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第一篇 钢结构设计的基本规定与计算2

第一章 材料的选用2

第一节 钢材的分类2

第二节 钢材的技术标准5

一 承重结构所用钢材的技术标准5

二 连接材料的技术标准8

第三节 材料的选用11

一 结构材料的选用11

二 连接材料的选用11

三 选材的变通方法14

第一节 一般规定16

第二章 计算的基本规定16

第二节 材料的计算指标17

一 钢材的分组尺寸及其物理性能17

二 容许应力和容许应力的折减系数17

三 疲劳容许应力19

四 结构变形的规定28

第三章 基本构件的计算30

第一节 受弯构件30

一 受弯构件的强度计算30

二 梁的整体稳定31

三 梁的局部稳定32

四 梁按塑性变形发展的强度计算35

五 梁的挠度36

第二节 轴心受力和偏心受力构件38

一 轴心受拉和轴心受压构件38

二 偏心受拉和偏心受压构件40

三 受压构件的局部稳定46

第三节 构件的计算长度和容许长细比47

一 构件的计算长度47

二 构件长细比的计算49

三 构件的容许长细比55

第四章 连接56

第一节 焊接连接56

一 焊接连接的形式56

二 对接焊缝和贴角焊缝的连接计算57

三 角钢与钢板、圆钢与钢板、圆钢与圆钢之间的贴角焊缝的连接计算60

四 焊缝连接的构造要求62

第二节 铆钉连接、普通螺栓连接和高强螺栓连接63

一 铆钉连接和普通螺栓连接的特点63

二 铆钉连接和普通螺栓连接计算65

三 高强螺栓连接69

四 螺栓（普通螺栓、高强螺栓）连接和铆钉连接的构造要求71

第三节 拼接连接72

一 钢材的工厂焊接拼接72

二 梁的安装拼接75

第二节 普通钢屋架78

第一节 概要78

一 设计的基本原则78

第五章 屋盖结构78

第二篇 单层厂房钢结构设计78

二 计算荷载83

三 内力分析和组合84

四 杆件截面选择86

五 节点构造和计算92

第三节 轻型钢屋架108

一 轻型钢屋架的特点及其形式108

二 设计的一般规定110

三 杆件截面选择112

四 节点构造和计算112

一 形式、尺寸与一般要求116

第四节 托架116

二 托架的计算118

三 托架的连接构造119

第五节 天窗架122

一 形式与尺寸122

二 杆件内力计算123

三 杆件截面选择125

四 节点构造126

第六节 屋盖结构支撑127

一 基本要求127

二 屋架横向支撑的设置129

三 屋架纵向支撑的设置133

四 屋架垂直支撑和水平系杆的设置135

五 天窗架支撑的设置137

六 屋盖结构支撑的设计138

七 支撑的连接140

第七节 檩条142

一 基本要求142

二 实腹式檩条的计算145

三 桁架式檩条的计算149

四 檩条节点构造152

第六章 吊车梁154

第一节 吊车梁系统的组成和类型154

第二节 设计的基本要求156

一 一般要求156

二 荷载和计算157

（一）内力计算160

第三节 实腹式吊车梁160

一 焊接实腹式工字形吊车梁160

（二）截面选择163

（三）强度计算165

（四）稳定性计算167

（五）挠度计算172

（六）连接和构造172

（七）焊接吊车梁的制作注意事项174

二 铆接实腹式工字形吊车梁175

（一）截面选择175

（二）强度计算176

（三）稳定性和挠度计算177

（四）连接和构造178

一 一般说明182

第四节 桁架式吊车梁182

二 设计的一般规定183

三 内力计算184

四 杆件计算和挠度计算189

五 构造及连接节点191

第五节 制动结构195

一 设计的一般要求195

二 制动结构的强度和稳定性计算及挠度计算196

三 连接和构造200

第六节 辅助桁架及支撑系统202

一 一般要求202

二 计算和构造204

第七节 吊车梁与柱子的连接计算及构造205

第八节 撑杆式吊车梁210

一 适用范围及设计计算210

二 节点构造及其它212

