钢结构教材
钢结构设计书籍
钢结构设计书籍钢结构设计是建筑学和土木工程领域的一个重要专业方向，涉及到钢材的选择、结构的稳定性、安全性以及经济性等多个方面。
以下是一些钢结构设计领域的经典书籍：《钢结构设计原理》（作者：陈绍蕃）：该书系统介绍了钢结构设计的基本原理和方法，包括钢材的性能、连接设计、轴心受力构件、受弯构件、压弯构件和桁架等内容。
该书内容全面，理论性强，适合作为钢结构设计方面的专业教材或参考书。
《钢结构》（作者：王元清、石永久、陈宏）：该书主要介绍了钢结构的基本知识和设计方法，包括钢材的性能、连接设计、轴心受力构件、受弯构件、压弯构件、平面刚架以及钢结构的疲劳和稳定等内容。
该书结合实例进行讲解，易于理解和应用。
《钢结构稳定理论与设计》（作者：陈骥）：该书主要介绍了钢结构稳定理论的基本原理和设计方法，包括轴心受压构件、受弯构件、压弯构件以及钢结构的整体稳定等内容。
该书内容深入，理论性强，适合作为钢结构稳定设计方面的专业教材或参考书。
《现代钢结构设计手册》（作者：陈绍蕃、顾强）：该书是一本大型工具书，全面介绍了现代钢结构设计的相关知识和技术。
内容涵盖了钢结构设计的基本原理、计算方法、设计实例、材料选用等方面，具有很高的实用性和参考价值。
《建筑钢结构设计》（作者：沈祖炎、陈扬骥）：该书主要介绍了建筑钢结构设计的基本原理和方法，包括钢材的性能、连接设计、轴心受力构件、受弯构件、压弯构件以及建筑钢结构的节点设计等内容。
该书注重实践应用，适合作为建筑钢结构设计方面的专业教材或参考书。
以上是一些钢结构设计领域的经典书籍，它们涵盖了钢结构设计的基本原理、计算方法、设计实例、材料选用等方面，具有很高的学术价值和实用价值。
对于从事钢结构设计、施工、管理等方面工作的人员来说，这些书籍都是不可或缺的参考资料。
《钢结构设计》参考教材
《钢结构设计》参考教材
关于《钢结构设计》的参考教材，以下是一些可供选择的书籍：
《钢结构设计（第二版）》，姚谏主编，中国建筑工业出版社，2021年2月1日。
《钢结构设计手册（第四版）(上、下册）》，王燕、李军、刁延松，中国建筑工业出版社，2019年10月14日。
《钢结构设计─方法与例题（第二版）》，姚谏、夏志斌编著，中国建筑工业出版社，2019年11月29日。
《钢结构设计原理》，胡习兵、张再华，北京大学出版社，2023年1月1日。
《钢结构设计原理(第2版普通高等教育十一五规划教材)》，丁阳著，天津大学出版社，2020年9月1日。
这些书籍可以作为钢结构设计领域的重要参考资料。
具体选择哪一本要根据您的需求和实际情况来决定。
6-钢结构基本原理—压弯构件
求解过程：p.197
方程解：
(1 −
一、单向压弯构件的平面内失稳
参阅 §7.4.1
不对称实腹式截面，弯矩使较大翼缘受压时的 补充计算公式
N A
−
β mx M x
γ xWx2 (1 − 1.25N
/ NE)
≤
fd
§3 压弯构件的整体稳定
二、单向压弯构件的平面外失稳
平面外失稳的特征
参阅 §7.4.2
Mx
N
y
v
Mx zN
N
x u,θ
zN
与受弯构件整体失稳的相似点：
边缘屈服准则
N A
+
Nv 0m
≤
W x (1 − N / N E )
fy
M max
=
Nv0m 1-N / N E
2阶效应放大因子（弹性范围）
整理为 p.103（5-30）
σ cr
=
fy + (1+ ε0 )σEx 2
−
[
fy
+ (1+ ε0 )σEx 2
]2
−
fyσ Ex
1 1-N / N E
ε0
=
则 N + Mx ≤1 N p M ex
N An
+ Mx Wxn
≤
fd
§2 单向压弯（拉弯）构件截面强度
三、全截面屈服准则
准则描述：
参阅 §4.2
截面各点应力（拉、压）都达到钢材屈服点
截面强度公式
y σ1 = fy
x
记 屈服轴力 N p = Af y 塑性弯矩 M px = Wpx fy
N 经推导可得
Av 0m Wx
钢结构钢结构快速入门教材第一、二章
第一章概论第一节钢结构的特点和应用钢结构的特点：钢结构构件较小，质量较轻，便于运输和安装，便于装拆、扩建。
适用于跨度大、高度高，承载重的结构。
1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强；3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快；4.钢结构抗震性能好；5.耐腐蚀和耐火性差。
第二节钢结构的应用范围一、大跨度结构：体育场、馆、会展中心、会堂、剧场、飞机库、机车库等。
二、高层建筑：纽约的西尔斯大厦共110层，总高443m；深圳的地王商业大厦总高368m；上海金茂大厦共88层，总高420.5m。
三、工业建筑设有大吨位吊车，炼钢车间，船体车间，水压机车间。
四、轻钢结构后面重点讲解。
五、高耸结构(塔桅结构)高压输电塔，微波站，雷达站，火箭发射塔，海洋石油平台。
随着现代建筑技术发展，塔桅结构由单一功能向多功能方向发展，如加拿大多伦多的电视塔为全钢结构，我国黑龙江省336m高的全钢结构多功能电视塔。
六、活动式结构水工钢闸门，升船机，三峡的升船机120×18×3.5m，最大提升高度113m，重11800T。
七、可拆卸或移动的结构钢栈桥、移动式平台，发挥钢结构重量轻，便于运输和安装的优点。
加拿大已建成120多万吨，可容纳5000多人的海上采油平台。
