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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 2

一、金属结构的定义 2

二、金属结构的作用 2

三、金属结构的发展 2

四、金属结构的特点 3

第二节　机械装备金属结构的分类和应用 3

一、金属结构的分类 3

二、金属结构的应用 7

第三节 机械装备金属结构的基本要求和发展趋势 8

一、基本要求 8

二、发展趋势 9

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 15

本章小结 15

第二章　材料 17

第一节　钢材的力学特性及影响因素 18

一、钢材的力学性能 18

二、钢材的加工性能 20

三、钢材的耐久性能 20

四、影响钢材性能的主要因素 21

第二节　材料的类别、特征和选择 23

一、材料的类别和特征 23

二、材料的选择 31

三、影响脆性破坏因素的评价和钢材质量组别的选择 33

本章小结 35

第三章　载荷与载荷组合 37

第一节　载荷的分类 38

一、按其作用性质、工作特点和发生频度划分 38

二、按其作用效果与时间变化相关性划分 38

第二节　载荷的计算 38

一、载荷计算原则 38

二、载荷计算方法 39

第三节 金属结构的设计方法、载荷情况和载荷组合 67

一、设计方法 67

二、载荷情况 68

三、载荷组合 69

四、载荷组合表及其应用 70

本章小结 79

第四章　计算原理 81

第一节　工作级别的划分 82

一、工作级别 82

二、起重机的分级 82

三、结构件的分级 84

四、典型起重机整机分级举例 86

第二节　计算原理和基本规定 88

一、计算原理 88

二、基本规定 88

三、钢材的承载能力 89

四、结构静强度计算 89

五、结构疲劳强度计算 90

六、结构刚度计算 102

七、结构稳定性计算 104

第三节 轴心受压构件的极限载荷与应力 105

一、轴心受压构件的极限载荷 105

二、轴心受压构件的极限应力 107

三、弹塑性临界应力 108

第四节　压弯构件的精确计算 110

一、基本概念 110

二、压弯构件的总挠度和总弯矩 110

三、压弯构件的强度 113

四、压弯构件的整体稳定性 113

五、实腹式受压构件的局部稳定性 116

第五节　结构动态分析中的质量换算 118

一、结构振动连续系统转化成离散系统的质量换算 118

二、多自由度系统转化成等效单自由度系统的质量换算 120

第六节　结构的断裂计算 124

一、结构的断裂 124

二、应力强度因子及临界值 125

三、结构的断裂计算 126

本章小结 127

第五章　连接 129

第一节　焊接连接 130

一、焊接的方法与构造 130

二、焊缝的标注 132

三、焊缝的强度与许用应力 133

四、焊缝的计算 133

五、焊缝连接疲劳强度计算及合理构造 138

第二节　普通螺栓连接和铆钉连接 140

一、普通螺栓及铆钉连接的分类和基本要求 140

二、螺栓、销轴和铆钉的许用应力 142

三、栓接和铆接的强度计算 143

四、销轴的强度计算 146

第三节　高强度螺栓连接 146

一、工作性能和构造要求 146

二、高强度螺栓的承载能力计算 148

三、高强度螺栓连接的计算 149

本章小结 151

第六章　轴向受力构件——柱 153

第一节　轴向受力构件——柱的构造和应用 154

一、轴向受力构件——柱的构造 154

二、轴向受力构件——柱的应用 155

第二节　轴心受力构件的计算 155

一、轴心受力构件的强度 155

二、轴心受力构件的刚度 155

三、轴心受压构件的整体稳定性 157

第三节　偏心受力构件的计算 162

一、偏心受力（拉或压）构件的强度 162

二、偏心受压构件的刚度 162

三、偏心受压构件的整体稳定性 163

第四节　柱的承载能力 164

一、剪切力对柱临界力的影响 164

二、等效剪切力 168

三、变截面柱的计算 170

第五节　实腹式柱的设计计算 174

一、截面选择和验算 174

二、板的局部稳定性 176

第六节　格构式柱的设计计算 178

一、截面选择 178

二、强度和刚度验算 179

三、稳定性验算 180

四、连缀和横膈 181

本章小结 183

第七章 横向受弯实腹式构件——梁 185

第一节　横向受弯实腹式构件——梁的构造和截面 186

一、梁的构造 186

二、梁的截面 186

第二节　型钢梁的设计 187

一、截面选择 187

二、强度和刚度验算 187

三、稳定性验算 188

第三节　组合梁的合理高度和质量 191

一、梁高的确定 191

二、梁的质量（自重） 194

第四节　组合梁的截面选择和验算 194

一、腹板 194

二、翼缘板 194

三、强度和刚度验算 195

四、变截面组合梁 197

第五节　梁的翼缘和腹板的连接 198

一、工字梁的翼缘焊缝 198

二、箱形梁的翼缘焊缝 199

第六节　梁翼缘板的局部弯曲应力 199

一、工字梁翼缘板的局部弯曲 199

二、箱形梁翼缘板的局部弯曲 202

第七节　组合梁的整体稳定性 207

一、工字形截面组合梁 207

二、箱形梁 207

第八节　组合梁的局部稳定性 209

一、梁中薄板局部失稳的概念 209

二、板的极限宽厚比和加劲肋的设置 210

三、板的临界应力 212

四、梁腹板局部稳定性验算 215

五、加劲肋的构造尺寸和焊接要求 216

第九节 梁约束弯曲和约束扭转的简化计算 219

一、梁的约束弯曲 219

二、梁的约束扭转 220

第十节　梁的拼接 225

一、工厂拼接 225

二、安装拼接 226

第十一节　梁的挠度和拱度 227

一、梁的挠度 227

