标准规范下载简介

主编胡习兵张再华 副主编尹志明袁智深 主审舒兴平

北京大学出版社 PEKINGUNIVERSITYPRESS

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近年来，随着我国经济迅速腾飞，钢结构在我国的应用也越来越广泛。钢结构具有结 构轻、强度大等优点，但同时也存在易腐蚀、耐火性差等缺点，为解决好这些问题，工程 界的学者和技术人员进行了不邂的努力，取得了丰硕的成果，积累了丰富的经验，促使新 技术、新方法不断涌现，由此，钢结构的设计方法以及应用技术都得到了飞速的发展。 按照高等学校土木工程专业指导委员会关于“土木工程专业本科（四年制）培养方 案”的要求，钢结构设计原理是高等院校土木类专业四年制本科教育的一门专业课。本书 主要作为高等院校土木工程专业钢结构设计课程的教材，严格按照新修订的钢结构设计课 程教学大纲要求和新的国家规范编写，分别介绍了常用钢结构的特点、组成、结构与构件 的设计计算方法，相应钢结构设计软件的介绍与操作，以及相应结构形式的工程应用等。 本书内容一共有5章，包括钢屋盖结构设计、单层工业厂房钢结构设计、多高层 钢框架结构设计、钢管结构设计和钢网架结构设计。本书以《钢结构设计规范》（GB 50017一2003）、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）、《网架结构设 计与施工规程》（JGJ7一1991)为依据，深人浅出地阐述了各种类型的钢结构设计理论和 计算方法，较为系统地介绍了各种结构类型的软件设计方法和施工图表达方法，强调适用 性和可操作性，以达到解决工程实际问题的目的。 本书由中南林业科技大学胡习兵和湖南城市学院张再华主编，编写人员具体分工如 下：第1章、第3章由湖南城市学院张再华编写；第2章由湘潭大学尹志明编写；第4章 由中南林业科技大学袁智深编写；第5章由中南林业科技大学胡习兵编写。全书由中南林 业科技大学胡习兵统稿。 本书在编写过程中，得到中南林业科技大学许多教师的大力支持，研究生易飞华和 张大龙对本书的图片和算例编辑做了大量工作，在此一并表示感谢。 最后，编者向本书的主审舒兴平教授、本书参考文献的所有作者、同行和相关结构设 计软件单位表示感谢。 由于编者水平有限某县城泵站排涝沟工程施工组织设计，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正！

编者 2013年6月

第1章钢屋盖结构设计

1.1屋盖结构组成与体系分类….........2 1.2钢屋架的选型与结构特点..........3 1.2.1钢屋架选型基本原则.3 1.2.2不同形式钢屋架的 结构特点…4 1.3钢屋盖支撑系统 ..................... 1.3.1钢屋盖支撑的类型、作用与 布置 ........................ 1.3.2钢屋盖支撑的形式、计算和 构造 ......................9 1.4钢屋盖设计内容与步骤..10 1.5钢屋架结构施工图的绘制·………11 1.6普通钢屋架设计....·12 1.6.1钢屋架主要尺寸的确定12 1.6.2钢屋架内力计算及 基本假定 ….13 1.6.3钢屋架杆件计算长度与 长细比.…14 1.6.4钢屋架杆件截面形式·…..16 1.6.5杆件截面选择.........18 1.6.6钢屋架节点设计.....…. 21 1.7三铰拱钢屋架设计.39 1.7.1三铰拱钢屋架的特点.39 1.7.2、三角拱钢屋架的外形 ....40 1.7.3钢屋架杆件的选择·.40 1.7.4钢屋架的内力分析·..41 1.7.5钢屋架的节点构造.. 43 1.8结构设计软件应用...45 1.8.1软件应用操作流程....... 45 1.8.2软件操作使用说明….....45 54 本章小结 .............

2.1结构体系和布置..…57 2.1.1结构体系 ............57 2.1.2主要尺寸 2.1.3柱网布置 .............60 2.1.4温度伸缩缝 .............61 2.2荷载与作用效应计算....….….61 2.2.1荷载计算 2.2.2主刚架的内力计算及 荷载组合64 2.2.3主刚架的变形计算·..……..…65 2.3..1柱的计算长度....….66 2.3..2柱的截面验算.....67 2.4钢梁设计…68 2.4.1斜梁设计 ............8 2.4.2隅撑设计 ...............68 2.5吊车梁设计 2.5.1吊车梁的荷载...71 2.5.2吊车梁的内力计算...….71 2.5.3吊车梁及制动结构的 验算….72 2.5.4吊车梁与柱的连接..74 2.6构件设计........................75 2.6.1標条设计 ................75 2.6.2墙架构件设计...77 2.6..3支撑构件设计........78 2.6.4屋面板和墙板设计·.......78 2.7节点设计...............….78 2.7.1梁柱连接节点与梁梁拼接 2.7.2柱脚节点 82

