件的设计75
3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式75
3.5.2实腹式轴心受压构件的截面设计75
3.6格构式轴心受压构件的设计80
3.6.1格构式轴心受压构件的常用截面形式80
3.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定80
3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计84
3.6.4格构式轴心受压构件的截面设计87
习题92
第4章受弯构件97
4.1受弯构件的形式和应用97
4.2梁的强度和刚度99
4.2.1梁的强度99
4.2.2梁的刚度103
4.3梁的整体稳定105
4.3.1梁整体稳定的概念105
4.3.2梁整体稳定的实用算法106
4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强梁整体稳定性的措施107
4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计110
4.4.1受弯构件局部稳定的概念110
4.4.2受压翼缘的局部稳定110
4.4.3腹板的局部稳定111
4.4.4加劲肋的构造和截面尺寸119
4.4.5支承加劲肋计算120
4.5组合梁考虑腹板屈曲后强度的设计123
4.5.1梁腹板屈曲后的抗剪承载力124
4.5.2梁腹板屈曲后的抗弯承载力125
4.5.3同时受弯和受剪的腹板126
4.5.4考虑腹板屈曲后强度的加劲肋设计127
4.6受弯构件的截面设计128
4.6.1型钢梁的设计128
4.6.2组合梁的设计132
习题139
第5章拉弯和压弯构件145
5.1概述145
5.2拉弯和压弯构件强度和刚度计算146
5.2.1拉弯和压弯构件的强度146
5.2.2拉弯和压弯构件的刚度149
5.3实腹式压弯构件的稳定150
5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定151
5.3.2实腹式单向压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定156
5.3.3双向弯曲实腹式压弯构件的整体稳定158
5.3.4实腹式压弯构件的局部稳定159
5.3.5压弯构件及框架柱的计算长度160
5.4实腹式压弯构件的截面设计163
5.4.1截面设计原则163
5.4.2截面设计步骤163
5.4.3构造要求163
5.5格构式压弯构件165
5.5.1强度计算166
5.5.2刚度计算166
5.5.3稳定计算166
5.5.4缀材计算和构造要求168
习题170
第6章钢结构连接方法和节点设计174
6.1钢结构的连接方法174
6.1.1焊接连接175
6.1.2螺栓连接179
6.1.3铆钉连接181
6.2焊缝连接的构造和计算181
6.2.1对接焊缝的构造与计算181
6.2.2角焊缝的构造和计算185
6.2.3斜角角焊缝和部分焊透的对接焊缝的计算205
6.2.4焊接残余应力和焊接变形206
6.3螺栓连接的构造和计算211
6.3.1普通螺栓连接的构造和计算211
6.3.2普通螺栓的受剪连接212
6.3.3普通螺栓的受拉连接218
6.3.4普通螺栓受剪力和拉力的联合作用223
6.3.5高强度螺栓连接的构造和计算224
6.4节点设计原则231
6.5次梁与主梁的连接232
6.5.1次梁与主梁铰接232
6.5.2次梁与主梁刚接233
6.6梁与柱的连接233
6.6.1梁与柱的铰接连接234
6.6.2梁与柱的刚接235
6.7柱头柱脚设计239
6.7.1整体式柱脚239
6.7.2分离式柱脚240
习题241
第7章普通钢屋架设计246
7.1屋架的选型及结构特点246
7.1.1屋架选型的原则246
7.1.2屋架的外形及结构特点246
7.2屋盖支撑体系247
7.2.1支撑的种类247
7.2.2支撑的作用248
7.2.3屋盖支撑的布置248
7.2.4屋盖支撑的形式和构造252
7.3普通钢屋架设计254
7.3.1钢屋架设计内容及步骤254
7.3.2钢屋架主要尺寸254
7.3.3屋架荷载计算与组合255
7.3.4内力计算258
7.3.5杆件设计260
7.3.6节点设计265
7.3.7钢屋架施工图273
7.4钢屋架设计实例274
7.4.1设计资料274
7.4.2屋架尺寸与布置275
7.4.3设计与计算276
习题286
附录288
附录A常用建筑结构体系288
附录B钢材和连接强度设计值289
附录C梁的整体稳定系数292
附录D轴心受压构件的稳定系数296
附录E柱的计算长度系数299
附录F结构或构件的变形容许值302
附录G疲劳计算的构件和连接分类305
附

钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快、基础费用省、工业化程度高、建筑造型美观等诸多优点，与其他结构相比还具有节能环保、可回收利用等优点。在发达国家，绝大多数商业、办公、娱乐、体育、展览等公共建筑以及广播电视通信建筑均为钢结构。我国实行改革开放政策以来，经济建设突飞猛进，钢结构也有了前所未有的发展。高层和超高层房屋、多层房屋、单层轻钢房屋、体育场馆、大跨度会议中心、大型客机检修库、自动化高架仓库、城市桥梁和大跨度公路桥梁、粮仓以及海上采油平台等许多已采用钢结构。可以预见，随着我国建筑市场的发展，钢结构势必在工程建设中得到越来越广泛的应用。
建筑钢结构设计原理是土木工程专业的必修课程，本书是高等院校土木工程专业教材，依据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）等现行规范编写。内容包括：钢结构材料、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件、钢结构连接方法和节点设计、普通钢屋架设计等。
本书根据编者多年的教学经历和实践经验编写，紧密结合规范，将规范规定内容引入教材，每个设计理论均有出处，教会学生应用规范解决问题。在本书的编写过程中力求理论结合实际，所有计算简图均来自工程实际，尽量配以工程照片，并给出三维立体图形，减小理解难度。书后列有附录，给出了钢结构设计所需的各种数据以及系数，仅供参考查用。为了便于学生对建筑钢结构设计原理的学习和掌握，各章除列举了必要的设计例题外，章后还提供了大量的习题（选择、填空、简答以及计算）。
本书内容丰富、系统、理论联系实际，可作为高等学校土木工程专业本科教材，也可供钢结构设计、制作和施工人员及有关技术人员参考使用。
全书共分7章：第1章绪论，由哈尔滨工业大学曹正罡编写；第2章钢结构材料，由哈尔滨学院高春编写；第3章轴心受力构件，由中国矿业大学李英杰编写；第4章受弯构件，由哈尔滨学院李琳编写；第5章拉弯和压弯构件，第6章钢结构连接方法和节点设计，第7章普通钢屋架设计，由哈尔滨学院何延宏编写。
由于编者水平有限，书中错谬之处在所难免，敬请广大读者批评指教。

编者