二、梁的拱度 228

本章小结 228

第八章　横向受弯格构式构件——桁架 231

第一节　横向受弯格构式构件——桁架的构造和应用 232

一、桁架的构造 232

二、桁架的应用 232

第二节　桁架的外形与腹杆体系 233

一、桁架的外形 233

二、桁架的腹杆体系 233

第三节　桁架的主要参数 234

一、桁架的跨度 234

二、桁架的高度 235

三、节间尺寸 235

第四节　桁架杆件内力分析 236

一、桁架内力分析与假定 236

二、杆件内力分析方法的选择 236

三、桁架弦杆的整体弯曲和局部弯曲 237

第五节　桁架杆件的计算长度 239

一、杆件在桁架平面内的计算长度 239

二、杆件在桁架平面外的计算长度 240

第六节　杆件截面设计和弦杆拼接 242

一、杆件的截面型式 242

二、杆件截面设计的一般原则 243

三、杆件截面选择与验算 243

四、弦杆的拼接 245

第七节　桁架节点构造设计与计算 248

一、节点设计的构造要求和原则 248

二、节点的设计计算 249

第八节　桁架的挠度和拱度 252

一、桁架的挠度 252

二、桁架的拱度 253

本章小结 254

第九章　桥架 255

第一节　桥架型式和应用范围 256

一、梁式起重机桥架 256

二、通用桥式起重机桥架 258

三、冶金桥式起重机桥架 260

四、国内外桥式起重机新型桥架 261

第二节 桥架的载荷计算与载荷组合 261

一、垂直载荷 261

二、水平载荷 263

三、扭转载荷 264

第三节　单梁桥架 264

一、工字钢截面单梁桥架 264

二、模压封闭截面单梁桥架 268

第四节　中轨箱形梁桥架 271

一、确定桥架型式和规划结构尺寸 272

二、箱形主梁的设计计算 273

三、端梁结构和计算 280

四、主、端梁的连接和计算 281

第五节　偏轨箱形梁桥架 283

一、桥架的强度计算 283

二、桥架的刚度计算 285

第六节　四桁架桥架 286

一、桥架的结构和参数 286

二、桥架的载荷与分配 287

三、桥架的强度计算 288

四、桥架的刚度计算 289

第七节　起重机的轨道 290

一、轨道的选择 290

二、轨道的固定 290

三、轨道的接头 290

本章小结 290

第十章　门架 291

第一节　门式起重机的门架结构 292

一、通用门式起重机的门架 292

二、造船用门式起重机的门架 315

第二节　装卸桥的门架结构 318

一、装卸桥 318

二、岸边集装箱装卸桥 319

第三节 门座起重机的门架结构 321

一、门架的结构 321

二、门架外形尺寸选择的原则 323

三、门架上的载荷 323

四、交叉门架结构的计算 325

五、八杆门架结构的计算 328

六、圆筒形门架结构的计算 329

第四节 自动化立体仓库巷道堆垛机的门架结构 332

一、自动化仓库系统简介 332

二、巷道堆垛机简介 332

三、单立柱巷道堆垛机结构计算 333

四、双立柱巷道堆垛机结构计算 341

第五节 自动化立体仓库货架群金属结构计算机辅助设计 343

一、理论建模 344

二、货架群金属结构计算机辅助设计 346

三、工程实例 347

本章小结 348

第十一章　臂架 349

第一节　臂架的应用与分类 350

一、臂架的应用 350

二、臂架的分类 350

第二节　单臂架 352

一、单臂架的结构型式 352

二、单臂架设计计算 353

第三节　组合臂架 356

一、组合臂架的类型 356

二、象鼻架 357

三、臂架 361

四、拉杆 366

五、臂架的铰接关节 368

第四节　伸缩臂架 369

一、伸缩臂架的结构及工作原理 369

二、箱形伸缩臂受力分析 370

三、箱形伸缩臂架的设计计算 372

第五节　小车变幅臂架和挖掘机臂架 380

一、小车变幅臂架结构型式 380

二、小车变幅臂架的合理吊点位置 381

三、挖掘机臂架系统的型式 382

四、挖掘机臂架的计算机辅助设计与分析 383

第六节　履带起重机臂架 390

一、履带起重机简介 390

二、履带起重机臂架组合方式 390

三、臂架结构特点与组成 394

四、臂架结构设计要点 397

本章小结 402

第十二章　塔架 405

第一节　塔式起重机塔身的结构及载荷 406

一、塔身的结构 406

二、塔身标准节之间接头的型式 409

三、载荷及载荷组合 410

第二节　桅杆式起重机的结构及载荷 411

一、独杆式桅杆起重机 411

二、臂架回转式桅杆起重机 412

第三节　塔桅结构的分析计算方法 414

一、空间桁架的内力分析方法 414

二、位移的计算方法 420

三、高耸塔架的非线性分析方法 422

四、塔架整体稳定性计算方法 425

五、附着式塔身的强度、位移及稳定性计算方法 428

本章小结 429

附录 431

附录1　热轧钢板的尺寸、重量 432

附录2　热轧型钢的截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性 433

附录3 热轧圆钢和方钢的尺寸、理论重量 444

附录4　热轧H型钢和剖分T型钢的截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性 445

附录5　低压流体输送用焊接钢管 450

附录6　起重机钢轨的截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性 451

附录7　轻轨的截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性 452

附录8 铁路用热轧钢轨的截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性 453

参考文献 454