第3章多高层钢框架结构设计

3.1结构体系与布置 3.1.1钢框架结构体系与 适用范围….112 3.1.2钢框架结构布置...….113 3.2钢框架结构设计主要内容.116 3.3荷载与作用...117 3.3.1竖向荷载......….117 3.3..风荷载...…118 3.3.3地震作用.....….118 3.4钢框架的结构分析与效应 组合 ............................119 3.4.1结构分析一般原则 .....119 3.4.2钢框架结构的静力分析 要点..121 3.4.3钢框架结构的稳定分析 要点.123 3.4.4钢框架作用效应组合123 3.4.5作用效应验算.…124 3.5钢框架构件设计125 3.5.1钢框架梁设计.….125 3.5.2钢框架柱设计.....126 3.5.3钢框架支撑结构设计.……128 3.6钢框架梁柱连接节点设计.……..·134 3.6.1框架梁柱连接节点的 类型与受力特点··134 3.6.2刚性连接节点.135 3.6.3铰接连接节点.......139 3.6.4半刚性连接节点·....….140 3.7钢框架构件的拼接 .............140

3.7.1柱与柱的拼接 ........….140 3.7.2梁与梁的拼接 ..........142 3.7.3拼接的计算 ...........142 3.8结构设计软件应用 ..............143 3.8.1软件应用操作流程 ....143 3.8.2使用说明 ..................143 3.9工程应用…….... .....164 本章小结....· 习题. ............165

4.1 钢管结构的特点 .............167 4.2截面类型与节点形式 .168 4.2.1截面类型及材性 主.168 4.2.2平面桁架的节点形式.....168 4.2.3空间桁架的节点形式……169 4.3内力分析与截面设计 ...........170 4.3.1节点视为铰接需符合的 条件1.71 4.3.2管桁架杆件计算长度..171 4.3.3构件的局部稳定性要求172 4.3.4构件的截面设计 ...172 4.5节点焊缝连接计算 ............1.74 4.5.1主管为圆管时的 焊缝计算175 4.5.2主管为矩形管时的 焊缝计算 ...............1.77 4.6 6节点承载力计算 4.6.1主管和支管均为圆管的 直接焊接节点承载力 计算1.77 4.6.2矩形管直接焊接节点 承载力计算 ..............181 4.7钢管桁架结构设计步骤.......187 4.8结构设计软件应用 4.8.1软件功能及特点 4.8.2使用说明· 4.9工程应用·.... ··· 191 本意小结 195

5.1.1平板式网架的分类及 5.1.2网格尺寸与网架高度…..204 5.1.3网架结构的选型.....…. 204 5.2网架结构的几何不变性分析·……·205 5.3网架作用效应计算 ...........207 5.3.1荷载代表值 .......207 5.3.2网架结构的计算模型..208 5.3.3网架结构的计算方法…..2 210 5.4网架结构杆件与节点设计…………….…. 211 5.4.1网架结构的杆件 .......... 211 5.4.2网架结构的节点构造及 设计.............212

5.5结构设计软件应用 ............218 5.5.1参数限制 ................... 218 5.5.2使用说明 5.6程应用....................222 本章小结 ...... ............ 225 习题· ........... 225 参考文献 附施工图 附录A第1章施工图 附录B第2章施工图 附录C第3章施工图 附录D第4章施工图 附录E第5章施工图 44

主要讲述钢屋盖结构设计的基本理论和方法。通过本章学习，应达到以下目标。 （1）了解钢屋盖的结构特点和形式。 （2）掌握钢屋盖支撑系统的组成与布置方式。 （3）掌握钢屋盖的结构分析和设计方法。 （4）掌握钢屋盖施工图绘制方法。 （5）能够较好地运用相关钢结构设计软件进行钢屋盖结构设计

平面桁架式钢屋盖结构是钢结构工程的一个非常传统的结构类型，作为单层厂房结构、多层框架顶 楼大空间结构的屋盖系统应用十分广泛，它的跨越能力较大，而加工制作又相对比较简单，基本上是先 工厂预制然后再现场安装，工业化程度高，施工周期短。