第九节 吊车轨道和车挡214

一 轨道的种类、应用及其与吊车梁的固定214

二 轨道的拼接接头216

三 车挡的型式、构造和计算217

第十节 悬挂式吊车梁219

一 适用范围和设计要点219

二 连接与构造221

一 焊接实腹式工字形吊车梁截面选择表222

二 轨道梁的承载能力表222

第十一节 焊接实腹式工字形吊车梁截面选择表及轨道梁的承载能力表222

第七章 柱子235

第一节 设计的一般要求236

一 柱网布置及温度伸缩缝的设置237

（一）柱网布置及排架主要尺寸的确定237

（二）温度伸缩缝的设置240

二 柱子类型241

三 柱子的截面形式244

四 柱肩梁和支承牛腿的形式245

五 柱脚形式及安装要求247

第二节 柱子的计算及构造249

一 柱子的计算高度和容许长细比249

（一）柱向的截面计算253

二 柱子截面尺寸的选择253

三 阶表柱的截面计算及构造要求253

（二）柱向的构造要求261

（三）缀条的计算及连接263

（四）人孔的构造及计算265

四 柱肩梁的构造及计算267

五 牛腿的构造及计算275

六 柱脚的构造及计算277

七 组合柱、等截面柱和分离式柱的构造及计算特点286

第三节 柱间支撑288

一 柱间支撑的作用和形式288

二 柱间支撑的布置原则290

三 柱间支撑的截面形式和计算291

四 柱间支撑的构造及其连接296

第四节 厂房纵向刚度和温度应力计算299

一 纵身刚度计算299

二 纵身温度应力计算300

第八章 墙架304

第一节 一般说明304

一 围护墙的分类304

二 墙架构件的形式305

第二节 墙架结构布置306

一 纵墙墙架布置306

（一）墙板、砖墙的墙架布置306

（二）轻质围护墙的墙架布置308

二 山墙墙架布置310

三 厂房墙面有大门洞时的墙架布置313

第三节 墙架构件的计算316

一 墙架柱的计算316

二 抗风桁架的计算319

三 门架的计算320

四 轻质墙的横梁及其拉条的计算320

第四节 墙架的连接节点构造321

一 墙架柱与基础、吊车梁辅助桁架、托架和屋架的连接321

二 墙梁、圈梁和墙板与墙架柱和厂房排架柱的连接325

三 墙架横梁与墙架柱和厂房排架柱的连接326

四 抗风桁架、门架、墙架柱等构件的相互连接327

第九章 工作平台330

第一节 一般说明330

一 平台铺板的计算332

第二节 平台结构构件的计算332

（一）型钢梁的计算335

二 平台梁的计算335

（二）焊接组合工字形截面梁的计算336

三 平台柱的计算337

（一）轴心受压柱的计算338

（二）偏心受压柱的计算340

（三）平台柱的柱脚计算341

（四）平台柱的柱间支撑计算341

第三节 平台结构的节点构造和计算特点342

一 铺板的构造342

二 平台梁的节点构造及其计算特点342

三 平台梁与柱的连接节点构造及其计算特点345

第二节 刚接排架的计算简图348

第十章 刚接排架计算348

第一节 概要348

第三节 排架尺寸的规定352

一 排架的计算跨度352

二 排架的计算高度352

第四节 横梁惯性矩及排架柱截面的假定353

一 横梁惯性矩的假定353

二 排架柱截面尺寸的假定353

第五节 刚接排架的计算荷载354

第六节 刚接排架的内力计算357

一 一般说明357

二 计算的一般假定及内力符号的规定357

（一）横梁为无限刚度的单跨或等高多跨刚接排架、在水平荷载作用下的内力计算358

三 几种常见刚接排架的内力计算358

（二）横梁为无限刚度的高低跨刚接排架，当低跨横梁与高跨柱子的连接为刚接时，在水平荷载作用下的内力计算363

（三）横梁为无限刚度的高低跨刚接排架，当低跨横梁与高跨柱子的连接为铰接时，在水平荷载作用下的内力计算373

（四）横梁为有限刚度的刚接排架，在水平荷载作用下的内力计算384

（五）刚接排架在屋而竖向荷载作用下的内力计算398

四 当排架各列柱距不等，某列柱有“抽柱”时的排架内力计算405

第七节 排架的内力组合408

