本教材不僅涵蓋了教學大綱所規定的基礎教學內容, 還力求反映近年來在鋼結構設計等方面的研究開發及工程應用方面的最新發展和成果。在編寫過程中, 結合本校多年開設的鋼結構設計原理為基礎, 力求內容的系統性、先進性和適用性, 循序漸進性。結合教師與工地技術人員的講解, 使學生不但掌握工程識圖的基本知識, 能讀懂鋼結構的典型工程結構施工圖, 又提高綜合應用所學知識解決實際工作問題的基本技能。
隨著城鎮化進程的加速，中國已漸漸成為世界上*大的建筑市場，每年新建建筑竣工面積超過發達國家的總和。傳統施工方式能源消耗大，建筑效率不高，因此，裝配式建造方式的先進性表現在構配件生產工廠化、現場施工機械化、組織管理科學化，是工業化社會的建造方式。這種結構可以減少建筑垃圾的產生量，降低建筑施工過程中對環境造成的污染，提高資源的有效利用及建筑質量，擴大節能產品在建筑中的應用范圍，節約能源、減少勞動力，同時可以縮短建筑周期，實現建筑全壽命過程的低碳排放標準。
裝配式鋼結構（prefabricated steel structure）是目前土木工程領域研究和應用的熱點話題之一。鋼結構依其自重輕、基礎造價低、適用于軟弱地基、安裝容易、施工快、周期短、投資回收快、施工污染小及抗震性能好等綜合優勢被譽為21世紀的“綠色建筑”之一。
所謂裝配式即用預制構件在工地裝配而成的建筑。構配件采用最新的冷壓輕鋼結構以及各類輕型材料組合結構的各個部分，使其具備卓越的保溫、隔聲、防火、節能、抗震、防潮性能。它的生產總體發展趨勢是現場預制逐步縮小范圍，逐漸被工廠預制所取代。這種建筑的優點是建造速度快、受氣候條件制約小、節約勞動力并可提高建筑質量。
隨著城鎮化進程的加速，中國已漸漸成為世界上最大的建筑市場，每年新建建筑竣工面積超過發達國家的總和。傳統施工方式能源消耗大，建筑效率不高，因此，裝配式建造方式的先進性表現在構配件生產工廠化、現場施工機械化、組織管理科學化，是工業化社會的建造方式。這種結構可以減少建筑垃圾的產生量，降低建筑施工過程中對環境造成的污染，提高資源的有效利用及建筑質量，擴大節能產品在建筑中的應用范圍，節約能源、減少勞動力，同時可以縮短建筑周期，實現建筑全壽命過程的低碳排放標準。
本書作為沈陽大學“轉型發展教材建設專項支持計劃”之一，是《鋼結構基礎》《鋼結構制作與安裝》《鋼結構設計》的后續補充教材。為適應學校轉型發展的需要，體現產教融合及教學模式的更新變化特性，本教材以普通高等學校土木工程專業本科教育的培養目標和教學大綱為基礎，突出校企聯合辦學的特點，著重工程實例和具體應用，彰顯別具一格的內容和形式。
根據教學改革需要和社會實際需求，在清華大學出版社的大力支持和倡導下，本書由沈陽大學協同沈陽中辰鋼結構工程有限公司、遼寧省交通高等專科學校等多家單位進行編寫。全書共分為7章，主要內容包括鋼結構的基本知識； 建筑鋼結構鋼材的選用； 鋼結構的連接計算及構造要求； 鋼結構受力構件計算與設計； 裝配式工業建筑設計與施工； 裝配式民用建筑設計與施工實例，裝配式大型鋼結構橋梁設計與施工。實例中除了介紹企業典型工程案例的設計方法與施工手段外，還增加了相應工程的工藝做法、施工要點、構造措施等，注重對學生應用能力的培養。
作者編寫時力求內容充實精煉、重點突出、圖文并茂、講清難點。在闡述基本原理和概念的基礎上，結合規范和工程實際，注重教材的實用性。為方便學習，每章均編有思考題或習題。本書適合土木工程類的研究生、本科生、專科生以及從事鋼結構設計與施工的工程技術人員使用。
