目 录

前 言

第一章 绪论 1

第一节 机械装备金属结构的定义､作用､发展和特点 1

一､金属结构的定义 1

二､金属结构的作用 1

三､金属结构的发展 1

四､金属结构的特点 2

第二节 机械装备金属结构的分类和应用 2

一､金属结构的分类 2

二､金属结构的应用 6

第三节 机械装备金属结构的基本要求和发展趋势 7

一､基本要求 7

二､发展趋势 8

第四节 机械装备金属结构的课程特点､课程任务和学习方法 14

一､课程特点 14

二､课程任务 14

三､学习方法 14

本章小结 15

第二章 材料 16

第一节 钢材的力学特性及影响因素 16

一､钢材的力学性能 16

二､钢材的加工性能 18

三､钢材的耐久性能 19

四､影响钢材性能的主要因素 19

第二节 材料的类别､特征和选择 21

一､材料的类别和特征 21

二､材料的选择 28

三､影响脆性破坏因素的评价和钢材质量组别的确定 29

本章小结 32

第三章 载荷与载荷组合 33

第一节 载荷的分类 33

一､按其作用性质､工作特点和发生频度划分 33

二､按其作用效果与时间变化相关性划分 33

第二节 载荷的计算 34

一､载荷计算原则 34

二､载荷计算方法 34

第三节 金属结构的设计方法､载荷情况和载荷组合 63

一､设计方法 63

二､载荷情况 65

三､载荷组合 65

四､载荷组合表及其应用 66

本章小结 77

第四章 计算原理 79

第一节 工作级别的划分 79

一､工作级别的分级 79

二､起重机的分级 79

三､结构件的分级 81

四､典型起重机整机分级举例 83

第二节 计算原理和基本规定 85

一､计算原理 85

二､基本规定 85

三､金属结构的材料与承载能力 85

四､结构静强度计算 87

五､结构疲劳强度计算 88

六､结构刚度计算 120

七､结构稳定性计算 123

第三节 轴心受压构件的极限载荷与应力 128

一､轴心受压构件的极限载荷 129

二､轴心受压构件的极限应力 131

三､弹塑性临界应力 132

第四节 压弯构件的精确计算 134

一､基本概念 134

二､压弯构件的总挠度和总弯矩 134

三､压弯构件的强度 137

四､压弯构件的整体稳定性 138

五､实腹式受压构件的局部稳定性 140

第五节 结构动态分析中的质量换算 143

一､结构振动连续系统转化成离散系统的质量换算 143

二､多自由度系统转化成等效单自由度系统的质量换算 145

第六节 结构的断裂计算 148

一､结构的断裂 148

二､应力强度因子及临界值 149

三､结构的断裂计算 151

本章小结 151

第五章 连接 152

第一节 焊缝连接 152

一､焊接的方法与构造 152

二､焊缝的标注 154

三､焊缝的强度与许用应力 155

四､基于许用应力法的焊缝计算 156

五､基于极限状态法的焊缝计算 162

第二节 普通螺栓连接和铆钉连接 164

一､普通螺栓及铆钉连接的分类和基本要求 164

二､螺栓､销轴和铆钉的许用应力 166

三､基于许用应力法的栓接和铆接计算 166

四､基于极限状态法的螺栓连接计算 170

五､基于许用应力法的销轴计算 178

六､基于极限状态法的销轴计算 179

第三节 高强度螺栓连接 181

一､工作性能和构造要求 182

二､高强度螺栓的承载能力计算 183

三､高强度螺栓连接的计算 184

本章小结 186

第六章 轴向受力构件——柱 188

第一节 轴向受力构件——柱的构造和应用 188

一､轴向受力构件——柱的构造 188

二､轴向受力构件——柱的应用 189

第二节 轴心受力构件的计算 189

一､轴心受力构件的强度 189

二､轴心受力构件的刚度 190

三､轴心受压构件的整体稳定性 191

第三节 偏心受力构件的计算 196

一､偏心受力(拉或压) 构件的强度 196

二､偏心受压构件的刚度 196

三､偏心受压构件的整体稳定性 197