一 组合原则408

二 组合的选择409

第八节 刚接排架空间工作的计算411

一 一般说明411

二 排架空间工作的计算411

第九节 厂房横向刚度计算422

第十一章 钢结构的制造、运输、安装和防绣426

第一节 钢结构的制造426

一 钢结构制造的特点和工艺流程426

二 钢结构制造对设计的基本要求426

三 钢材的备料和代用428

四 结构的放样和起？428

五 零件加工和构件组装及制造的容许偏差428

六 钢结构的焊接429

七 钢结构制造操作的空间要求440

第二节 运输和安装443

一 运输和安装单元的划分和装载限界443

二 钢结构安装对设计的基本要求444

三 钢结构安装应注意的问题及安装的容许偏差445

四 高强螺栓的施工449

第三节 钢结构的防绣452

一 钢结构防绣的重要性452

二 钢结构的涂料防绣458

三 涂料的施工与维护459

第十二章 设计计算例题461

第一节 连接计算461

［例12-1］轧制工字钢梁的焊接拼接接头计算461

［例12-2］工字形截面铆接梁的拼接接头计算463

［例12-3］工字形截面焊接梁采用高强螺栓连接的拼接接头计算466

［例12-4］高强螺栓群同时承受磨擦面间的剪切和螺栓轴线方向外拉力的连接计算468

［例12-5］三角形层架计算470

第二节 构件计算470

［例12-6］三饺拱轻型钢层架计算482

［例12-7］天窗架计算499

［例12-8］轻型型钢檩条计算509

［例12-9］平面桁架式檩条计算512

［例12-10］空间桁架式檩条计算516

［例12-11］实腹式工字形截面铆接吊车梁计算520

［例12-12］桁架式吊车梁计算534

第三节 单层厂房计算例题546

一 刚接排架计算546

（一）排架的结构形式及竖向布置546

（二）柱截面选择547

（三）柱截面几何特性计算547

（四）柱的形常数计算549

（五）排架在各种单位力作用下的内力计算551

（六）排架在实际荷载作用下的内力计算563

（七）排架柱的内力组合579

二 钢柱计算584

（一）柱截面几何特性、柱子高度和内力组合数值584

（二）柱子的计算长度586

（三）柱子的强度和稳定性计算586

（四）柱子的缀条计算594

（五）柱肩梁计算596

（六）柱脚计算598

三 下层吊车梁系统计算603

（一）12m焊接实腹式吊车梁计算603

（二）12m制动桁架计算614

（三）12m辅助桁架计算619

四 与柱刚接的36m钢屋架计算623

五12m托架计算635

六 墙架结构计算637

（一）山墙墙架柱计算637

（二）上层抗风桁架计算647

七 柱间支撑计算654

第三篇 钢结构设计计算图表670

第十三章 型钢规格及截面特性和钢板规格及尺寸表670

一 型钢规格及截面特性表670

1．热轧等肢角钢规格及截面特性表670

2．热轧不等肢角钢规格及截面特性表676

3．热轧普通工字钢规格及截面特性表680

4．热轧轻型工字钢规格及截面特性表682

5．普通低合金钢热轧轻型工字钢规格及截面特性表684

6．热轧普通槽钢规格及截面特性表686

7．热轧轻型槽钢规格及截面特性表688

8．普通低合金钢热轧轻型槽钢规格及截面特性表690

9．钢管规格及截面特性表691

10．热轧扁钢规格及重量表698

11．圆钢、方钢和六角钢截面特性表700

12．钢轨截面特性表702

二钢板规格及尺寸表703

13．轧制薄钢板规格及尺寸表703

14．热轧厚钢板规格及尺寸表704

15．花纹钢板规格及重量表705

第十四章 组合截面特性表706

1．两个热轧等肢角钢组合（？）截面特性表706

2．两个热轧不等肢角钢长肢相连（？）截面特性表714

3．两个热轧不等肢角钢短肢相连（？）截面特性表720

4．四个热轧等肢角钢组合（？和？）截面特性表726

5．四个热轧不等肢角钢短肢相连（？）截面特性表740

6．两个热轧普通槽钢组合（？和？）截面特性表（一）752

7．两个热轧普通槽钢组合（？和？）截面特性表（二）756