八、高压容器和大直径管道三峡水利枢纽工程中的发电机组压力钢管内径达12.4m，钢管壁厚60mm。
九、抗震要求高的结构十、特种结构钢烟囱、钢水塔，纪念性建筑（北京的中华世纪坛）城市大型雕塑（南海大佛）。
第三节现代建筑钢材的发展一、高强度钢材随着人们对结构性能要求的提高，研制和应用高强度钢材、优质钢和各种低合金钢，如Q345（16锰钢）、Q390（15锰钒钢）、Q420（15锰钒氮钢），有些西方国家已把钢材的屈服强度为700～800Mpa或更高强度的低合金钢列入设计规范。
钢结构设计原理本科教材
钢结构设计原理本科教材
以下是一些被广泛使用的钢结构设计原理本科教材：
1.《钢结构设计》（第五版）- 林奕彤、苏向东、叶荣辉等著。
这本教材是中国建筑学会编写的，对钢结构设计的基本理论和方法进行全面介绍，内容包括结构力学、材料力学、构件设计、连接设计等。
2.《钢结构基本原理与设计》（第二版） - 韩德民、罗绍元等著。
这本教材着重介绍了钢结构设计中的基本原理及其应用，内容包括结构分析、构件设计、连接设计、稳定性分析等。
3.《钢结构设计》（第四版） - 王淑敏、毛两榕等著。
这本教材在介绍钢结构设计的基本理论和方法的同时，特别强调了设计实践的应用，内容包括结构力学、构件设计、连接设计、工程应用等。
4.《现代钢结构设计》（第四版） - 郭炳双、贺安邦等著。
这本教材对现代钢结构设计的发展和应用进行了全面介绍，内容包括构件设计、连接设计、结构分析、设计规范等。
5.《钢结构设计》（第四版） - 程杰、沈啸等著。
这本教材结合了国内外的设计规范和标准，对钢结构设计的基本理论和实践进行了系统讲解，内容包括结构力学、构件设计、连接设计、施工优化等。
这些教材均包含了钢结构设计的基本原理和方法，并且结合了实际的工程应用，非常适合本科学习和教学使用。
第七章平台钢结构设计
件(栏杆、楼梯等）组成，形成一个空 间不变体系。 二、用途 操作平台、检修平台、走道平台等 主要用于工业建筑
面 板
次梁 主梁
柱
支撑
上海东卫消防钢结构平台
上海奉贤电厂钢结构平台
上海贝莎时装钢结构平台
第7－1节 平台钢结构布置
qb/s 22.013 1.2 0.435 22.535 kN / m
M
/
x ,max
1 8
qb/s
l2
1 22.535 62 8
101.41kN.m
V 22.5356/ 2 67.61kN.m max
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算：
M x,max
f
101 .41106 1.05 508 .2103
M x,max
f
99.056 106 1.05 215
438 .8mm3
查型钢表试选I28a
Wx 508.2mm3, 43.47kg / m, Ix 7115cm4
Sx 292.7cm3,tw 8.5mm
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算：
qbsk 6.338 1.5 / 0.6 0.435 16.28kN / m
一）确定截面尺寸 1.截面高度 容许最大高度hmax 容许最小高度hmin 经济高度he
he 7 3 Wx 30 (cm)
hmin≤h≤hmax, h≈he
焊接梁截面
第7-3节 平台梁设计
7.3.2（2） 焊接组合梁设计步骤总结
均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin
第7-3节 平台梁设计
第7－2节 平台铺板设计
钢结构施工安全培训教材
钢结构施工安全培训教材一、引言钢结构在现代建筑中得到了广泛应用，它具有轻巧、强度高等优点，然而在进行钢结构施工时，安全是至关重要的。
本教材将就钢结构施工中常见的安全问题进行论述，以期提高工人的安全意识和遵守安全操作规程。
二、钢结构施工中的安全意识1.了解施工场地的地质条件和气象因素对施工的影响，合理安排施工计划。
2.认真学习和遵守相关安全法规和操作规程，时刻牢记“安全第一”的原则。
三、施工前的安全准备1.清理施工现场，确保场地整洁无障碍，设置明显的安全警示标志。
2.组织施工人员进行安全培训，保证他们对施工过程和使用的设备有充分的了解。
3.检查施工设备和工器具的完好性，确保其正常运行并做好维护工作。
四、高空作业的安全注意事项1.进行高空作业前要进行全面的检查，确保搭设的脚手架和安全网的牢固稳定。
2.佩戴防坠落设备，同时加强对工人的安全培训和技能训练。
3.在高空作业过程中，要遵循安全操作规程并配备足够的安全警示标志。
五、吊装作业的安全要求1.对要吊装的钢构件进行全面检查，确保其外观无异常并符合吊装要求。
2.确认起重设备能够承受吊装重量，并合理选择吊装方法和使用合适的吊装工具。
3.协调指挥吊装作业，保持通畅的沟通并设置安全警戒区域。
六、焊接和切割操作的安全措施1.使用合格的焊接材料和设备，并保证焊接工作场所的良好通风。
2.穿戴适当的个人防护装备，防止火花溅落和有害气体的吸入。
3.在进行焊接和切割操作前，要检查设备的电气状况和连接是否正常，并设置好相应的警示标志。
七、钢结构施工中的安全监管1.建立安全管理制度和责任制，明确施工过程中各个层级的安全责任和任务。
2.加强监督和巡查，及时发现和纠正存在的安全隐患，并进行记录和通报。
3.定期组织安全培训和演练，提高施工人员的安全技能和应急能力。
八、总结通过对钢结构施工安全培训教材的学习，工人们将深入了解钢结构施工中的安全问题及其解决方法。
