钢结构设计 学习指南
钢结构设计手册 (2)
钢结构设计手册1. 引言钢结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构形式。
它具有高强度、轻质、可塑性好等特点，因此在许多场合下被作为优选的建筑结构材料。
本手册将介绍钢结构设计的基本原理、设计准则和规范要求，帮助工程师和设计师在实际工程中进行正确的钢结构设计。
2. 设计流程在进行钢结构设计之前，我们应该清楚整个设计流程。
以下是一般的钢结构设计流程：1.确定设计目标和要求：包括承载能力、刚度、稳定性等方面的要求。
2.选择适当的荷载标准：根据实际情况选择适当的荷载标准，如国家标准、行业标准等。
3.确定结构形式和布置：根据设计目标和要求，选择适当的结构形式和布置。
4.进行荷载计算：根据荷载标准和结构形式，进行荷载计算，得到设计荷载。
5.进行结构分析：根据设计荷载，进行结构分析，得到结构内力。
6.进行设计：根据结构内力，进行结构设计，包括截面设计、连接设计、稳定性设计等。
7.进行验算和优化：对设计结果进行验算和优化，确保设计的合理性和安全性。
8.撰写设计报告和图纸：根据设计结果，撰写设计报告和绘制施工图纸。
3. 设计准则钢结构设计应符合以下准则：•强度准则：结构材料和连接件的强度应满足荷载要求，保证结构的载荷承受能力和破坏安全性。
•刚度准则：结构应具有足够的刚度，以满足使用性能要求和抗振要求。
•稳定性准则：结构的稳定性应得到保证，避免产生局部或整体失稳。
•耐久性准则：结构材料和防腐措施应选择合适，以保证结构的耐久性。
•经济性准则：在满足上述准则的前提下，设计应追求经济性，使材料和成本达到最优。
4. 结构设计指南以下是钢结构设计的一些指南和要点：4.1 结构形式选择根据不同的工程项目和设计目标，选择适当的钢结构形式，如框架结构、空间网壳结构、悬索结构等。
应考虑建筑物的使用要求、荷载要求和工程预算等因素。
4.2 荷载计算根据国家标准或行业标准，确定适当的荷载标准，并根据结构形式和荷载特点进行荷载计算。
荷载包括永久荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等。
钢结构设计指导讲义
钢结构讲义第一章钢结构设计基本概念和设计总则1.1 钢结构设计基本概念1、材料强度高、塑性和韧性好2、材质均匀，与力学计算的假定比较符合3、钢结构制造简便，施工周期短4、钢结构的质量轻1.2 钢结构的常用术语1、钢结构定义2、比例极限3、屈服点4、抗拉强度5、设计值6、强屈比7、伸长率8、冷弯性能9、冲击韧性10、脆断11、一阶弹性分析12、二阶弹性分析13、屈曲14、腹板的屈曲强度1.3 钢结构设计适用范围及常用规范标准1、钢结构设计适用范围：一般工业与民用建筑2、钢结构设计基本依据及常用规范标准：1.4 钢结构设计总则1、设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。
宜优先采用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。
2、在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的保证项目。
此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。
3、对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合现行有关国家标准的要求。
1.5 材料分类及性能1、规范推荐Q235 Q345、Q390、和Q4202、在建筑结构设计中对结构用钢材的分类方法3、钢材的力学性能和化学成分表钢材的力学性能表注：1、质量等级为A级不要求V型冲击试验。
2、δs项括号内数值适用于C∽E级。
钢材化学成分4、建筑结构用钢铸件5、连接材料（1）焊缝金属（2）普通螺栓金属（4.6C级、4.8C级、5.6AB级、8.8AB级）（3）高强度螺栓金属（8.8级、10.9级）（4）圆柱头焊钉、锚栓、铆钉1.6结构钢材的选用1、选用的原则2、选用钢材应考虑的因素3、承重结构钢的一般保证项目和追加保证项目4、Q235沸腾钢的限制范围5、钢结构设计图纸和钢材订货文件的内容1.7连接材料的选用1、手工电弧焊焊条的型号应与主体金属相适应2、自动焊接或半自动焊接的焊丝和焊剂应与主体金属相适应3、螺栓连接选用1.8选材的变通方法钢材化学成分允许偏差2、钢材机械性能所需的保证项目仅有一项不合格时的原则处理3、对无牌照或无证明书钢材的原则处理4、对成批混合钢材的原则处理5、代用钢材时的原则处理第二章设计基本规定2.1 设计原则1、（除疲劳计算除外），采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数设计表达式进行计算2、根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。
钢结构设计学习经验
