建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

前言

　　按照高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會的意見，原土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程已被拆分為《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》和《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》兩門課，為了適應(yīng)培養(yǎng)方案的變化，在過去已有鋼結(jié)構(gòu)教材的基礎(chǔ)上編寫了本書?！　　督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》是土木工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一，是研究建筑鋼結(jié)構(gòu)基本工作性能的一門工程技術(shù)型課程。本課程是建筑工程專業(yè)方向的必修課，課程教學(xué)的目的，是使學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論知識、設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)造特點?！　”緯饕罁?jù)高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會編制的《高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱》，同時結(jié)合作者多年從事鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)工作的經(jīng)驗編寫而成?！　”緯卜?章。第1章緒論，闡述了建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，著重講解了用于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的概率極限狀態(tài)設(shè)計方法和疲勞強度設(shè)計采用的容許應(yīng)力設(shè)計法，本章還介紹了荷載作用效應(yīng)、材料選用及設(shè)計指標(biāo)。第2章主要講解多層鋼框架的結(jié)構(gòu)體系、受力分析方法及框架柱計算長度的確定，同時討論了梁柱構(gòu)件的截面設(shè)計、連接節(jié)點設(shè)計以及柱腳設(shè)計等。第3章介紹了單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系、屋蓋結(jié)構(gòu)、支撐布置，還重點討論了吊車梁的計算特點及設(shè)計方法。第4章是針對目前在我國應(yīng)用較多的門式剛架結(jié)構(gòu)編寫的內(nèi)容，重點是對門式剛架結(jié)構(gòu)體系以及梁柱構(gòu)件、檁條等基本構(gòu)件受力特點及計算方法的介紹。第5章介紹了平面及空間承重的大跨度鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系，如大跨度桁架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)等，重點討論了平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的工作性能及計算方法。大跨度結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)等也有簡單的介紹，目的是開闊學(xué)生的眼界。第6章是高層鋼結(jié)構(gòu)，重點討論了高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的抗震設(shè)計思路。第5、6章在學(xué)時允許時可作為授課內(nèi)容，也可以作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計時的參考。　　本書既可作為土木工程專業(yè)大學(xué)本科的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考?！　⒓颖緯帉懙挠写藜眩ǖ?、2、5、6章）、龍莉萍（第3章）、郭瑩（第4章）。全書由崔佳主編，龍莉萍副主編，負責(zé)本書大綱的制定、全書內(nèi)容的統(tǒng)一、審校、修改和定稿?！　械囊恍┦杪┖筒划?dāng)之處，還望讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》以高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會編制的《高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱》為依據(jù)，結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017等新規(guī)范，系統(tǒng)介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論知識、設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)造特點?！督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》共分6章，主要內(nèi)容包括：第1章緒論、第2章多層鋼框架結(jié)構(gòu)、第3章單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)、第4章輕型門式剛架結(jié)構(gòu)、第5章大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)、第6章高層房屋鋼結(jié)構(gòu)。第5、6章在學(xué)時允許時可作為授課內(nèi)容，也可以作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計時的參考?！　　督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》既可作為土木工程專業(yè)大學(xué)本科的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1　緒論1．1　建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則1．1．1　概率極限狀態(tài)設(shè)計法1．1．2　容許應(yīng)力法——疲勞計算1．2　荷載及作用1．2．1　永久荷載1．2．2　樓面及屋面均布活荷載1．2．3　風(fēng)荷載1．2．4　雪荷載1．2．5　吊車荷載1．2．6　地震作用1．2．7　溫度作用1．2．8　其他1．3　荷載作用效應(yīng)組合1．3．1　承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式1．3．2　正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式1．4　材料選用1．4．1　鋼結(jié)構(gòu)主材的選用1．