8．两个热轧轻型槽钢组合（？和？）截面特性表（一）764

9．两个热轧轻型槽钢组合（？和？）截面特性表（二）766

10．两个普通低合金钢热轧轻型槽钢组合（？和？）截面特性表（一）772

11．两个普通低合金钢热轧轻型槽钢组合（？和？）截面特性表（二）774

12．焊接工字形截面特性表778

13．常用截面回转半径近似值表786

第十五章 连接用紧固件规格、尺寸及重量表788

1．半圆头铆钉（粗制）规格、尺寸及重量表788

2．六角头螺栓（粗制）规格、尺寸及重量表790

3．六角头螺栓（精制）规格、尺寸及重量表792

4．六角螺母（粗制）规格、尺寸及重量表794

5．六角螺母（精制）规格、尺寸及重量表795

6．垫圈（粗制）规格、尺寸及重量表796

7．垫圈（精制）规格、尺寸及重量表797

8．弹簧垫圈规格、尺寸及重量表798

9．工字钢用方斜垫圈规格、尺寸及重量表799

10．槽钢用方斜垫圈规格、尺寸及重量表799

11．钢结构用高强度大六角头螺栓规格、尺寸及重量表800

12．钢结构用高强度大六角头螺母规格、尺寸及重量表802

13．钢结构用高强度垫圈规格、尺寸及重量表803

14．结构钢电焊条规格及性能表804

第十六章 型钢孔距规线、连线垫板间距及连接尺寸表808

一 型钢孔距规线表808

1．热轧角钢孔距规线表808

2．热轧工字钢孔距规线表809

3．热轧槽钢孔距规线表810

二 两个角钢组合及两个槽钢组合时连接垫板的最大间距表811

4．两个热轧等肢角钢组合时连接垫板的最大间距表811

5．两个热轧不等肢角钢组合时连接垫板的最大间距表812

6．两个热轧槽钢组合时连接垫板的最大间距表813

7．热轧普通工字钢的连接尺寸表814

三 热轧工字钢及热轧槽钢的连接尺寸表814

8．热轧轻型工字钢的连接尺寸表815

9．普通低合金钢热轧轻型工字钢的连接尺寸表816

10．热轧普通槽钢的连接尺寸表817

11．热轧轻型槽钢的连接尺寸表818

12．普通低合金钢热轧轻型槽钢的连接尺寸表819

第十七章 构件承载能力图表820

一 受弯构件承载能力表820

1．热轧普通工字钢简支梁承载能力表（3号钢）820

2．热轧轻型工字钢简支梁承载能力表（3号钢）824

3．热轧轻型工字钢简支梁承载能力表（16Mn钢）828

4．焊接工字形截面简支梁承载能力表（3号钢）831

5．焊接工字形截面简支梁承载能力表（3号钢）845

6．热轧普通槽钢简支梁承载能力表（16Mn钢）859

7．热轧轻型槽钢简支梁承载能力表（16Mn钢）865

8．热轧轻型槽钢简支梁承载能力表（3号钢）869

9．单向无肋简支铺板承载能力表（3号钢）871

二 轴心受拉和轴心受压构件承载能力表872

10．一个热轧等肢角钢单面连接时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（3号钢）872

11．两个热轧等肢角钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）878

12．两个热轧等肢角钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）884

13．两个热轧等肢角钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（三）（3号钢）890

14．两个热轧不等肢角钢长肢相连时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）896

15．两个热轧不等肢角钢长肢相连时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）900

16．两个热轧不等肢角钢短肢相连时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）904

17．两个热轧不等肢角钢短肢相连时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）908

