钢结构从入门到精通

钢结构，简称钢构，是现代建筑中非常重要的一种建筑结构类型，具有强度大、自重轻、刚性好、可实现大跨度大空间等优点。为此，钢结构应用领域很广泛。钢结构工程中，施工人员必须掌握钢结构的识图、制作以及安装技术要点等技能，只有全面掌握这几个方面，才能胜任钢结构工程施工工作。为了让广大从事钢结构工程的技术人员掌握以上技能，特组织编写了本书。 
本书既讲述了钢结构工程基础知识，也讲述了具体种类钢结构的实际应用相关知识。本书尽量把钢结构标准做法、要求、实用技巧图解化、图说化，以便读者轻松学习和掌握相关技巧。本书的特点如下。 
1. 内容丰富——包括钢结构相关基础知识、材料与构件的加工、制图与识图、连接、制作与安装、防护与检测、常用数据等内容，还详细介绍了网架结构、网壳结构、悬索结构的知识与应用。 
2. 实用性强——本书尽量把钢结构的知识技能，结合一线工地现场的实际情况进行介绍。对于规范、要求的讲述，也尽量结合一线工地现场进行图解精解，避免学习的枯燥感。 
3. 适用范围广——本书既可适用于钢结构安装人员、焊接人员、技术人员、工程施工人员、工程管理人员，也适用于大专院校师生作为相关专业的辅导用书和参考用书，还可用于想要灵活就业、快速掌握一门技能手艺的自学者。 
4. 形式新颖——本书采用双色印刷 工地详解 随书附赠视频形式，从而使本书读者学习技能更轻松、工地发挥更得心应手。 
总之，本书内容全面、脉络清晰、重点突出、实用性强，具有很强的实践指导价值。 
在编写过程中，参考了一些珍贵的资料、文献、网站，在此向这些资料、文献、网站的作者深表谢意! 
另外，本书编写中还参考了有关标准、规范、要求、政策等资料，而这些资料会存在更新、修订的情况。因此，凡涉及标准、规范、要求、政策等应及时跟进现行要求。 
本书由阳鸿钧、阳育杰、阳许倩、许秋菊、欧小宝、许四一、阳红珍、许满菊、许小菊、阳梅开、阳苟妹等人员参加编写或支持编写。 
另外，本书的编写还得到了一些同行、朋友及有关单位的帮助与支持，在此，向他们表示衷心的感谢！ 
由于时间有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评、指正。 

编著者 
2021 年12 月

本书共有10 章，主要讲述了钢结构工程的有关基础知识、材料与构件的加工、制图与识图、连接、制作与安装、防护与检测、常用数据等内容。另外，还介绍了网架结构、网壳结构、悬索结构3 大钢结构种类的知识与应用，以供读者学习、工作时参考。本书在编写过程中，考虑到图书内容的实践操作性很强的特点，在讲述的过程中，对关键知识点直接在图上用颜色区分表达，内容实用清晰。同时，对重点难点内容配上视频讲解，更有拓展本书外的实战实操技能等相关视频，具有很强的直观指导价值。 
本书可以作为钢结构安装人员、焊接人员、技术人员、工程施工人员、工程管理人员等职业培训用书或者工作参考用书，也可以作为大专院校相关专业的辅导用书、参考用书，还可以作为想灵活就业、快速掌握一门技能和手艺的人员自学用书。