该类型结构通常由屋面、屋架、支撑三部分组成。要使结构能正常良好地工作，必须整体考虑屋面、 屋架和支撑三部分的配合，如考虑不当，往往会引发严重的工程事故。图1.1所示为一跨度为38m的屋 盖结构在施工过程中发生垮塌后的照片，照片显示该屋盖结构为一平面桁架式屋盖系统，该结构的屋架 已经整体垮塌。

图1.1屋盖坍塌现场

引起钢屋盖结构工程发生事故的原因多种多样，有设计选型、结构布置与设计计算等方面的原因， 也有施工质量控制不严、施工工序不合理等方面的原因。希望通过本章的学习，大家对这类传统结构形 式有较全面的了解，在以后的工程实际中避免发生类似的工程事故，

屋盖结构组成与体系分类

典型的钢屋盖结构由屋面板、標条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件组成。依据屋 面板形式的不同，钢屋盖结构分为有標体系与无標体系两种类型，图1.2分别显示了这两 种钢屋盖体系的基本组成形式

图1.2两种体系钢屋盖结构

第1章钢屋盖结构设计

钢屋盖结构中，屋架的跨度和间距取决于柱网布置，柱网布置取决于建筑物的工艺 要求和经济要求。钢屋架跨度较大时，为了采光和通风，屋盖上通常设置天窗。柱网间 距较大时，超出屋面板长度，应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传 给柱。 无標钢屋盖和有钢屋盖各自均具有一定的优点与不足：无钢屋盖的屋面荷载直接 通过大型屋面板传递给屋架[图1.2（a）]，屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工 方便等，但屋盖自重大，不利于抗震，多用于有桥式吊车的厂房屋盖中；有钢屋盖适用 于轻型屋面板（如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等），屋面荷载通过条传 递给屋架[图1.2（b)]，构件重量轻，用料省，但屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体 刚度较差。

某医科大学二期新校区办公楼施工组织设计钢屋架的选型与结构特点

钢屋架是由各种直杆相互连接组成的一种平面桁架结构。在竖向节点荷载作用下，各 杆件产生轴心压力或轴心拉力，因而杆件截面应力分布均匀，材料利用充分，具有用钢量 小、自重轻、刚度大和便于加工成型等特点

1.2.1钢屋架选型基本原则

钢屋架选型的基本原则如下。 （1）使用要求。应满足排水坡度、建筑净空、天窗、天棚以及悬挂吊车等的需要。 （2）受力合理性要求。从受力的角度看，屋架的外形应与弯矩图相近，杆件受力均 匀；应尽可能使短杆受压、长杆受拉；荷载作用在节点上，以减少弦杆局部弯矩；屋架中 部应有足够高度，以满足刚度要求。 （3）施工要求。屋架的杆件和节点数量宜减少，规格、构造宜简单，尺寸应划一，夹 角在30°～60°，跨度和高度要避免超宽、超高

设计时应按照上述基本原则和钢屋架的主要结构特点，在全面分析的基础上根据具体 情况进行综合考虑，从而确定钢屋架的合理形式

1.2.2不同形式钢屋架的结构特点

1.三角形钢屋架 三角形钢屋架适用于陡坡屋面（坡度>1/3)的有標屋盖体系，且通常与柱子铰接连接， 因这种屋架在荷载作用下的弯矩图是抛物线分布，与屋架的三角形外形相差悬殊，致使屋 架弦杆受力不均，支座处内力较大，跨中内力较小，弦杆的截面不能充分发挥作用，而且 支座处上、下弦杆夹角过小，内力又较大，支座节点构造比较复杂。 三角形钢屋架的腹杆布置常采用芬克式[图1.3(a）、（b)］和人字式[图1.3(c）、（d)]。 芬克式的腹杆虽然较多，但它的压杆短、拉杆长，受力相对合理，且可分为两个小桁架制 作与运输，使用较为方便。人字式腹杆的节点较少，但受压腹杆较长，适用于跨度较小 (L<18m)的情况。但是，人字式屋架的抗震性能优于芬克式屋架，所以在地震烈度较高 的地区，即使跨度大于18m，也常采用人字式腹杆的屋架。单斜式腹杆的屋架 图1.3（c)丁，其腹杆和节点数目均较多，只适用于下弦需要设置大棚的屋架，一般情况较 少采用。由于某些屋面材料要求標条的间距很小，不可能将所有標条都放置在节点上GB／T 13761.1-2022标准下载，从 而使上弦产生局部弯矩，因此，三角形屋架在布置腹杆时，要同时处理好標距和上弦节点 之间的关系。

图1.3 三角形屋架