只有加强安全意识，遵守安全规程，并采取科学的施工措施，才能确保钢结构施工的安全进行，并保护工人的生命财产安全。
基于BIM的Tekla钢结构设计案例教程
成书过程
编辑背景
出版工作
曾经中国国内图书市场上仅有一两本Tekla图书，其内容比较简单，而且缺乏项目案例，于是**编写了该书。 该书介绍了将Tekla导入Revit的一般流程，这样在进入Revit之后就可以进行专业之间的碰撞了。东莞厚街体育 馆就是将Tekla与Revit相结合而完成设计的。在这个项目中，用Tekla进行钢结构设计，用Revit进行建筑与机 电设计，并对这些设计进行碰撞检查。
2.双屏幕操作，提高作图效率
该教材配套教学视频是使用一主一副两个屏幕进行录制的。主屏幕显示平面视图与立面视图，副屏幕显示自 定义视图与三维视图。这样在操作时不用来回频繁地切换视图，可提高作图效率。设置与操作双屏幕的方法可参 考该书姊妹篇《基于BIM的Tekla钢结构设计基础教程》一书的附录D。
3.选用经典案例进行教学
该书以天宝公司旗下的Tekla Structures 2020简体中文版为讲解软件，以一个自行车棚为案例，详细介绍 “建立钢结构模型→碰撞检查→输出到Revit中→统计工程量→出图”的一般流程。
2021年7月1日，《基于BIM的Tekla钢结构设计案例教程》由清华大学出版社出版发行。
内容简介
第1章介绍项目的设置、操作界面的定制、零件与构件的命名等前期设置工作，以及绘制轴网与标高、保存视 图样板、根据样板生成平面和立面视图等相关操作。第2章介绍承台、垫层、基础梁等现浇部分的绘制步骤，以及 预制排水沟、排水算子和地脚锚栓等预制部分的绘制步骤。第3章介绍如何使用SketchUp制作调节螺母、垫圈、 波形采光板、支架、自攻螺钉等特殊造型的零件。第4章介绍钢梁和钢柱等主体构件的绘制，以及钢梁与钢柱之间 的两种连接方法。第5章介绍X型柱间支撑与钢柱的连接方法，以及X型柱间支撑的内部连接方法，如断开支撑杆 件、绘制连接板、绘制端板及螺栓连接方法等。第6章介绍檩条、斜拉杆、直拉杆、套管及隅撑等屋面主要零件的 绘制与连接方法，以及形减自定义组件的设置步骤。第7章介绍支架、马鞍扣、垫圈、自攻螺钉等支架组的绘制过 程及形成自定义组件的设置方法，另外还会介绍波形采光板的插入与固定方法。第8章介绍柱脚部分的完善，以及 如何用花篮螺栓连接两轴间的钢柱等模型修饰方面的操作，另外还会介绍碰撞检查以及如何将模型导入Revit等 相关操作。第9章介绍零件编号的方法与注意事项，以及如何创建合计型和记录型等类型的报告，并介绍创建报告 模板的一般方法。第10章介绍生成图纸与管理图纸的方法，并介绍如何修改图纸的三个层级，以及零件图、构件 图、现场装配图和多件图的生成与修改方法。附录A介绍Tekla常用快捷键的用法。附录B提供与本书配套的钢结 构设计图纸。
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C、优、缺点
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接； 缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。
6
2.埋弧焊（自动或半自动）
送丝器
45
（二）螺栓的排列 1.并列—简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大； 2.错列—排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小；
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
46
3.螺栓排列的要求
（1）受力要求:
垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、 截面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不 能太小； 顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距 不能太小； 对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不 能太大。
9
二、焊接连接形式和焊缝形式 1.焊接连接形式 单击图片3-2播放
对接
10
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搭接
11
2.焊缝形式 （1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝
T型对接焊缝
12
3. 焊缝位臵
13
三、焊缝缺陷及焊缝质量检查
1.焊缝缺陷
14
2.焊缝质量检查 外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；
3 1.1 f t
2 1 2 1
w
( 3 31)
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。28
3.4 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和受力分析 1、角焊缝的形式: 直角角焊缝、斜角角焊缝