第1 篇　入门篇 
第1章　工程结构与钢结构基础知识 // 2 
1.1 工程结构 2 
1.1.1 工程结构的一般性要求 2 
1.1.2 轻型钢结构的特点与应用 4 
1.1.3 单层钢结构的特点与应用 5 
1.1.4 多高层钢结构的特点与应用 5 
1.1.5 大跨度钢结构的特点与应用 6 
1.1.6 钢结构布置的规定与要求 7 
1.2 桁架与拱架 8 
1.2.1 理想桁架的特点 8 
1.2.2 桁架的形式 8 
1.2.3 桁架与拱架的基本规定 10 
1.3 建筑结构 10 
1.3.1 房屋建筑结构的特点与类型 10 
1.3.2 房屋建筑屋盖与支撑系统 12 
1.3.3 房屋建筑的屋架 13 
1.3.4 房屋建筑的其他构件及部件 13 
1.3.5 钢结构住宅的基础知识 15 
1.3.6 钢结构住宅结构体系的适宜高度 15 
1.3.7 钢结构住宅的常用体系 16 
1.3.8 钢结构厂房的构建 17 
1.4 钢结构节点 18 
1.4.1 支座节点 18 
1.4.2 柱脚节点 19 
1.4.3 矩形钢管混凝土组合异形柱结构 21 
1.4.4 矩形钢管混凝土组合异形柱 21 
1.4.5 矩形钢管混凝土组合异形柱柱脚构造 23 
1.4.6 相交斜杆节点 24 
1.4.7 连接板节点 24 
1.4.8 钢管连接节点 26 
1.4.9 支管搭接构造节点 27 
1.4.10 主管内设置横向加劲板的连接节点 27 
1.4.11 主管表面贴加强板加强节点 29 
1.4.12 圆钢管直接焊接节点 30 
1.4.13 矩形管直接焊接平面节点 32 
1.4.14 钢与混凝土组合梁节点 32 
1.4.15 钢板结构节点 32 
1.4.16 钢管相贯结构节点 32 
1.4.17 钢与混凝土组合板节点 32 
1.4.18 型钢梁柱连接节点 34 
1.4.19 节点实例 34 

第2章　材料、构件与加工 // 36 
2.1 材料、构件的基础与常识 36 
2.1.1 钢结构工程材料 36 
2.1.2 钢材的类别 38 
2.1.3 国内外标准钢牌号对照 39 
2.1.4 Q235 钢化学成分 40 
2.1.5 20# 钢化学成分 41 
2.1.6 Q345 钢化学成分 41 
2.1.7 Q235、20#、Q345 钢力学性能 41 
2.2 具体材料 41 
2.2.1 型钢 41 
2.2.2 金属板 42 
2.2.3 建筑结构用钢板的设计用强度指标 43 
2.2.4 结构用无缝钢管的强度指标 44 
2.2.5 铸钢件的强度设计值 44 
2.2.6 钢材、铸钢件的物理性能指标 45 
2.3 构件与配件 45 
2.3.1 螺栓、铆钉 45 
2.3.2 锚栓的外形与特点 46 
2.3.3 网架杆件 47 
2.3.4 销轴连接耳板 47 
2.3.5 非焊接的构件和连接分类 48 
2.3.6 纵向传力焊缝构件和连接分类 48 
2.3.7 横向传力焊缝构件和连接分类 48 
2.3.8 轴心受压构件的截面形式 50 
2.3.9 角钢截面形状 52 
2.3.10 型钢（角钢）连接螺栓孔径与间距要求 52 
2.3.11 型钢（槽钢）连接螺栓孔径与间距要求 52 
2.3.12 钢结构住宅构件的编码 54 
2.4 高强钢 55 
2.4.1 高强钢的基础知识 55 
2.4.2 高强钢结构钢材的牌号 55 
2.4.3 高强钢结构连接材料 55 
2.4.4 高强钢结构材料的选用 56 
2.4.5 高强钢结构设计用强度指标 57 
2.4.6 高强钢结构焊缝的强度设计指标 58 
2.4.7 高强钢接触面抗滑移系数 59 
2.4.8 钢结构用高强度垫圈 59 
2.4.9 钢结构高强度螺栓的基础知识 59 
2.4.10 高强度螺栓承压型连接的强度设计指标 60 
2.4.11 单个高强度螺栓的预拉力设计值 60 
2.4.12 钢结构用扭剪型高强度螺栓 61 
2.4.13 钢结构用高强度大六角头螺栓 61 
2.4.14 钢网架高强度螺栓的规格 61 
2.4.15 高强度螺栓连接孔型尺寸的匹配 62 
2.4.16 高强度螺栓连接构造要求 62 
2.4.17 高强度螺栓连接构件制孔允许偏差 63 
2.5 钢结构住宅的材料 64 
2.5.1 钢构件所用钢材牌号、质量等级的选用 64 
2.5.2 结构钢材的性能要求 64 
2.5.3 型材、板材应符合的要求 65 
2.5.4 焊接材料的选用要求 65 
2.5.5 紧固件材料的选用要求 66 
2.6 钢结构材料的加工 66 
2.6.1 螺栓球加工制作质量控制指标 66 
2.6.2 钢材的切割 66 
2.6.3 矫正、成形 67 
2.6.4 边缘加工 70 
2.6.5 球节点加工 70 
2.6.6 铸钢件加工 72 
2.6.7 制孔 72 
2.6.8 钢构件外形尺寸 73 

