高职高专土木与建筑规划教材

钢 结 构

黄 睿 主编

内 容 简 介

“钢结构”是土木工程学科中一门重要的专业课程，本书依据国家颁布的《钢结构焊接规范》(GB

50661—2011)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)、《钢结构设计规范》(GB 50017—

2017)等一系列行业标准和国家标准编写而成。

“钢结构”是土建类专业的核心课程，是一门理论与实践相结合，但更侧重实践的课程，本书力求

叙述简明、通俗易懂、注重实用、图文并茂，突出了课程的基础性、实用性、技能性。本书内容共九

章，包括：绪论，钢结构的材料，钢结构的连接，受弯构件，轴心受力构件，拉弯和压弯构件，轻型门

式刚架结构，钢结构抗震，钢结构的制作、防腐与防火等内容。

本书可作为普通高等院校、高职高专、各类职业技术学校、成人高校及本科院校举办的二级职业技

术学院、继续教育学院和民办高校土木工程类相关专业学生的教学用书，也可作为中专、函授及土建

类、道桥类、市政类等工程技术人员的参考用书。

本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。

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图书在版编目(CIP)数据

钢结构/黄睿主编. —北京：清华大学出版社，2020.9

ISBN 978-7-302-55117-1

Ⅰ. ①钢… Ⅱ. ①黄… Ⅲ. ①钢结构—高等职业教育—教材 Ⅳ. ①TU391

中国版本图书馆 CIP 数据核字(2020)第 048459 号

责任编辑：石 伟

装帧设计：刘孝琼

责任校对：周剑云

责任印制：李红英

出版发行：清华大学出版社

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印 装 者：北京嘉实印刷有限公司

经 销：全国新华书店

开 本：185mm×260mm 印 张：12.5 字 数：302 千字

版 次：2020 年 9 月第 1 版 印 次：2020 年 9 月第 1 次印刷

定 价：39.00 元

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产品编号：082656-01

前 言

“钢结构”作为一门实践性极强的课程，在整个教学任务中比较重要，为必修课程，

但是以往的教材由于概念讲述甚多，导致很多学生在学习过基本知识之后得不到有效的实

践。高等职业教育的快速发展要求加强以市场的实用内容为主的教学，本书作为高等职业

教育的教材，根据建设类专业人才培养方案和教学要求及特点编写，综合考虑从市场实际

出发，坚持以全面素质教育为基础，以就业为导向，培养高素质的应用技能型人才。

教材内容的设计是根据职业能力要求及教学特点，与建筑行业的岗位相对应，体现新

的国家标准和技术规范；注重实用为主，内容精选翔实，文字叙述简练，图文并茂，充分

体现了项目教学与综合训练相结合的主流思路。本书在编写时尽量做到内容通俗易懂、理

论概述简洁明了、案例清晰实用，特别注重实用性。

为了能更好地丰富学生的学习内容并激发学生的学习兴趣，本书每章均添加了大量针

对不同知识点的案例，结合案例和上下文可以帮助学生更好地理解所学内容，同时配有实

训工单，让学生及时学以致用。

本书与同类书相比具有的显著特点如下。

(1) 新。穿插案例，清晰明了，形式独特。

(2) 全。知识点分门别类，包含全面，由浅入深，便于学习。

(3) 系统。知识讲解前呼后应，结构清晰，层次分明。

(4) 实用。理论和实际相结合，举一反三，学以致用。

(5) 赠送。除了必备的电子课件、教案、每章习题答案及模拟测试 AB 试卷外，还相应

地配套有大量的讲解音频、动画视频、三维模型、扩展图片等以扫描二维码的形式再次拓

展钢结构的相关知识点，力求让初学者最大化地接受新知识，最快、最高效地达到学习

目的。

本书由绍兴文理学院土木工程学院黄睿任主编，参加编写的还有黄河科技学院郭华伟，

郑州工业应用技术学院孙红军、侯佳音，中国电建市政建设集团有限公司贾任君，陕西渭

南轨道交通运输学校李迪迪，石家庄铁道大学郝丽青。其中黄睿负责编写第 1、3 章，并负

责对全书进行统筹，郭华伟负责编写第 2、4 章，孙红军负责编写第 5 章，侯佳音负责编写

第 6 章，贾任君负责编写第 7 章，李迪迪负责编写第 8 章，郝丽青负责编写第 9 章。在此

对本书编写过程中的全体合作者和帮助者表示衷心的感谢！

本书在编写过程中，得到了许多同行的支持与帮助，在此一并表示感谢。由于编者水

平有限和时间紧迫，书中难免有错误和不妥之处，望广大读者批评指正。

编 者

目 录

第 1 章 绪论 ....................................................... 1

1.1 钢结构的发展概况 ................................. 1

1.2 钢结构的特点和应用范围 ..................... 3

1.2.1 钢结构的特点 ............................. 3

1.2.2 钢结构的应用范围 ..................... 4

1.2.3 钢结构的基本要求 ..................... 5

1.3 钢结构的设计规定 ................................. 5

1.3.1 基本规定 ..................................... 5

1.3.2 结构体系 ..................................... 7

本章小结 .......................................................... 8

实训练习 .......................................................... 8

第 2 章 钢结构的材料 .................................. 13

2.1 钢材的牌号、规格及选用 ................... 14

2.1.1 钢材的牌号和符号 ................... 14

2.1.2 钢材的规格 ............................... 15

2.1.3 钢材的选用 ............................... 17

2.2 钢结构材料设计指标 ........................... 19

2.2.1 钢材的设计强度指标 ............... 19

2.2.2 钢板的设计强度指标 ............... 20

2.2.3 结构用无缝钢管的设计强度

指标 ........................................... 20