第四节 柱的承载能力 198

一､剪切力对柱临界力的影响 198

二､等效剪切力 203

三､变截面柱的计算 204

第五节 实腹柱的设计计算 208

一､截面选择和验算 208

二､板的局部稳定性 211

第六节 格构柱的设计计算 212

一､截面选择 212

二､强度和刚度验算 213

三､稳定性验算 215

四､连缀和横隔 216

本章小结 218

第七章 横向受弯实腹式构件——梁 219

第一节 横向受弯实腹式构件——梁的构造和截面 219

一､梁的构造 219

二､梁的截面 219

第二节 型钢梁的设计 220

一､截面选择 220

二､强度和刚度验算 220

三､稳定性验算 221

第三节 组合梁的合理高度和质量 224

一､梁高的确定 224

二､梁的质量 227

第四节 组合梁的截面选择和验算 227

一､腹板 227

二､翼缘板 228

三､强度和刚度验算 229

四､变截面组合梁 230

第五节 梁的翼缘和腹板的连接 231

一､工字梁的翼缘焊缝 231

二､箱形梁的翼缘焊缝 233

第六节 梁翼缘板的局部弯曲应力 233

一､工字梁翼缘板的局部弯曲 233

二､箱形梁翼缘板的局部弯曲 235

第七节 组合梁的整体稳定性 241

一､工字形截面组合梁 241

二､箱形梁 241

第八节 组合梁的局部稳定性 243

一、梁中薄板局部失稳的概念 243

二､板的极限宽厚比和加劲肋的设置 245

三､板的临界应力 246

四､梁腹板局部稳定性验算 249

五､加劲肋的构造尺寸和焊接要求 250

第九节 梁约束弯曲和约束扭转的简化计算 253

一､梁的约束弯曲 253

二､梁的约束扭转 254

第十节 梁的拼接 259

一､工厂拼接 259

二､安装拼接 260

第十一节 梁的挠度和拱度 261

一､梁的挠度 261

二､梁的拱度 262

本章小结 263

第八章 横向受弯格构式构件——桁架 264

第一节 横向受弯格构式构件——桁架的构造和应用 264

一､桁架的构造 264

二､桁架的应用 265

第二节 桁架的外形与腹杆体系 265

一､桁架的外形 265

二､桁架的腹杆体系 265

第三节 桁架的主要参数 266

一､桁架的跨度 266

二､桁架的高度 267

三､节间尺寸 267

第四节 桁架杆件内力分析 267

一､桁架内力分析与假定 267

二､杆件内力分析方法的选择 268

三､桁架弦杆的整体弯曲和局部弯曲 268

第五节 桁架杆件的计算长度 271

一､杆件在桁架平面内的计算长度 271

二､杆件在桁架平面外的计算长度 272

第六节 杆件截面设计和弦杆拼接 273

一､杆件的截面型式 273

二､杆件截面设计的一般原则 274

三､杆件截面选择与验算 275

四､弦杆的拼接 277

第七节 桁架节点构造设计与计算 280

一､节点设计的构造要求和原则 280

二､节点的设计计算 281

第八节 桁架的挠度和拱度 284

一､桁架的挠度 284

二､桁架的拱度 285

本章小结 286

第九章 桥架 287

第一节 桥架型式和应用范围 287

一､梁式起重机的桥架 287

二､通用桥式起重机的桥架 289

三､冶金桥式起重机的桥架 291

四､国内外桥式起重机新型桥架 292

第二节 桥架的载荷计算与载荷组合 293

一､垂直载荷 293

二､水平载荷 294

三､扭转载荷 295

第三节 单梁桥架 296

一､工字钢截面单梁桥架 296

二､模压封闭截面单梁桥架 300

第四节 中轨箱形梁桥架 303

一､确定桥架型式和规划结构尺寸 303

二､箱形主梁的设计计算 304

三､端梁结构和计算 312

四､主､端梁的连接和计算 313

第五节 偏轨箱形梁桥架 315

一､桥架的强度计算 315

二､桥架的刚度计算 317

第六节 四桁架桥架 318

一､桥架的结构和参数 318

二､桥架的载荷与分配 319

三､桥架的强度计算 320