第2 篇　提高篇 
第3章　钢结构的制图与识图 // 80 
3.1 钢结构识图基础知识 80 
3.1.1 钢结构图纸幅面的规格 80 
3.1.2 钢结构图纸的图线 81 
3.1.3 钢结构图纸的比例 84 
3.1.4 标高 84 
3.1.5 工程常见构件代码 85 
3.1.6 钢结构构件代码 86 
3.1.7 常见型钢的标注法 86 
3.1.8 钢结构图纸的尺寸 88 
3.1.9 钢结构坡口各部分尺寸代号 90 
3.1.10 角钢尺寸的标注 90 
3.1.11 钢结构两构件很近的重心线的绘制与识读 90 
3.1.12 钢结构弯曲构件尺寸绘制与识读 91 
3.1.13 不等边角钢尺寸绘制与识读 91 
3.1.14 断面的绘制与识读 91 
3.1.15 双型钢组合截面的绘制与识读 92 
3.1.16 钢结构螺栓、孔、电焊铆钉的表示方法 92 
3.1.17 钢结构焊接接头坡口形式、尺寸的标记 93 
3.1.18 钢结构焊接法及焊透种类代号 93 
3.1.19 钢结构焊接单面、双面焊接、衬垫种类代号 94 
3.1.20 单面焊缝的表示法 94 
3.1.21 双面焊缝的标注 95 
3.1.22 3 个和3 个以上的焊件的标注 96 
3.1.23 两个焊件相互焊接的标注 96 
3.1.24 不规则焊缝的标注 97 
3.1.25 相同焊缝符号的标注 97 
3.1.26 现场焊接符号的绘制与识读 98 
3.1.27 建筑钢结构常用焊缝的符号及尺寸 98 
3.1.28 焊条电弧焊全焊透坡口形式及尺寸的要求 101 
3.1.29 螺栓、角焊缝的连接图例 102 
3.1.30 非焊接节点板的尺寸 103 
3.1.31 钢板、槽钢、工字钢、角钢的螺栓连接形式 103 
3.2 实践识图　　105 
3.2.1 钢结构设计总说明常见的内容 105 
3.2.2 识图中的实物简化对照 105 
3.2.3 网架表示的识读 105 
3.2.4 简图尺寸的识读 106 
3.2.5 节点图的识读 107 