2.2.4 铸钢件的设计强度指标 ........... 21

本章小结 ........................................................ 21

实训练习 ........................................................ 22

第 3 章 钢结构的连接 .................................. 25

3.1 连接的种类和特点 ............................... 26

3.1.1 焊接 ........................................... 26

3.1.2 铆接 ........................................... 26

3.1.3 螺栓连接 ................................... 27

3.1.4 高强度螺栓 ............................... 27

3.2 焊接连接 ............................................... 27

3.2.1 焊接方法 ................................... 27

3.2.2 连接的一般规定 ....................... 29

3.2.3 焊接连接计算 ........................... 31

3.3 连接强度设计值 ................................... 34

3.3.1 焊缝的强度指标 ....................... 34

3.3.2 螺栓连接的强度指标 ................ 36

3.3.3 铆钉连接的强度设计值 ............ 37

3.4 焊接连接构造要求 ............................... 38

3.4.1 焊接连接构造基本规定 ............ 38

3.4.2 塞焊、槽焊、角焊、对接

连接规定 ................................... 38

3.4.3 角焊缝的尺寸规定.................... 39

3.4.4 搭接连接角焊缝的尺寸规定 .... 39

3.5 紧固件连接计算 ................................... 40

3.5.1 普通螺栓、锚栓或铆钉连接

计算 ........................................... 40

3.5.2 高强度螺栓摩擦型连接计算 .... 42

3.5.3 高强度螺栓承压型连接计算 .... 43

本章小结 ........................................................ 43

实训练习 ........................................................ 44

第 4 章 受弯构件 ............................................ 47

4.1 受弯构件的类型和应用 ........................ 48

4.2 受弯构件的强度和稳定性 .................... 49

4.2.1 受弯构件的强度计算 ................ 49

4.2.2 受弯构件的整体稳定性 ............ 51

4.2.3 受弯构件的局部稳定性 ............ 53

4.2.4 组合梁的截面设计.................... 58

4.3 梁的拼接、连接和支座 ........................ 62

4.3.1 型钢梁的拼接 ........................... 62

4.3.2 组合梁的拼接 ........................... 63

4.3.3 梁的支座 ................................... 65

4.3.4 次梁与主梁的连接.................... 66

本章小结 ........................................................ 67

实训练习 ........................................................ 68

教案及试卷答案获

取方式.pdf

钢结构

IV

第 5 章 轴心受力构件 .................................. 71

5.1 轴心受力构件的截面形式 ................... 72

5.2 轴心受力构件的强度和刚度 ............... 73

5.2.1 轴心受力构件的强度 ............... 73

5.2.2 轴心受力构件的刚度 ............... 75

5.2.3 轴心拉杆的设计 ....................... 76

5.3 轴心受压构件的稳定性 ....................... 76

5.3.1 理想轴心受压构件的临界力 ... 77

5.3.2 缺陷对理想轴心压杆

临界力的影响 ........................... 79

5.3.3 设计规范对轴心受压构件

稳定计算的规定 ....................... 80

5.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定 ....... 82

5.5 实腹式轴心受压构件的截面设计 ....... 85

5.6 格构式轴心受压构件的设计 ............... 86

5.6.1 格构式轴心受压构件的

组成形式 ................................... 86

5.6.2 格构式轴心受压构件的

稳定性 ....................................... 87

5.6.3 连接节点和构造规定 ............... 88

5.7 变截面轴心受压构件 ........................... 90

5.8 柱头和柱脚 ........................................... 92

5.8.1 柱头 ........................................... 93

5.8.2 柱脚 ........................................... 95

本章小结 ........................................................ 99