本人自参加工作以来设计了多栋钢结构建筑,其中包括门式刚架、钢框架、钢结构加层、钢结构加电梯、大型广告牌等。
随着设计经验的积累,对规范认识的逐步加深,从中总结了一些对钢结构设计的认识,提出来供大家参考及讨论。
1门式刚架⑴门式刚架应首先确定是否有吊车,如厂房工艺要求需要布置吊车,则应注意以下几点:①柱脚应设计成刚性柱脚; ②柱应设计成等截面柱; ③柱间支撑应由吊车纵向水平荷载控制设计,而不是简单的构造设计,当有不小于5 t的桥吊时,宜采用型钢支撑。
如门式刚架无吊车,则按楔形柱等常规设计,不再赘述。
⑵柱间支撑的布置柱间支撑与屋面支撑应布置在同一柱间,使刚架纵向形成稳定体系,便于刚架安装且增加纵向刚度。
支撑应布置在第一柱间或第二柱间,当布置在第二柱间时第一柱间相应布置刚性系杆,且刚性系杆与抗风柱沿纵向位置一致,使风荷载直接传递。
在刚架转折处(单跨房屋边柱柱顶及屋脊以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊)应沿房屋全长设置刚性系杆。
当门架的跨度较大时,在布置支撑的柱间,应适当增加刚性系杆的数量,使支撑的夹角在45°左右。
当受建筑功能限制无法布置柱间支撑时,应布置纵向刚架。
本人就曾经做过一个在端部柱间做刚接钢梁,从而取消柱间支撑的工程,使建筑布置更加灵活,应用效果良好。
⑶屋面、墙面构造屋面及墙面构造措施是增大刚架刚度,防止刚架平面外失稳的关键措施。
檩条、墙梁一般由冷弯薄壁构件制成,当柱距小于6 m 时,设一道拉条,大于6 m时,设两道拉条。
在这里应特别提到斜拉条,在校图过程中,常常可以看到许多钢结构厂家或设计者设斜拉条而不设撑杆的情况。
原因是结构概念不是很清楚,因为通过结构力学知识,在斜拉条间设置撑杆,方可形成稳定体系。
在屋面、墙面设计中还应注意隅撑布置,隅撑不是可有可无,它是为防止受压翼缘屈曲而设置。
研究表明门式刚架的破坏首先是由于受压最大翼缘屈曲引起的。
斜梁下翼缘与刚架柱内翼缘连接处是出现屈曲的关键部位,该处设隅撑十分重要。
钢结构设计入门,初学者看过来!
钢结构设计入门，初学者看过来！一、钢结构适用范围及选型1.钢结构适用的范围钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说：超高层建筑、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、工业厂房和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.钢结构的选型在钢结构设计的整个过程中，都应该被强调的是"概念设计"，它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常有框架、平面（木行）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。
结构选型时，应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线 50 度内需考虑雪载），如采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型 SRC 柱，核心为支撑框架的结构体系。
我国半数以上的此类高层为前者。
对抗震不利。
结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。
钢结构设计原理教学大纲
钢结构设计原理教学大纲一、课程名称和学分课程名称：钢结构设计原理学分：3学分二、课程内容1. 钢结构的基本概念和发展历史1.1 钢结构的定义1.2 钢结构的发展历程1.3 钢结构的优点和局限性1.4 钢结构的适用范围和分类2. 钢结构的材料及生产原理2.1 钢结构主要材料的介绍2.2 钢的物理性质和化学性质2.3 钢结构的生产原理和技术3. 钢结构设计的基本原理3.1 钢结构设计的目的和要求3.2 钢结构的荷载和载荷计算原理3.3 钢结构设计中的基本理论3.4 钢结构设计中的基本公式和计算方法4. 钢结构各构件的设计4.1 钢框架的设计4.2 钢柱和钢梁的设计4.3 钢板的设计4.4 钢管的设计5. 钢结构各种连接方式5.1 螺栓连接5.2 焊接连接5.3 锚固连接5.4 榫卯连接6. 预应力和防腐6.1 预应力的原理和应用6.2 防腐的原理和方法三、教学方法1.讲授理论知识，强调基本原理和基本公式2.进行案例分析，加强实践操作能力3.采用小组讨论和合作学习，提高学生的自主学习和合作能力四、实验教学1.钢结构的实际应用和场地考察2.钢结构的实验室操作和掌握实验技能3.钢结构模型制作和实验测试五、教学考核1.期中考试2.期末考试3.作业、小组讨论和实验成绩六、参考教材1.《钢结构设计基础》2.《钢结构设计规范》3.《钢结构设计案例》七、教学目标通过学习本课程，学生应当能够：1.掌握钢结构的基本概念和发展历史2.熟悉钢结构的材料及生产原理3.熟练掌握钢结构设计的基本原理和基本公式4.理解钢结构各构件的设计和各种连接方式5.