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书 名：高等院校土木工程专业教材--钢结构-原理与设计
丛 书 名：高等院校土木工程专业教材
著 译 者：夏志斌
出 版 社：中国建筑工业出版社
书 号：
ISBN 978-7-112-06573-8
图书编号：B10003150印刷日期：2004-07-01
出版日期：2004-07-01上架时间：2005-01-28
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平装16开,532页
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元
图书简介
高等院校土木工程专业教材--钢结构-原理与设计一书由中国建筑工业出版社于2004-07-01出版。
全书共分11章，包括：绪论、钢结构的材料及其性能、钢结构的设计方法、钢结构的焊缝连接、钢结构的紧固件（螺栓）连接、轴心受力构件、受弯构件（梁）、拉弯构件和压弯构件、桁架及屋盖、疲劳计算和吊车梁设计、门式刚架的塑性设计等。书末附录列出计算和设计需用表格供查用。书中还列举较多的计算和设计例题、章末附有复习思考题和习题等。全书按我国最新颁布的《钢结构设计规范》GB 50017-2003编写，除介绍设计规范有关规定外，更着重介绍钢结构的基本知识和基本理论，理论和实际并重。
本书供高等院校土木工程专业本科用作《钢结构》课程的教材，经过一定的取舍，也可用作大学专科的教材，还可供相关工程技术人员参考阅读。
前 言
本书是对作者编著的《钢结构》(浙江大学出版社1996年5月出版)作全面修订而成。为突出书中的内容，更名为《钢结构一原理与设计》。全书按新近颁布的国家标准《钢结构设计规范》CB 50017-2003编写，以适应教学的需要，供高等院校土木工程专业作教材使用。
本书内容除第1章绪论外，共有10章。其中第2章至第8章共7章分别讲述钢结构所用钢材的力学性能、钢结构的设计原则及设计方法，焊缝连接和螺栓连接以及钢结构的三大基本构件(轴心受力构件、受弯构件和拉弯、压弯构件)的性能和计算。详细介绍了有关的基本知识和基本理论。钢材一章中主要介绍钢结构的材性要求及影响钢材性能的主要因素，从而使能正确选用钢材牌号以达到安全，经济和适用，特别是防止在某些情况下构件出现脆性破坏的危险。设计方法这章中简单介绍我国采用的极限状态计算法，由于高校中课程《混凝土结构》常先于《钢结构》讲授，此章内容如何讲授可根据各校的具体情况确定。在连接计算的章节内，着重介绍各种连接的传力方式和构造要求。在构件计算各章内，特别着重介绍影响构件承载能力的稳定问题，包括如何计算整体稳定和局部稳定，这是钢结构设计中必须予以重视的问题。总之，本书第2章至第8章是土木工程专业各个方向的学生都必须学习的基本内容。本书第9章至第11章分别叙述了桁架及屋盖、吊车梁和山形门式刚架三种结构(或扩大构件)的设计，介绍如何利用以前各章的基本内容于具体结构设计，学习简单钢结构设计的基本方法，为以后工作中具备设计较复杂结构和复杂结构工作能力打好基础。为此，屋架和门式刚架两章中所选例题，规模均较小，主要以说清楚设计内容为主。吊车梁一章中为了介绍有纵向加劲肋时的腹板局部稳定性计算和进行疲劳计算，特选用了具有较大起重量的重级工作制吊车的吊车梁。关于钢结构中应用较多的高层建筑钢结构和大跨度钢结构等，由于较为复杂，绝非几个学时能在课程中讲述清楚的(这些内容在高校中如需讲授，以开设选修课为宜)，因而本书未列入此等内容。最后还需一提的有：有关结构的疲劳计算，它应属于基本知识和基本理论范畴，许多教材中将其放在钢材一章中讲授，而本书则为了与具体应用紧密联系，将其放人吊车梁一章内。各校教学时，可将疲劳计算的内容提前讲授。钢结构的塑性设计是区别于弹性设计的一种方法，在本书前面各章中均未涉及，因此特在门式刚架一章中予以介绍。上面是对本书内容及其重点的简要介绍，下面将对作者在编著本书时的一些想法作简单说明。
为了适应各类学校对本课程的不同教学要求和同一班级各类学生的不同学习要求，本书内容取材较广，可供选择。例如在理论部分对大多数公式都加以推导，在连接计算中对同一连接常介绍不同的计算方法，对有别于我国设计规范规定的主要国外规范的规定加以探讨和说明等等，目的是为了使学生加深理解和扩大思路，把知识学活。在使用本教材时，教师可以根据不同要求对讲授内容加以取舍，并对学生提出最低要求，以便学生复习。