4．2　鋼材選用的基本原則和考慮因素1．4．3　鋼結(jié)構(gòu)的連接材料1．5　設(shè)計指標(biāo)1．5．1　鋼材的強度設(shè)計值1．5．2　連接的強度設(shè)計值1．5．3　強度設(shè)計值的折減系數(shù)2　多層鋼框架結(jié)構(gòu)2．1　鋼框架的結(jié)構(gòu)體系2．2　框架結(jié)構(gòu)的受力分析2．2．1　鋼框架的計算模型2．2．2　框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析2．2．3　框架結(jié)構(gòu)二階彈性分析的近似計算方法2．3　框架柱的計算長度2．3．1　計算長度的定義2．3．2　單層等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度2．3．3　多層等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度2．3．4　附有搖擺柱的框架柱的計算長度2．3．5　框架柱在框架平面外的計算長度2．4　框架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)組合與截面設(shè)計2．4．1　荷載效應(yīng)組合2．4．2　構(gòu)件承載力驗算2．4．3　框架柱的截面設(shè)計2．4．4　梁的截面設(shè)計2．5　框架連接節(jié)點設(shè)計2．5．1　框架中主梁與次梁的連接2．5．2　框架中梁與柱的連接2．5．3　梁的拼接2．6　框架柱的柱腳2．6．1　鉸接柱腳2．6．2　剛接柱腳3　單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)3．1　廠房結(jié)構(gòu)的形式和布置3．1．1　廠房結(jié)構(gòu)的組成3．1．2　柱網(wǎng)和溫度伸縮縫的布置3．1．3　廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟3．2　廠房結(jié)構(gòu)的框架形式3．2．1　橫向框架主要尺寸和計算簡圖3．2．2　橫向框架的荷載和內(nèi)力3．2．3　框架柱的類型3．2．4　縱向框架的柱間支撐3．3　屋蓋結(jié)構(gòu)3．3．1　屋蓋結(jié)構(gòu)的形式3．3．2　屋蓋支撐3．3．3　檁條設(shè)計3．3．4　簡支屋架設(shè)計3．3．5　剛接屋架（框架橫梁）設(shè)計特點3．4　廠房框架柱設(shè)計特點3．4．1　柱的計算長度3．4．2　格構(gòu)式框架柱的設(shè)計3．4．3　肩梁的構(gòu)造和計算3．4．4　托架與柱的連接3．5　吊車梁設(shè)計特點3．5．1　吊車梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成3．5．2　吊車梁的荷載3．5．3　吊車梁的內(nèi)力計算3．5．4　吊車梁的截面驗算3．5．5　吊車梁與柱的連接3．5．6　吊車梁設(shè)計例題3．6　廠房墻架體系3．6．1　墻體類型3．6．2　墻架結(jié)構(gòu)的布置4　輕型門式剛架結(jié)構(gòu)4．1　門式剛架的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置4．1．1　門式剛架的結(jié)構(gòu)形式及特點4．1．2　門式剛架的適用范圍4．1．3　門式剛架的結(jié)構(gòu)體系與布置4．2　荷載及作用效應(yīng)計算4．2．1　荷載計算4．2．2　荷載組合效應(yīng)4．2．3　剛架的內(nèi)力和側(cè)移計算4．3　構(gòu)件設(shè)計4．3．1　控制截面的內(nèi)力組合4．3．2　變截面剛架柱和梁的設(shè)計4．4　連接和節(jié)點設(shè)計4．4．1　斜梁與柱的連接和斜梁拼接4．4．2　搖擺柱與斜梁的連接4．4．3　柱腳4．4．4　牛腿4．5　圍護構(gòu)件設(shè)計4．5．1　檁條設(shè)計4．5．2　墻梁設(shè)計第5章　大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)5．1　概述5．2　平面承重的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)5．2．1　梁式大跨結(jié)構(gòu)5．2．2　單層大跨度框架結(jié)構(gòu)5．2．3　拱式結(jié)構(gòu)5．3平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)5．3．1　平板空間網(wǎng)架的形式5．3．2　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點5．4　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)5．4．1　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)常用的形式5．4．2　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型5．4．3　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析5．4．4　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計5．5　懸索結(jié)構(gòu)5．5．1　單層懸索體系5．5．2　雙層懸索體系5．5．3　懸索結(jié)構(gòu)的受力特點5．6　膜結(jié)構(gòu)5．6．1　膜結(jié)構(gòu)用膜材及其特性5．6．2　膜結(jié)構(gòu)的分類6　高層房屋鋼結(jié)構(gòu)6．1　概述6．1．1　高層鋼結(jié)構(gòu)的特點6．1．2　高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系6．2　高層鋼結(jié)構(gòu)的計算特點6．2．1　荷載與作用6．2．2　結(jié)構(gòu)設(shè)計6．3　壓型鋼板組合樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)6．3．1　組合樓板的設(shè)計要求6．3．2　組合梁的設(shè)計要求6．4　構(gòu)件及連接的設(shè)計特點6．4．1　梁的設(shè)計6．4．2　柱的設(shè)計6．4．3　抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計6．4．4　連接節(jié)點的設(shè)計附錄附錄1　鋼材和連接的強度設(shè)計值附錄2　受拉、受壓構(gòu)件的容許長細比附錄3　軸心受壓構(gòu)件的截面分類附錄4　受壓構(gòu)件板件的寬厚比限值附錄5　軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)附錄6　結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形容許值附錄7　截面塑性發(fā)展系數(shù)附錄8　梁的整體穩(wěn)定系數(shù)附錄9　柱的計算長度系數(shù)附錄10　疲勞計算的構(gòu)件和連接分類附錄11　型鋼表附錄12　冷彎薄壁型鋼表附錄13　螺栓和錨栓規(guī)格參考文獻