（1）直角角焊缝
hf
hf
hf
hf 普通式
1.5hf 平坡式
hf 凹面式
29
（2）斜角角焊缝
Nsinθ
lw
N
θ t B
26
Ncosθ
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
2、M、V共同作用下的对接焊缝计算 （1）板件间对接连接 因焊缝截面为矩形，M、
V M
V共同作用下应力图为：
故其强度计算公式为：
t A
σ
lw
τ
max
max
M 6M 2 f tw Ww l w t
VS w 3 V fVw I w t 2 lw t
16
3.焊缝质量等级及选用 《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊 缝质量等级的选用有如下规定：
(1) 需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向
的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 (2) 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材 等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。
4.焊缝代号
详细参见表3-1，图3-13
20
3.3 对接焊缝的构造与计算
一、对接焊缝的构造
1、对接焊缝的坡口形式:
对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和
施工条件有关。
(1)当:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)时可不做坡
口,采用直边缝; (2)t=7~20mm时，宜采用单边V形和双边V形坡口;
直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽， 或其他措施以防螺帽松动；
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情 况可用于抗剪连接： 1、承受静载或间接动载的次要连接； 2、承受静载的可拆卸结构连接； 3、临时固定构件的安装连接。
49
二、螺栓连接的受力形式
A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力 共同作用 F
3
N
3.2 焊接连接的特性
一、钢结构常用焊接方法 1.手工电弧焊 原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形 成焊缝。
焊条 焊钳
A、焊条的选择： 焊条应与焊件
焊机
保护气体
钢材相适应。
焊件
电弧
熔池 导线 4
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5
Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328) Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048) Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518) B、焊条的表示方法： E—焊条(Electrode)
d
N nv
b v
d
4
2
f vb
( 3 32)
N cb d t f cb
(3 33)
b b b 单栓抗剪承载力： N min min N v ，N c
(3 34)
nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。
B. 正面角焊缝的破坏形式
36
（3）斜角焊缝 斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正侧面角焊 缝之间。
单击图片3-8播放
37
例3.4
角钢与连接板连接
例3.5 例3.6
牛腿与柱连接-焊缝受弯剪 牛腿与柱连接-焊缝受扭剪
38
三、焊接变形 焊接变形包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、 角变形和扭曲变形等，通常是几种变形的组合。
25
1、轴心力作用下的对接焊缝计算 N N f t w 或f cw ( 3 28) lw t t 式中： A N—轴心拉力或压力； t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度； ftw、fcw —对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。
N
当不满足上式时，可采用斜对 接焊缝连接如图B。 N
N sin f t w 或f cw lw t N cos f vw lw t
（2）构造要求；
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 不密，潮气侵入腐蚀钢材。 47
（3）施工要求
为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。 根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。