第4章　钢结构的连接 // 110 
4.1 钢结构连接基础与常识　　110 
4.1.1 钢结构连接的类型 110 
4.1.2 钢结构螺栓连接 111 
4.1.3 焊接连接构造的一般规定 113 
4.2 钢结构的焊接　　114 
4.2.1 钢结构焊接的术语与其解释 114 
4.2.2 钢结构工程焊接难度等级 115 
4.2.3 手工焊全焊透坡口尺寸与符号 115 
4.2.4 气体保护焊、自动保护焊全焊透坡口尺寸与符号 117 
4.2.5 埋弧焊全焊透坡口尺寸与符号 118 
4.2.6 工地焊全焊透坡口尺寸与符号 119 
4.2.7 焊接位置、接头形式等代号 120 
4.2.8 管结构节点形式及实例 121 
4.2.9 焊缝计算厚度 122 
4.2.10 斜角角焊缝计算厚度 124 
4.2.11 搭接角焊缝、直角角焊缝计算厚度 124 
4.2.12 圆钢与平板、圆钢与圆钢间的焊缝计算厚度 124 
4.2.13 组焊构件焊接节点 124 
4.2.14 不同厚度、宽度材料对接焊缝的要求 127 
4.2.15 防止板材产生层状撕裂的节点、选材与工艺 128 
4.2.16 构件制作焊接节点形式的要求 129 
4.2.17 工地安装焊接节点形式与要求 132 
4.3 焊接工艺评定　　135 
4.3.1 焊接工艺评定一般规定 135 
4.3.2 焊接工艺评定替代规则 137 
4.3.3 重新进行工艺评定的规定 138 
4.3.4 免于焊接工艺的评定 140 
4.4 试件、试样的试验与检验　　142 
4.4.1 试件的外观检验规定与要求 142 
4.4.2 试件的其他检验规定与要求 142 
4.5 焊接工艺　　143 
4.5.1 母材的准备 143 
4.5.2 焊接材料的要求 143 
4.5.3 焊接接头的装配要求 145 
4.5.4 定位焊的要求 146 
4.5.5 焊接环境的要求 146 
4.5.6 预热、道间温度的控制要求 146 
4.5.7 引弧板、引出板与衬垫的要求 147 
4.5.8 焊后消氢的热处理要求 148 
4.5.9 焊后消应力的处理要求 148 
4.5.10 焊接工艺技术的要求 149 
4.5.11 焊接变形控制的要求 150 
4.5.12 返修焊的要求 151 
4.5.13 焊件矫正的要求 152 
4.5.14 焊缝清根的要求 152 
4.5.15 电渣焊、气电立焊的要求 152 
4.5.16 临时焊缝、引弧熄弧的要求 153 
4.6 钢结构焊接补强、加固的要求　　153 
4.6.1 编制补强加固设计方案的技术资料 153 
4.6.2 缺损构件的评估与处理 154 
4.6.3 焊接补强、加固的方式 154 
4.6.4 负荷状态下焊接补强、加固施工的要求 154 
4.6.5 角焊缝的补强加固 155 
4.6.6 负荷状态下补强加固的要求 155 
4.6.7 焊接补强加固的其他要求 156 
4.7 焊接的检验　　156 
4.7.1 焊接检验的一般规定 156 
4.7.2 承受静荷载结构焊接质量的检验 157 
4.7.3 需疲劳验算结构的焊缝质量检验 158 

第5章　钢结构的制作与安装 // 161 
5.1 钢结构制作安装基础知识与一般性要求　　161 
5.1.1 一般规定 161 
5.1.2 空间网格钢结构的制作与拼装 162 
5.1.3 两个热轧等边角钢组合时连接垫板的间距 165 
5.1.4 不同腹杆体系的塔架 165 
5.1.5 塔架下端的制作与安装 166 
5.1.6 施工扳手可操作空间尺寸要求 166 
5.1.7 H 型钢螺栓拼接接头的安装 167 
5.1.8 高强度螺栓的安装 168 
5.1.9 钢构件部件的拼接与对接　　170 
5.1.10 钢构件的组装　　171 
5.2 轻型钢结构　　172 
5.2.1 轻型钢结构的特点　　172 
5.2.2 压型金属板的制作与尺寸允许偏差　　173 

第6章　钢结构的防护与检测 // 174 
6.1 钢结构的防护　　174 
6.1.1 钢结构的防护基础知识　　174 
6.1.2 钢结构用底漆、中间漆、面漆的配套组合　　174 
6.1.3 住宅钢结构防腐与涂装要求　　175 
6.1.4 住宅钢结构的防火要求　　176 
6.2 钢结构的检测　　176 
6.2.1 钢结构检测的基础知识　　176 
6.2.2 钢材力学性能的检测　　177 
6.2.3 连接的检测　　177 
6.2.4 节点检测的方法与要求　　178 
6.2.5 支座节点检测的项目　　179 
6.2.6 吊车梁节点检测的项目　　179 
6.2.7 网架螺栓球节点、焊接球节点检测的项目　　179 
6.2.8 杆件平面节点检测的项目　　179 
6.2.9 钢管相贯焊接节点检测的项目　　180 
6.2.10 铸钢节点检测的项目　　180 
6.2.11 拉索节点检测的项目　　180 
6.2.12 钢结构的尺寸与偏差　　180 
6.2.13 钢结构的变形与损伤　　181 
6.2.14 钢结构构造、稳定的检测　　183 
6.2.15 钢结构涂装防护的检测　　183 
6.2.16 结构性能实荷的检验与动测　　184 
6.2.17 既有钢结构的评定　　184 
6.2.18 空间网格结构挠度容许值　　185 
6.2.19 钢结构住宅的验收　　185 