本書由沈陽大學王曉初和沈陽中辰鋼結構工程有限公司宋彪擔任主審，沈陽大學鈕鵬、姜繼紅以及沈陽中辰鋼結構工程有限公司梁棟擔任主編，沈陽中辰鋼結構工程有限公司李健康、李帥亭以及沈陽大學張莉莉擔任副主編。
在全書的7章中，第1、2章由沈陽大學鈕鵬、遼寧省交通高等專科學校的金春福共同編寫，第3、4章由沈陽大學姜繼紅編寫，第5章由沈陽中辰鋼結構工程有限公司李健康編寫，第6章由沈陽中辰鋼結構工程有限公司梁棟、魏廣銀及沈陽大學鈕鵬共同編寫，第7章由沈陽中辰鋼結構工程有限公司陳景武、李帥亭共同編寫，常見問題解答由沈陽大學王舜和張莉莉共同編寫。本書大綱擬訂及全書統稿由沈陽大學鈕鵬負責，沈陽大學郭影、王柳燕負責整本書的圖片、表格制作及文字修改等。另外，大連海事大學陳忱、沈陽大學研究生李旭、沈陽中辰鋼結構工程有限公司楊強和宋宏達也參與了部分章節的編寫及全書的校核工作。
限于編者水平有限，書中難免有不妥之處，敬請各位讀者給予批評指正，提出寶貴的意見和建議。本書在編寫過程中，得到參編者所在各個學校和單位的大力支持，在此表示感謝。本書部分圖表引自有關參考文獻和書籍，在此對被引用文獻的作者表示誠摯的感謝。
編者
2017年5月
00第1章鋼結構基本知識
1.1鋼結構基本組成 / 00
1.2鋼結構的特點 / 00
1.3鋼結構的應用 / 00
1.4鋼結構的歷史、現狀與發展 / 00
1.4.1鋼結構的歷史和現狀 / 00
1.4.2鋼結構的發展 / 00
思考題 / 0
參考文獻 / 0
0第2章建筑鋼結構鋼材的選用
2.1概述 / 0
2.2鋼材的生產 / 0
2.2.1鋼材的冶煉 / 0
2.2.2鋼材的組織構造和缺陷 / 0
2.2.3鋼材的加工 / 0
2.3鋼材的主要性能 / 0
2.3.1鋼材的破壞形式 / 0
2.3.2鋼材在單向一次拉伸下的工作性能 / 0
2.3.3鋼材的其他性能 / 0
2.4各種因素對鋼材性能的影響 / 0
2.4.1化學成分的影響 / 0
2.4.2鋼材的焊接性能 / 0
2.4.3鋼材的硬化 / 0
2.4.4應力集中的影響 / 0
2.4.5荷載類型的影響 / 0
2.4.6溫度的影響 / 0
2.4.7防止脆性斷裂的方法 / 0
2.5建筑用鋼的種類、規格和選用 / 0
2.5.1建筑用鋼的種類 / 0
2.5.2鋼材的規格 / 0
2.5.3鋼材的選擇 / 0
思考題 / 0
參考文獻 / 0
0第3章鋼結構的連接計算及構造要求
3.1鋼結構連接節點的基本特性 / 0
3.1.1概述 / 0
3.1.2連接節點的基本特性 / 0
3.2鋼結構的連接材料及設計指標 / 0
3.2.1連接材料 / 0
3.2.2設計指標 / 0
3.2.3鋼結構連接的一般構造要求 / 0
3.3焊接連接 / 0
3.3.1焊接連接的特點 / 0
3.3.2焊接連接的方法及原理 / 0
3.3.3焊接連接的焊縫形式 / 0
3.3.4焊縫連接的分類和構造要求 / 0
3.4焊接應力和焊接變形 / 0
3.4.1焊接應力的分類 / 0
3.4.2焊接應力對結構性能的影響 / 0
3.4.3焊接變形對結構性能的影響 / 0
3.4.4減小焊接應力和焊接變形的措施 / 0
3.5螺栓連接 / 0
3.5.1螺栓連接的特點及類別 / 0
3.5.2螺栓的排列及構造要求 / 0
3.5.3螺栓連接的計算 / 0