四､桥架的刚度计算 321

第七节 起重机的轨道 322

一､轨道的选择 322

二､轨道的固定 322

三､轨道的接头 322

本章小结 322

第十章 门架 324

第一节 门式起重机的门架结构 324

一､通用门式起重机的门架 324

二､造船用门式起重机的门架 347

第二节 装卸桥的门架结构 350

一､装卸桥 350

二､岸边集装箱装卸桥 352

第三节 门座起重机的门架结构 353

一、门架的结构 353

二､门架外形尺寸选择的原则 355

三､门架上的载荷 356

四､交叉门架结构的计算 357

五､八杆门架结构的计算 361

六､圆筒形门架结构的计算 361

第四节 自动化立体仓库巷道堆垛机的

门架结构 364

一､自动化仓库系统简介 364

二､巷道堆垛机简介 365

三､单立柱巷道堆垛机结构计算 365

四､双立柱巷道堆垛机结构计算 374

第五节 自动化立体仓库货架群金属结构计算机辅助设计 377

一､理论建模 377

二､货架群金属结构计算机辅助设计 380

三､工程实例 381

本章小结 381

第十一章 臂架 382

第一节 臂架的应用与分类 382

一､臂架的应用 382

二､臂架的分类 382

第二节 单臂架 384

一､单臂架的结构型式 385

二､单臂架设计计算 386

第三节 组合臂架 388

一､组合臂架的类型 388

二､象鼻架 389

三､臂架 394

四､拉杆 399

五､臂架的铰接关节 401

第四节 伸缩臂架 402

一､伸缩臂架的结构及工作原理 402

二､箱形伸缩臂受力分析 403

三､箱形伸缩臂架的设计计算 405

第五节 小车变幅臂架和挖掘机臂架 413

一､小车变幅臂架结构型式 413

二､小车变幅臂架的合理吊点位置 414

三､挖掘机臂架系统的型式 415

四､挖掘机臂架的计算机辅助设计与分析 416

第六节 履带起重机臂架 423

一､履带起重机简介 423

二､履带起重机臂架组合方式 423

三､臂架结构特点与组成 427

四､臂架结构设计要点 431

本章小结 437

第十二章 塔架 438

第一节 塔式起重机塔身的结构及载荷 438

一､塔身的结构与类别 438

二､塔身标准节之间接头的型式 442

三､载荷及载荷组合 443

第二节 桅杆式起重机的结构及载荷 444

一､独杆式桅杆起重机 444

二､臂架回转式桅杆起重机 444

第三节 塔桅结构的分析计算方法 447

一､空间桁架的内力分析方法 447

二､位移的计算方法 453

三､高耸塔架的非线性分析方法 455

四､塔架整体稳定性计算方法 458

五､附着式塔身的强度､位移及稳定性计算方法 461

本章小结 462

附录 463

附录A 热轧钢板的尺寸､质量

(GB/ T 709—2016) 463

附录B 热轧型钢截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 706—2016) 464

附录C 热轧圆钢和方钢的尺寸､理论质量(GB/ T 702—2017) 476

附录D 热轧H 型钢和剖分T 型钢的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 11263—2017) 477

附录E 低压流体输送用焊接钢管(GB/ T 3091—2015) 484

附录F 起重机钢轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(YB/ T 5055—2014) 485

附录G 轻轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 11264—2012) 486

附录H 铁路用热轧钢轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB 2585—2007) 486

参考文献 4882100433B