掌握钢结构的实验操作技能和实际应用能力八、课程评价标准钢结构设计原理课程的评价标准：1.课堂表现（包括出勤率、课堂讨论、个人表现等）占15%2.作业占30%3.小组讨论占20%4.实验成绩占15%5.期中考试占10%6.期末考试占10%九、教学进度安排本课程共15周，安排如下：周次课程内容第1周钢结构基本概念和发展历史第2周钢结构材料及生产原理第3周钢结构设计基本原理第4周钢框架的设计第5周钢柱和钢梁的设计周次课程内容第6周钢板的设计第7周钢管的设计第8周节假日第9周螺栓连接和焊接连接第10周锚固连接和榫卯连接第11周预应力的原理和应用第12周防腐的原理和方法第13周钢结构场地考察第14周钢结构实验操作第15周综合复习和期末考试十、教学反馈与改进本课程在教学过程中，学生可以通过邮件、课堂反馈、问卷调查等方式对课程及时反馈意见和建议，帮助教师及时调整教学策略，并做出相应的改进和完善，不断提高教学质量。
钢结构设计知识点
钢结构设计知识点
一、钢结构的主要材料
钢结构主要使用钢材、木材和混凝土等材料。
其中，钢材更为常用，
分为结构钢、钢筋和钢板。
结构钢包括H型钢，槽钢，角钢，方钢，工字钢，圆钢等。
钢筋包括热轧钢筋，冷成型钢筋，冷轧和热轧挤压桁架钢筋等。
钢板种类较多，主要有热轧钢板、冷轧钢板、容器钢板、夹层钢板、
钢管等。
二、钢结构设计原则
1、要求钢结构设计的基本原则是：设计符合技术规范，安全可靠，
结构紧凑，重量轻，结构刚性好，抗震性能好。
2、在其中一杆件或连接部位的剪切强度设计中，要消除泊松失稳机制，确保设计强度和稳定性。
3、要求各支座及杆件连接的设计方案、连接件类型及尺寸要符合有
关规范的规定，各支座、杆件及连接件应经过力学分析，确保结构可靠性。
4、结构连接要求结实牢固，能够利用好材料的钢性能，使用方便，
保持良好的外观。
三、钢结构设计步骤
1、钢结构设计的第一步是分析设计条件，即明确结构用途和其要求
的荷载、尺寸、重量等，根据设计要求制定设计方案。
2、钢结构设计的第二步是确定荷载、结构成形方式、材。
钢结构设计手册
不适于风大的地方施焊。
4、电阻焊等 利用电流通过焊件接触点表面的 电阻所产生的热量来熔化金属， 再通过压力使其焊合。 适用于薄壁型钢的焊接，板叠厚 度不超过12mm。焊点主要承受剪 力，抗拉能力较差。
2 3
6 1
4
5
电阻焊
1 电源 2 导线 3 夹头 4 焊件 5 压力 6 焊逢
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
五、焊缝质量检验 • 焊缝质量等级：《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB50205）对焊缝依其质量检查标准分为一级、二级和三 级。 • 焊缝质量检验方法： 外观检查（外部尺寸和缺陷） 内部检查（内部缺陷）：超声波探伤检验（主要) 、X射线、 γ射线等（x射线应用广）检验、磁粉（辅助）、荧光检验 （辅助） 。 三级焊缝只要求进行外观检验并符合标准，即检查焊缝实际 尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬边等缺陷 ；
• 材料等级：采用45号钢、40B和20MnTiB钢（热处理），材料 等级为 8.8级或10.9级。
• 孔径：摩擦型高强螺栓孔径比螺栓大1.5～2.0mm；承压型高 强螺栓孔径比螺栓大1.0～1.5mm。
4、射钉、自攻螺栓、焊钉连接 灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结
构，不能受较大集中力 。焊钉用于混凝土和钢板的连接。
•搭接：不同厚度的两构件，传力不均匀，费材料
•T形连接（顶接）：组合截面
•角部连接：箱形截面
盖板对接
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
三、焊缝形式 按焊缝和两个被连接件间的相对位置分类。 对接焊缝：焊缝和两个被连接件的平行面相连。 角焊缝：焊缝和两个被连接件的相交面相连。
第二节 焊接方法和焊缝连接形式
pdf钢结构设计手册
pdf钢结构设计手册目录
一、绪论
1.钢结构发展概况
2.钢结构分类及特点
二、材料及基本性能
1.钢材类型及选用
2.钢材的基本性能
三、结构构件设计
1.轴心受力构件
2.受弯构件
3.拉弯和压弯构件
四、连接与节点设计
1.焊接连接
2.螺栓连接
3.铆钉连接
五、稳定性设计
1.稳定性概念及分类
2.失稳类型及特点
六、防腐与防火设计
1.防腐设计
2.防火设计
七、参考文献
第一章绪论
钢结构，作为一种重要的建筑结构形式，在现代建筑中得到了广泛应用。
钢结构以其强度高、重量轻、结构稳定等优点，被广泛应用于大型工业厂房、高层建筑、大跨度桥梁等领域。
钢结构的出现和发展，极大地推动了建筑工业化和现代化进程。
本章将简要介绍钢结构的发展概况、分类及特点。
1.1钢结构发展概况
钢结构的发展历史可以追溯到19世纪中叶。