书中例题是使学生运用已学理论和方法解决工程实际问题的最好练习，因而本书中列举了较多的例题。例题内容偏重设计，少量为验算。设计题一题可有几种解答，但有优劣之分，从比较中得到满意的结果，而验算只能有一种结果。例题主要供学生自学之用，不宜在课堂上讲授。学生阅读例题的解答之前，最好能先思考一下解题思路而后与书中的解答比较，效果可能更好。例题中各物理量的单位，对由公式计算而得的数量，其单位用圆括弧表示；对直接给出的物理量，其单位不加括弧，以示区别，如(kN·m)或kN·m等。
各章末设复习思考题和习题。思考题供总结一章主要内容用，而习题则用以练习解题方法和进行各种计算及构造布置。两者并用，可收到较好的学习效果。本书除可用作大学本科土木工程专业《钢结构》教材外，也可供大学专科的相同专业使用，但对内容需适当精简。同时本书也可供工程技术人员参考。
书中第1、2、3、6、7章由夏志斌编写，其余各章由姚谏编写。编著者对书中引用的参考资料尽量注明其来源以供读者深入学习时查阅。这里谨向被本书引用的参考资料的作者致以衷心的感谢。最后，对浙江大学建筑工程学院硕士研究生周延阳、张兆宇和王韬为本书电脑打字和绘图也表示衷心谢意。
夏志斌姚谏
2004年元月于浙江大学
全书共分11章，包括：绪论、钢结构的材料及其性能、钢结构的设计方法、钢结构的焊缝连接、钢结构的紧固件（螺栓）连接、轴心受力构件、受弯构件（梁）、拉弯构件和压弯构件、桁架及屋盖、疲劳计算和吊车梁设计、门式刚架的塑性设计等。书末附录列出计算和设计需用表格供查用。书中还列举较多的计算和设计例题、章末附有复习思考题和习题等。全书按我国最新颁布的《钢结构设计规范》GB 50017-2003编写，除介绍设计规范有关规定外，更着重介绍钢结构的基本知识和基本理论，理论和实际并重。
本书供高等院校土木工程专业本科用作《钢结构》课程的教材，经过一定的取舍，也可用作大学专科的教材，还可供相关工程技术人员参考阅读。
前 言
本书是对作者编著的《钢结构》(浙江大学出版社1996年5月出版)作全面修订而成。为突出书中的内容，更名为《钢结构一原理与设计》。全书按新近颁布的国家标准《钢结构设计规范》CB 50017-2003编写，以适应教学的需要，供高等院校土木工程专业作教材使用。
本书内容除第1章绪论外，共有10章。其中第2章至第8章共7章分别讲述钢结构所用钢材的力学性能、钢结构的设计原则及设计方法，焊缝连接和螺栓连接以及钢结构的三大基本构件(轴心受力构件、受弯构件和拉弯、压弯构件)的性能和计算。详细介绍了有关的基本知识和基本理论。钢材一章中主要介绍钢结构的材性要求及影响钢材性能的主要因素，从而使能正确选用钢材牌号以达到安全，经济和适用，特别是防止在某些情况下构件出现脆性破坏的危险。设计方法这章中简单介绍我国采用的极限状态计算法，由于高校中课程《混凝土结构》常先于《钢结构》讲授，此章内容如何讲授可根据各校的具体情况确定。在连接计算的章节内，着重介绍各种连接的传力方式和构造要求。在构件计算各章内，特别着重介绍影响构件承载能力的稳定问题，包括如何计算整体稳定和局部稳定，这是钢结构设计中必须予以重视的问题。总之，本书第2章至第8章是土木工程专业各个方向的学生都必须学习的基本内容。本书第9章至第11章分别叙述了桁架及屋盖、吊车梁和山形门式刚架三种结构(或扩大构件)的设计，介绍如何利用以前各章的基本内容于具体结构设计，学习简单钢结构设计的基本方法，为以后工作中具备设计较复杂结构和复杂结构工作能力打好基础。为此，屋架和门式刚架两章中所选例题，规模均较小，主要以说清楚设计内容为主。吊车梁一章中为了介绍有纵向加劲肋时的腹板局部稳定性计算和进行疲劳计算，特选用了具有较大起重量的重级工作制吊车的吊车梁。关于钢结构中应用较多的高层建筑钢结构和大跨度钢结构等，由于较为复杂，绝非几个学时能在课程中讲述清楚的(这些内容在高校中如需讲授，以开设选修课为宜)，因而本书未列入此等内容。最后还需一提的有：有关结构的疲劳计算，它应属于基本知识和基本理论范畴，许多教材中将其放在钢材一章中讲授，而本书则为了与具体应用紧密联系，将其放人吊车梁一章内。各校教学时，可将疲劳计算的内容提前讲授。钢结构的塑性设计是区别于弹性设计的一种方法，在本书前面各章中均未涉及，因此特在门式刚架一章中予以介绍。上面是对本书内容及其重点的简要介绍，下面将对作者在编著本书时的一些想法作简单说明。