第3 篇　精通篇 
第7章　网架结构 // 188 
7.1 网架的基础知识与常识　　188 
7.1.1 网架的特点　　188 
7.1.2 钢网架内力分析　　189 
7.1.3 钢网架螺栓球节点用高强度螺栓　　190 
7.1.4 实际桁架的特点　　190 
7.1.5 网架结构的特点　　190 
7.1.6 网架结构的支承方式与选型　　191 
7.1.7 网架支承位置与应用　　195 
7.1.8 网架高度与网格尺寸　　196 
7.1.9 网架弦杆的层数　　196 
7.1.10 网架屋面排水坡的形成　　197 
7.1.11 网架的构造与几何不变性　　198 
7.1.12 网架的安装方法　　198 
7.2 具体网架　　200 
7.2.1 两向正交正放网架　　200 
7.2.2 两向正交斜放网架　　201 
7.2.3 两向斜交斜放网架　　202 
7.2.4 三向网架　　202 
7.2.5 正放四角锥网架　　203 
7.2.6 棋盘形四角锥网架　　204 
7.2.7 星形四角锥网架　　205 
7.2.8 斜放四角锥网架　　206 
7.2.9 正放抽空四角锥网架　　207 
7.2.10 三角锥网架　　208 
7.2.11 蜂窝型三角锥网架　　209 
7.2.12 抽空三角锥网架　　210 
7.2.13 单向折线形网架　　210 
7.2.14 网架种类的选择与应用　　211 
7.3 网架的节点　　212 
7.3.1 网架节点的基础知识　　212 
7.3.2 焊接空心球节点　　212 
7.3.3 螺栓球节点　　214 
7.3.4 嵌入式毂节点　　217 
7.3.5 销轴节点　　218 
7.3.6 铸钢节点　　218 
7.3.7 组合结构的节点　　218 
7.3.8 预应力索节点　　219 
7.3.9 支座节点的基础　　220 
7.3.10 常用拉力支座节点　　222 
7.3.11 可滑动绞支座节点　　223 
7.3.12 橡胶板式支座节点　　223 
7.3.13 刚接支座节点　　223 
7.3.14 立体管桁管架支座节点　　223 

第8章　网壳结构 // 225 
8.1 网壳基础知识　　225 
8.1.1 网壳特点与类型　　225 
8.1.2 单层圆柱面网壳网格的形式　　226 
8.1.3 单层球面网壳网格的形式　　226 
8.1.4 单层双曲抛物面网壳网格的形式　　227 
8.1.5 单层椭圆抛物面网壳网格的形式　　227 
8.1.6 双曲面网壳网格的形式　　227 
8.1.7 网壳选型的应用　　228 
8.2 网壳结构有关要求　　228 
8.2.1 球面网壳结构的要求与规定　　228 
8.2.2 圆柱面网壳结构的要求与规定　　229 
8.2.3 双曲抛物面网壳与椭圆抛物面网壳结构要求　　229 

第9章　悬索结构 // 230 
9.1 悬索结构基础知识　　230 
9.1.1 悬索结构的特点　　230 
9.1.2 悬索结构的组成　　230 
9.1.3 悬索结构的基本形式　　231 
9.1.4 单层悬索的结构　　231 
9.1.5 双层悬索的结构　　232 
9.1.6 预应力横向加劲索系　　233 
9.1.7 索支承玻璃结构　　233 
9.1.8 索系支承玻璃采光顶体系　　234 
9.2 悬索材料与锚具　　234 
9.2.1 索材料　　234 
9.2.2 锚具的特点与分类　　235 
9.2.3 锚具调节方式　　237 
9.2.4 钢拉杆的连接　　238 

第10章　钢结构常用数据 // 239 
10.1 钢结构基础数据与尺寸　　239 
10.1.1 C 型钢理论质量　　239 
10.1.2 轴心受力构件节点或拼