随着工业革命的兴起，钢铁工业得到了迅速发展，钢结构也逐渐应用于建筑领域。
20世纪以来，随着现代建筑和工程技术的不断发展，钢结构的应用范围越来越广泛。
目前，钢结构已经成为现代建筑中不可或缺的一种结构形式。
1.2钢结构分类及特点
钢结构的分类和特点可以根据不同的标准和需求进行分类。
一般来说，可以根据构件的类型、材料的特点、用途等方面进行分类。
钢结构的优点包括强度高、重量轻、结构稳定、施工速度快等。
同时，钢结构也存在一些缺点，如耐火性差、耐腐蚀性差等。
在选择和应用钢结构时，需要综合考虑各种因素，以便选择最合适的结构形式。
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学习指南
1、课程的重要性和学习目标
本课程是土木工程专业的一门重要的专业课，是一门理论和实际结合较强的课程。
通过本课程的学习，在钢结构基本原理的基础上掌握常用钢结构的设计计算方法，为今后从事钢结构设计、施工与安装等奠定坚实的基础，养成基本的工程设计能力。
2、前导课程
材料力学、结构力学、房屋建筑学、土力学与地基基础、建筑结构与选型、荷载与结构设计方法、建筑施工、建筑结构CAD、工程抗震、钢结构基本原理。
3、后续课程
后续课程为钢结构课程设计、钢结构毕业设计实践教学环节，通过课程学习掌握钢结构构件及整体结构的内力计算及组合、杆件验算、节点计算、钢结构图纸绘制及表达，具备从事钢结构设计的基本素质和能力。
4、必要学习工具
绘图工具：AutoCAD；
计算分析工具：Ansys、Sap、Abaqus；
设计工具：PKPM、MTS、天正等建筑、结构分析软件。
5、课程能力点
在学习“钢结构基本原理”的基础上，走向应用阶段，即通过本课程的学习，系统地掌握钢结构的基本计算方法和应用技能，具备进行轻型门式刚架结构、重型单层工业厂房钢结构、多层房屋钢结构及高层房屋钢结构等设计计算的能力，了解相关的设计依据、成果及施工验收等知识，同时也为从事建筑钢结构制造、安装及施工管理打下必要的基础。
6、学习方法
以规范为依据，以教材为基础，借助课堂和网络资源，结合理论课、案例实训课及已完成的实习实践环节，认真做好预习、复习、作业、阅读等课外学习，积极参与课堂或课下讨论、科技创新活动、结构设计大赛等活动，提高综合应用能力。
7、与课程相关的国家标准及图集
[1] 钢结构设计规范GB 50017-2003.北京：中国计划出版社，2003
[2] 建筑结构荷载规范GB 50009-2012.北京：中国建筑工业出版社，2012
[3] 建筑抗震设计规范GB 50011-2010. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[4] 冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002. 北京：中国计划出版社，2002
[5] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002. 北京：中国计划出版社，2003
[6] 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98. 北京：中国建筑工业出版社，1998
[7] 钢结构工程施工质量验收规范GB50205_2001.北京：中国建筑工业出版社，2002
[8] 建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002
[9] 12m实腹式钢吊车梁-轻级工作制05G514-1
[10] 12m实腹式钢吊车梁-中级工作制05G514-2
[11] 12m实腹式钢吊车梁-中级工作制05G514-3
[12] 12m实腹式钢吊车梁-重级工作制05G514-4
[13] 单层房屋钢结构节点构造详图(工字型截面钢柱柱脚连接)06SG529-1
[14] 吊车轨道联结及车挡05G525
[15] 多高层民用建筑钢结构节点构造详图01(04)SG519
[16] 钢吊车梁(H型钢_工作级别A1-A5)08SG520-3
[17] 钢结构建筑构造图集CDI02J
[18] 钢抗风柱10SG533
[19] 钢梯02J401
[20] 轻型屋面梯形钢屋架（圆钢管、方钢管）06SG515-1
[21] 轻型屋面梯形钢屋架（剖分T型钢）06SG515-2
[22] 轻型屋面梯形钢屋架01SG515
[23] 梯形钢屋架05G511
[24] 柱间支撑05G-336
[25] 压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造01J925-1
[26] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(上册).北京：北京：中国建筑工业出版社，2004
[27] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(下册).北京：北京：中国建筑工业出版社，2004。