3.6高強度螺栓連接的工作性能和計算 / 0
3.6.1高強度螺栓的工作性能 / 0
3.6.2高強度螺栓的強度計算 / 0
本章小結 / 0
練習題 / 0
參考文獻 / 0
0第4章鋼結構受力構件計算與設計
4.1概述 / 0
4.2軸心受力構件的強度和剛度 / 0
4.2.1概述 / 0
4.2.2軸心受力構件的強度和剛度 / 0
4.2.3軸心受力構件的局部穩定 / 0
4.3實腹式軸心受壓柱的設計 / 0
4.3.1截面形式 / 0
4.3.2截面設計 / 0
4.4格構式軸心受壓柱 /
4.4.1截面形式 /
4.4.2換算長細比 /
4.4.3綴材設計 /
4.4.4格構柱的設計步驟 /
4.4.5柱的橫隔 /
4.5偏心構件 /
4.5.1概論 /
4.5.2拉彎和壓彎構件的強度 /
4.5.3壓彎構件的整體穩定 /
4.5.4壓彎構件的局部穩定 /
4.5.5壓彎構件(框架柱)的設計 /
4.5.6框架結構中梁與柱的連接 /
4.5.7框架柱的柱腳 /
4.6受彎構件 /
4.6.1實腹式受彎構件——梁 /
4.6.2格構式受彎構件——桁架 /
4.6.3梁的強度和剛度 /
4.6.4梁的整體穩定和支撐 /
4.6.5梁的局部穩定和腹板加勁肋設計 /
4.7梁的拼接、連接和支座 /
4.7.1梁的拼接 /
4.7.2次梁與主梁的連接 /
4.7.3梁的支座 /
本章小結 /
練習題 /
參考文獻 /
第5章裝配式工業建筑設計與施工
5.1概述 /
5.1.1工程概況 /
5.1.2工程范圍 /
5.2施工詳圖設計 /
5.2.1熟悉圖紙準備圖紙會審 /
5.2.2建模 /
5.2.3出圖 /
5.3鋼結構工廠制作 /
5.3.1H型鋼工廠加工制作 /
5.3.2材料的采購存儲及使用 /
5.3.3工廠加工制作要領及質量保證措施 /
5.4施工組織設計與安裝 /
5.4.1管理目標 /
5.4.2施工總體部署 /
5.4.3工程進度計劃與措施 /
5.4.4總平面布置 /
5.4.5資源配備計劃 /
5.4.6鋼構件運輸 /
5.4.7鋼結構測量 /
5.4.8鋼結構現場安裝 /
5.4.9屋面圍護系統的安裝 /
5.4.10墻面圍護系統的安裝 /
思考題 /
參考文獻 /
第6章裝配式民用建筑設計與施工實例
6.1概述 /
6.1.1裝配式鋼結構民用建筑的特點 /
6.1.2裝配式鋼結構民用建筑的構成及選型 /
6.2施工圖設計 /
6.2.1施工圖概述 /
6.2.2結構施工圖的內容及要求 /
6.2.3某小學新建教學樓工程鋼結構施工圖設計實例 /
6.3施工詳圖設計與制作 /
6.3.1施工詳圖設計 /
6.3.2某小學新建教學樓工程鋼結構施工詳圖設計實例 /
6.3.3某小學新建教學樓工程鋼結構制作工藝 /
6.4施工組織設計與安裝 /
6.4.1施工組織設計概述 /
6.4.2施工組織設計的內容及要求 /
6.4.3某小學新建教學樓工程鋼結構安裝工藝 /
思考題 /
參考文獻 /
第7章裝配式大型鋼結構橋梁設計與施工
7.1概述 /
7.1.1橋梁的基本組成和分類 /
7.1.2橋梁設計的基本原則 /
7.1.3橋梁設計與建設程序 /
7.1.4橋梁設計方案的比選 /
7.1.5橋梁上的作用 /
7.2施工圖設計 /
7.2.1鋼箱梁橋總體設計 /
7.2.2鋼箱梁橋計算分析 /
7.2.3鋼箱梁構造圖 /