为了适应各类学校对本课程的不同教学要求和同一班级各类学生的不同学习要求，本书内容取材较广，可供选择。例如在理论部分对大多数公式都加以推导，在连接计算中对同一连接常介绍不同的计算方法，对有别于我国设计规范规定的主要国外规范的规定加以探讨和说明等等，目的是为了使学生加深理解和扩大思路，把知识学活。在使用本教材时，教师可以根据不同要求对讲授内容加以取舍，并对学生提出最低要求，以便学生复习。
书中例题是使学生运用已学理论和方法解决工程实际问题的最好练习，因而本书中列举了较多的例题。例题内容偏重设计，少量为验算。设计题一题可有几种解答，但有优劣之分，从比较中得到满意的结果，而验算只能有一种结果。例题主要供学生自学之用，不宜在课堂上讲授。学生阅读例题的解答之前，最好能先思考一下解题思路而后与书中的解答比较，效果可能更好。例题中各物理量的单位，对由公式计算而得的数量，其单位用圆括弧表示；对直接给出的物理量，其单位不加括弧，以示区别，如(kN·m)或kN·m等。
各章末设复习思考题和习题。思考题供总结一章主要内容用，而习题则用以练习解题方法和进行各种计算及构造布置。两者并用，可收到较好的学习效果。本书除可用作大学本科土木工程专业《钢结构》教材外，也可供大学专科的相同专业使用，但对内容需适当精简。同时本书也可供工程技术人员参考。
书中第1、2、3、6、7章由夏志斌编写，其余各章由姚谏编写。编著者对书中引用的参考资料尽量注明其来源以供读者深入学习时查阅。这里谨向被本书引用的参考资料的作者致以衷心的感谢。最后，对浙江大学建筑工程学院硕士研究生周延阳、张兆宇和王韬为本书电脑打字和绘图也表示衷心谢意。
夏志斌姚谏
2004年元月于浙江大学
图书目录 (可试读)
第1章 绪论1
1．1 钢结构的特点和应用 1
1．2 钢结构设计和设计规范 4
1．3 钢结构课程的内容和要求 6
复习思考题7
第2章 钢结构的材料及其性能8
2．1 钢结构所用钢材的力学性能 8
2．2 影响钢材性能的主要因素12
2．3 复杂应力状态下钢材的屈服条件18
2．4 钢材的脆性断裂(冷脆) 19
2．5 钢材的层状撕裂21
2．6 钢材的牌号和选用22
2．7 型钢及钢板25
2．8 美，日等国常用的结构钢牌号简介28
复习思考题30
第3章 钢结构的设计方法31
3．1 结构设计的目的31
3．2 容许应力设计法31
3．3 概率设计法--一次二阶矩法33
3．4 我国建筑钢结构设计中目前采用的方法37
3．5 国外钢结构设计规范中采用的设计方法41
复习思考题42
第4章 钢结构的焊缝连接 43
4．1 钢结构的连接方法43
4．2 钢结构中所使用的焊接方法简介43
4．3 焊接结构的特性和焊缝连接46
4．4 焊缝代号(或焊缝符号) 5l
4．5 对接焊缝的计算和构造54
4．6 直角角焊缝的受力性能60
4．7 直角角焊缝的强度计算62
4．8 角焊缝的尺寸限制和构造要求66
4．9 直角角焊缝连接的计算69
4．10 斜角角焊缝连接的计算89
4．11 部分焊透的对接焊缝连接的计算90
4．12 焊缝的质量等级91
4．13 焊接残余应力和残余变形92
4．14 国外设计规范中的某些规定96
复习思考题98
第5章 钢结构的紧固件连接101
5．1 概述10l
5．2 螺栓的排列104
5．3 普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的工作性能107
5．4 普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的计算109
5．5 高强度螺栓摩擦型连接的计算131
5．6 国外设计规范对螺栓连接计算的某些规定138
复习思考题140
第6章 轴心受力构件143
6．1 概述143
6．2 轴心受拉构件的受力性能和计算145
6．3 轴心受压构件的受力性能149
6．4 理想轴心受压构件的整体稳定性151
6．5 初弯曲和初偏心对轴心受压构件弹性稳定的影响157
6．6 残余应力对受压构件稳定的影响159
6．7 GB 50017-2003中关于实腹式轴心受压构件弯曲屈曲时的整体稳定性计算166
6．8 实腹式轴心受压构件弯扭屈曲时的整体稳定性计算171
6．9 轴心受压构件的局部稳定性176
6．10 实腹式轴心受压构件的截面设计183
6．11 格构式轴心受压构件的计算192
6．12 轴心压杆支撑杆件的计算209
6．13 柱头的构造与计算211
6．14 轴心受压柱柱脚的构造与计算213
复习思考题222
第7章 受弯构件(梁) 225