实训练习 ...................................................... 100

第 6 章 拉弯和压弯构件 ............................ 105

6.1 拉弯和压弯构件的特点 ..................... 106

6.2 拉弯和压弯构件截面强度计算 ......... 108

6.3 稳定计算 ............................................. 109

6.3.1 实腹式压弯构件在弯矩作用

平面内的稳定性 ..................... 110

6.3.2 弯矩绕虚轴作用的格构式

压弯构件 ................................. 112

6.3.3 弯矩绕实轴作用的格构式

压弯构件 ................................. 113

6.3.4 双向压弯圆管的整体稳定 ..... 113

6.3.5 双肢格构式压弯构件 ............. 115

6.4 压弯构件的柱头和柱脚设计 .............. 115

6.4.1 梁与柱的连接 ......................... 116

6.4.2 柱脚的设计计算 ..................... 117

本章小结 ...................................................... 120

实训练习 ...................................................... 120

第 7 章 轻型门式刚架结构 ........................ 125

7.1 结构选择与布置 ................................. 126

7.1.1 结构形式 ................................. 126

7.1.2 建筑尺寸 ................................. 127

7.1.3 结构平面布置 ......................... 128

7.1.4 檩条和墙梁布置 ..................... 129

7.1.5 支撑布置 ................................. 129

7.2 荷载计算和内力组合.......................... 130

7.2.1 荷载计算 ................................. 130

7.2.2 荷载组合效应 ......................... 132

7.2.3 内力计算 ................................. 132

7.2.4 变形计算 ................................. 132

7.3 刚架柱和梁设计 ................................. 133

7.3.1 变截面刚架柱和梁的设计 ...... 133

7.3.2 等截面刚架柱和梁的设计 ...... 137

7.4 檩条和墙梁设计 ................................. 137

7.4.1 檩条设计 ................................. 137

7.4.2 墙梁设计 ................................. 138

7.4.3 支撑构件设计 ......................... 138

7.5 焊接和节点设计 ................................. 139

7.5.1 焊接 ......................................... 139

7.5.2 节点设计 ................................. 140

本章小结 ...................................................... 143

实训练习 ...................................................... 143

第 8 章 钢结构抗震 ...................................... 147

8.1 钢结构抗震性能化设计 ...................... 147

8.1.1 一般规定 ................................. 147

8.1.2 计算要点 ................................. 150

8.2 基本抗震措施 ..................................... 159

8.2.1 一般规定 ................................. 159

8.2.2 框架结构 ................................. 160

8.2.3 支撑结构及框架——

支撑结构 ................................. 161

V

目录

V

本章小结 ...................................................... 163

实训练习 ...................................................... 164

第 9 章 钢结构的制作、防腐与防火 ..... 167

9.1 钢结构的制作 ..................................... 167

9.2 钢结构的大气腐蚀与防腐 ................. 174

9.2.1 钢结构的大气腐蚀 ................. 174

9.2.2 钢结构的防腐 ......................... 178

9.3 钢结构的防火 ..................................... 184

9.3.1 截流法 ..................................... 185

9.3.2 疏导法 ..................................... 186

9.3.3 防火涂料的防火作用 .............. 187

本章小结 ...................................................... 188

实训练习 ...................................................... 188

参考文献 ............................................................. 191

钢结构 A 卷.docx 钢结构 B 卷.docx