18．一个热轧普通工字钢？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）912

19．一个热轧普通工字钢？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）914

20．一个热轧轻型工字钢？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）916

21．一个热轧轻型工字钢？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）918

22．两个热轧普通槽钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）920

23．两个热轧普通槽钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）922

24．两个热轧轻型槽钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（一）（3号钢）924

25．两个热轧轻型槽钢组合时？轴心受拉和轴心受压承载能力表（二）（3号钢）926

26．钢管轴心受拉和轴心受压承载能力表（3号钢）928

三 偏心受拉和偏心受压构件承载能力表（3号钢）948

27．两个热轧等肢角钢组合时？偏心受拉和偏心受压承载能力图951

28．两个热轧不等肢角钢长肢相连时？偏心受拉和偏心受压承载能力图964

29．两个热轧不等肢角钢短肢相连时？偏心受拉和偏心受压承载能力图971

30．一个热轧普通工字钢偏心受拉和偏心受压承载能力图979

第十八章 连接承载能力及型钢接头选用表985

一 焊接连接承载能力表985

1．每一厘米长贴角焊缝承载能力表985

2．每一厘米长对接焊缝承载能力表986

3．两个热轧等肢角钢相连时贴角焊缝计算长度选用装（3号钢，T42×型焊条）988

4．两个热轧不等肢角钢长肢相连时贴角焊缝计算长度选用表（3号钢，T42×型焊条）992

5．两个热轧不等肢角钢短肢相连时贴角焊缝计算长度选用表（3号钢，T42×型焊条）996

6．偏心受力焊缝计算系数C1值表1000

7．偏心受力焊缝计算系数C2值表1002

二 铆钉和螺栓（普通螺栓、高强螺栓）连接承载能力表1004

8．一个ML2或ML3号锅半圆头铆钉的承载能力表（Ⅰ类孔）1004

9．一个ML2或ML3号钢半圆头铆钉的承载能力表（Ⅱ类孔）1006

10．一个粗制螺栓的承载能力表（3号钢）1008

11．一个精制螺栓的承载能力表（3号钢）1012

12．一个高强螺栓的承载能力表1016

13．承受弯矩作用的铆钉群或螺栓群（普通螺栓、高强螺栓）连接计算系数C3值表1017

14．普通螺栓群偏心受拉连接计算系数C4、C5值表1025

15．锚栓选用表（3号钢，T42×型焊条，基础混凝土强度为150号）1026

16．花篮螺母（螺旋扣）选用表（3号钢，T42×型焊条）1028

三 型钢接头选用表1029

17．热轧等肢角钢接头选用表1029

18．热轧不等肢角钢接头选用表1031

19．热轧普通工字钢接头选用表（一）1033

20．热轧普通工字钢接头选用表（二）1034

21．热轧轻型工字钢接头选用表（一）1035

22．热轧轻型工字钢接头选用表（二）1036

23．普通低合金钢热轧轻型工字钢接头选用表（一）1037

24．普通低合金钢热轧轻型工字钢接头选用表（二）1038

25．热轧普通槽钢接头选用表1039

26．热轧轻型槽钢接头选用表1040

27．普通低合金钢热轧轻型槽钢接头选用表1041

附录1042

附录一 梁的整体稳定系数1042

附录二 轴心受压构件的稳定系数1047

附录三 偏心受压构件的稳定系数1049

附录四 阶形柱的计算长度系数1061

附录五 阶形柱的柱顶固端弯矩和支座反力计算公式1069

附录六 单阶柱的柱顶固端弯矩和支座反力系数1075

附录七 焊接接头的基本形式与尺寸1155