7．1 受弯构件的应用及类型225
7．2 受弯构件的计算内容226
7．3 受弯构件的强度227
7．4 梁的扭转233
7．5 梁的整体稳定性238
7．6 我国设计规范GB 50017中关于钢梁整体稳定性验算的一些规定 244
7．7 型钢梁的截面设计260
7．8 实腹式檩条的设计265
7．9 钢板梁的截面设计272
7．10 板梁截面沿跨度方向的改变279
7．11 板梁的翼缘板与腹板的连接285
7．12 板梁的局部稳定性287
7．13 梁腹板加劲肋的设计297
7．14 工字形组合梁腹板考虑屈曲后强度的设计305
7．15 梁的拼接318
7．16 次梁与主梁的连接324
7．17 梁的支座329
复习思考题332
第8章 拉弯构件和压弯构件335
8．1 概述335
8．2 拉弯构件和压弯构件的强度计算336
8．3 实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算338
8．4 实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算348
8．5 实腹式双向压弯构件的稳定计算350
8．6 实腹式压弯构件的局部稳定计算35l
8．7 实腹式压弯构件的截面设计353
8．8 框架内力的二阶弹性分析357
8．9 格构式压弯构件的稳定计算363
8．10 格构式压弯构件的截面设计365
8．11 压弯构件和框架柱的计算长度368
8．12 多层框架柱的拼接375
8．13 框架中梁和柱的连接377
8．14 框架柱的柱脚设计386
复习思考题391
第9章 桁架及屋盖394
9．1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系394
9．2 屋盖的组成及主要平面尺寸396
9．3 屋架的支撑系统398
9．4 屋盖设计的内容和屋架的内力计算403
9．5 桁架杆件的截面形式和节点板厚度409
9．6 桁架杆件的计算长度和容许长细比414
9．7 桁架杆件的截面设计416
9．8 桁架的节点设计和角钢间的填板427
9．9 支撑系统与屋架的连接节点437
9．10 屋架的施工详图438
复习思考题440
第10章 疲劳计算和吊车梁设计442
10．1 关于疲劳计算的基本概念442
10．2 常幅疲劳计算及容许应力幅444
10．3 变幅疲劳的计算446
10．4 设计规范GB 50017-2003中关于疲劳计算的其他规定447
10．5 吊车梁的设计要点451
第11章 门式刚架的塑性设计469
11．1 门式刚架469
11．2 塑性设计471
11．3 门式刚架的建筑尺寸及结构布置472
11．4 门式刚架的荷载和机构分析473
11．5 截面设计和构件的强度、稳定性验算480
11．6 位移计算487
11．7 节点设计488
复习思考题492
附录1 规范GB50017-2003中有关表格摘录494
附录2 型钢规格及截面特性511
主要参考资料530
1．1 钢结构的特点和应用 1
1．2 钢结构设计和设计规范 4
1．3 钢结构课程的内容和要求 6
复习思考题7
第2章 钢结构的材料及其性能8
2．1 钢结构所用钢材的力学性能 8
2．2 影响钢材性能的主要因素12
2．3 复杂应力状态下钢材的屈服条件18
2．4 钢材的脆性断裂(冷脆) 19
2．5 钢材的层状撕裂21
2．6 钢材的牌号和选用22
2．7 型钢及钢板25
2．8 美，日等国常用的结构钢牌号简介28
复习思考题30
第3章 钢结构的设计方法31
3．1 结构设计的目的31
3．2 容许应力设计法31
3．3 概率设计法--一次二阶矩法33
3．4 我国建筑钢结构设计中目前采用的方法37
3．5 国外钢结构设计规范中采用的设计方法41
复习思考题42
第4章 钢结构的焊缝连接 43
4．1 钢结构的连接方法43
4．2 钢结构中所使用的焊接方法简介43
4．3 焊接结构的特性和焊缝连接46
4．4 焊缝代号(或焊缝符号) 5l
4．5 对接焊缝的计算和构造54
4．6 直角角焊缝的受力性能60
4．7 直角角焊缝的强度计算62
4．8 角焊缝的尺寸限制和构造要求66
4．9 直角角焊缝连接的计算69
4．10 斜角角焊缝连接的计算89
4．11 部分焊透的对接焊缝连接的计算90
4．12 焊缝的质量等级91
4．13 焊接残余应力和残余变形92
4．14 国外设计规范中的某些规定96