7.3施工詳圖設計與制作 /
7.3.1鋼橋施工詳圖設計與工廠內制造流程 /
7.3.2涂裝施工工藝 /
7.4施工組織設計與安裝 /
7.4.1施工策劃 /
7.4.2成品保護及運輸方案 /
7.4.3現場安裝管理及策劃 /
7.4.4現場安裝過程 /
思考題 /
參考文獻 /
附錄鋼結構設計與施工常見問題解答
第1章鋼結構基本知識
本章導讀： 本章主要介紹鋼結構的基本組成及特點，鋼結構的歷史、現狀與發展過程。
本章重點： 鋼結構的特點及應用。
1.1鋼結構基本組成
鋼結構在建筑工程中有著廣泛的應用。由于使用功能及結構組成方式的不同，鋼結構種類繁多，形式各異。雖然這些鋼結構用途、形式各不相同，但它們都是由鋼板和型鋼經過加工、組合連接制成，如拉桿(有時還包括鋼索)、壓桿、梁、柱及桁架等，然后將這些基本構件按一定方式通過焊接和螺栓連接組成結構，以滿足使用要求。
下面結合單層和多層房屋對如何按一定方式將基本構件組成能滿足各種使用功能要求的鋼結構作簡要說明。
單層房屋鋼結構的特點是主要承受重力荷載、水平風力荷載及起重機制動力等荷載。對于這類結構，一般的做法是形成一系列豎向的平面承重結構，并用縱向構件和支撐構件把它們連成空間整體。這些構件也同時起到承受和傳遞縱向水平荷載的作用。圖11是一個單層房屋鋼結構組成的示意圖。屋蓋桁架和柱組成一系列的平面承重結構(圖11(a))。這些平面承重結構又用縱向構件和各種支撐(如圖11中所示的上弦橫向支撐、垂直支撐及柱間支撐等)連成一個空間整體(圖11(b))，保證整個結構在空間各個方向都成為一個幾何不變體系。除此之外還可以由實腹梁和柱組成框架或拱，框架和拱可以做成三鉸、二鉸或無鉸，跨度大的還可以用桁架拱。
圖11單層廠房結構組成示意圖
1—縱向構件； 2—屋架； 3—上弦橫向支撐； 4—垂直支撐； 5—柱間支撐
上述結構均屬于平面結構體系。其特點是結構由承重體系及附加構件兩部分組成，其中承重體系是一系列相互平行的平面結構，承擔結構平面內的垂直和橫向水平荷載并傳遞到基礎。附加構件(縱向構件及支撐)的作用是將各個平面結構連成整體，同時也承受結構平面外的縱向水平力。當建筑物的長度和寬度尺寸接近，或平面呈圓形時，如果將各個承重構件自身組成空間幾何不變體系并省去附加構件，受力就更為合理。圖12所示為平板網架屋蓋結構。
圖12平板網架屋蓋結構
該結構由倒置的四角錐體組成，錐底的四邊為網架的上弦桿，錐棱為腹桿，連接各錐頂的桿件為下弦桿。屋架的荷載沿兩個方向傳到四邊柱上，再傳至基礎，形成一種空間傳力體系。因此，這種結構體系也稱為空間結構體系。這個平板網架中，所有的構件都是主要承重體系的部件，沒有附加構件，因此內力分布合理，節省鋼材。
多層房屋結構的特點是隨房屋高度的增加，水平風荷載及地震荷載起到越來越重要的作用。提高結構抵抗水平荷載的能力，以及控制水平位移不要過大，是這類房屋組成的主要問題。一般多層鋼結構房屋組成的體系主要有： ①框架體系，即由梁和柱組成的多層多跨框架，如圖13(a)所示； ②帶剛性加強層的結構，即在兩列柱之間設置斜撐，形成豎向懸臂桁架，以便承受更大的水平荷載，如圖13(b)所示； ③懸掛結構體系，即利用房屋中心的內筒承受全部重力和水平荷載，筒頂有懸伸的桁架，樓板用高強鋼材的拉桿掛在桁架上，如圖13(c)所示。
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