章節(jié)摘錄

　　鋼結(jié)構(gòu)在中國的發(fā)展已有幾十年的歷史。最初主要應(yīng)用于廠房、屋蓋、平臺等工業(yè)結(jié)構(gòu)中，直到20世紀(jì)80年代初期才開始大規(guī)模地應(yīng)用于民用建筑。特別是最近20多年，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了歷史上最快速發(fā)展的時期，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用，各種結(jié)構(gòu)形式如大跨度鋼結(jié)構(gòu)、多層鋼框架結(jié)構(gòu)、輕型門式剛架結(jié)構(gòu)以及高層鋼結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)體系已越來越多地應(yīng)用于工業(yè)、民用以及公共建筑等各個領(lǐng)域。這些建筑之所以采用鋼材作為主要承重結(jié)構(gòu)材料，一是因為鋼材具有強度高、塑性韌性好的特點，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，因而更適合于大荷載及大空間的結(jié)構(gòu)；另外，鋼材的延性好、抗震性能優(yōu)、便于實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)及材料可以回收利用等特點也使建筑鋼結(jié)構(gòu)具有更大的后續(xù)發(fā)展空間。　　1．1　建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則　　1．1．1概率極限狀態(tài)設(shè)計法　　承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計及計算的依據(jù)，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一般采用概率極限狀態(tài)設(shè)計方法?！　。?）承載能力極限狀態(tài)　　承載能力極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載功能的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由于塑性變形而使其幾何形狀發(fā)生顯著改變，雖未到達最大承載能力，但已徹底不能使用，也屬于達到這種極限狀態(tài)?！　′摻Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力的計算一般采用應(yīng)力表達式。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，當(dāng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，對于基本組合，內(nèi)力設(shè)計值應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合（式1-28）和由永久荷載效應(yīng)控制的組合（式1-29）中取最不利值考慮。鋼結(jié)構(gòu)自重較小，一般大跨度結(jié)構(gòu)、門式剛架結(jié)構(gòu)等由可變荷載效應(yīng)控制設(shè)計；采用鋼筋混凝土樓面（或屋面）的多層、高層建筑或有積灰的屋蓋結(jié)構(gòu)有可能由永久荷載效應(yīng)控制設(shè)計?！。?）鋼結(jié)構(gòu)的安全等級　按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)依其破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的程度分為嚴(yán)重的、一般的和次要的。對破壞后果很嚴(yán)重的重要的房屋，安全等級為一級；對破壞后果嚴(yán)重的一般的房屋，安全等級為二級。根據(jù)對我國已建成的建筑物采用概率統(tǒng)計方法分析的結(jié)果，一般工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)，按照《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的分級標(biāo)準(zhǔn)，安全等級多為二級，故《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定可取為二級。對于其他特殊的建筑鋼結(jié)構(gòu)，如跨度等于或大于60m的大跨度結(jié)構(gòu)（大會堂、體育館、飛機庫等的屋蓋主要承重結(jié)構(gòu)）則宜取為一級?！　‘?dāng)按抗震要求設(shè)計時，不再分安全等級，而應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB 50223的規(guī)定來確定建筑物的抗震設(shè)防類別。

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