复习思考题98
第5章 钢结构的紧固件连接101
5．1 概述10l
5．2 螺栓的排列104
5．3 普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的工作性能107
5．4 普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的计算109
5．5 高强度螺栓摩擦型连接的计算131
5．6 国外设计规范对螺栓连接计算的某些规定138
复习思考题140
第6章 轴心受力构件143
6．1 概述143
6．2 轴心受拉构件的受力性能和计算145
6．3 轴心受压构件的受力性能149
6．4 理想轴心受压构件的整体稳定性151
6．5 初弯曲和初偏心对轴心受压构件弹性稳定的影响157
6．6 残余应力对受压构件稳定的影响159
6．7 GB 50017-2003中关于实腹式轴心受压构件弯曲屈曲时的整体稳定性计算166
6．8 实腹式轴心受压构件弯扭屈曲时的整体稳定性计算171
6．9 轴心受压构件的局部稳定性176
6．10 实腹式轴心受压构件的截面设计183
6．11 格构式轴心受压构件的计算192
6．12 轴心压杆支撑杆件的计算209
6．13 柱头的构造与计算211
6．14 轴心受压柱柱脚的构造与计算213
复习思考题222
第7章 受弯构件(梁) 225
7．1 受弯构件的应用及类型225
7．2 受弯构件的计算内容226
7．3 受弯构件的强度227
7．4 梁的扭转233
7．5 梁的整体稳定性238
7．6 我国设计规范GB 50017中关于钢梁整体稳定性验算的一些规定 244
7．7 型钢梁的截面设计260
7．8 实腹式檩条的设计265
7．9 钢板梁的截面设计272
7．10 板梁截面沿跨度方向的改变279
7．11 板梁的翼缘板与腹板的连接285
7．12 板梁的局部稳定性287
7．13 梁腹板加劲肋的设计297
7．14 工字形组合梁腹板考虑屈曲后强度的设计305
7．15 梁的拼接318
7．16 次梁与主梁的连接324
7．17 梁的支座329
复习思考题332
第8章 拉弯构件和压弯构件335
8．1 概述335
8．2 拉弯构件和压弯构件的强度计算336
8．3 实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算338
8．4 实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算348
8．5 实腹式双向压弯构件的稳定计算350
8．6 实腹式压弯构件的局部稳定计算35l
8．7 实腹式压弯构件的截面设计353
8．8 框架内力的二阶弹性分析357
8．9 格构式压弯构件的稳定计算363
8．10 格构式压弯构件的截面设计365
8．11 压弯构件和框架柱的计算长度368
8．12 多层框架柱的拼接375
8．13 框架中梁和柱的连接377
8．14 框架柱的柱脚设计386
复习思考题391
第9章 桁架及屋盖394
9．1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系394
9．2 屋盖的组成及主要平面尺寸396
9．3 屋架的支撑系统398
9．4 屋盖设计的内容和屋架的内力计算403
9．5 桁架杆件的截面形式和节点板厚度409
9．6 桁架杆件的计算长度和容许长细比414
9．7 桁架杆件的截面设计416
9．8 桁架的节点设计和角钢间的填板427
9．9 支撑系统与屋架的连接节点437
9．10 屋架的施工详图438
复习思考题440
第10章 疲劳计算和吊车梁设计442
10．1 关于疲劳计算的基本概念442
10．2 常幅疲劳计算及容许应力幅444
10．3 变幅疲劳的计算446
10．4 设计规范GB 50017-2003中关于疲劳计算的其他规定447
10．5 吊车梁的设计要点451
第11章 门式刚架的塑性设计469
11．1 门式刚架469
11．2 塑性设计471
11．3 门式刚架的建筑尺寸及结构布置472
11．4 门式刚架的荷载和机构分析473
11．5 截面设计和构件的强度、稳定性验算480
11．6 位移计算487
11．7 节点设计488
复习思考题492
附录1 规范GB50017-2003中有关表格摘录494
附录2 型钢规格及截面特性511
主要参考资料530