48
（三）螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接 接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的 缀条除外；
17
（３）重级工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作
制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆
与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，
不应低于二级。
（４）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力 荷载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工 作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
18
19
内部无损检验：检验内部缺陷。
内部检验主要采用超声
波，有时还用磁粉检验
荧光检验等辅助检验方
法。还可以采用X射线或
γ射线透照或拍片。
15
《钢结构工程施工及验收规范》规定：
焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级
和三级。 一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数 量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合 三级质量标准。
56
剪切面数目nv
按he=hf cos α 2
对于α>135 或α<60 斜
o
o
hf
按he=0.7hf
α hf
α
hf
hf
按he=hf cos α 2
角角焊缝,除 钢管结构外, 不宜用作受 力焊缝。
hf
按he=0.7hf
α hf
α hf
hf
(a)
(b)
斜角角焊缝 a）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝
30
2.直角角焊缝的受力分析 （1）侧面角焊缝（侧焊缝） 单击图片3-7播放
31
A. 应力分析
剪应力τf
N
N
lw
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较
低，塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故
剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf 越大剪应力分布越不均匀。
32
B. 破坏形式
33
（2）正面角焊缝
单击图片3-3播放
34
A. 应力分析
正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差， 35 但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%--55%以上。
( 3 29)
( 3 30)
M ftw Ww
VS w f vw I wt
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。 27
（2）工字形截面梁对接连接计算
M V 1 焊缝截面 σ1
τmax
σmax
τ
τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3要求； B、对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应 力尚应满足下式要求：
(3)t>20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。
t--焊件厚度
21
α
C=0.5~2mm
C=2~3mm
（ a）
（b）
α p
C=2~3mm
p （d）
C=3~4mm
（ C）
p
C=3~4mm
p
C=3~4mm
（ e）
（ f）
22
2、V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行补焊； 3、对接焊缝的起、灭弧点易出现缺陷，故一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能做引弧板时，每条 焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1，t1—较薄焊 件厚度； 4、当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡 度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓 过度，减小应力集中。
23
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24
二、对接焊缝的计算 对接焊缝分为：焊透和部分焊透（自学）两种；
动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受