钢结构习题第一章 绪论及第二章钢材习题
第一章绪论、第二章钢材习题
一、名词解释
1、承载能力的极限状态：结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形时所对应的极限状态。
2、正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项限值时所对应的极限状态。
3、钢材的韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力，用冲击韧性值指标来衡量。
4、时效硬化：轧制钢材放置一段时间后，其机械性能会发生变化，强度提高，塑性降低，这种现象称为时效硬化。
5、冷作硬化：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载、加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为冷作硬化。
6、钢材的冷脆：在负温度范围，随温度下降，钢材的屈服强度、抗拉强度提高，但塑性变形能力减小，冲击韧性降低，这种现象称为钢材的冷脆。
7、应力集中：构件由于截面的突然改变，致使应力线曲折、密集，故在空洞边缘或缺口尖端处，将局部出现应力高峰，其余部分则应力较低，这种现象称为应力集中。
8、塑性破坏：破坏前有显著的变形，吸收很大的能量，延续时间长，有明显的塑性变形，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。
9、脆性破坏：破坏前无明显变形，破坏突然发生，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。
10、蓝脆：钢材总得趋势是随着温度的提高，钢材强度及弹性模量下降；但是在250℃附近，钢材强度有所提高，塑性相应降低，钢材性能转脆，由于在这个温度下钢材表面氧化膜呈蓝色，故称为蓝脆。
二、填空题
1．钢材的三项基本力学性能指标分别为：屈服强度、抗拉强度伸长率和伸长率。2．Q235－BF表示屈服强度为235MPa的B级常温冲击韧性沸腾钢。
3．普通工字钢用符号I 及号数表示，其中号数代表高度的厘米数。
4．根据应力－应变曲线，低碳钢在单向受拉过程中的工作特性，可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
5．钢材在当温度下降到负温的某一区间时，其冲击韧性急剧下降，破坏特征明显地由塑性破坏破坏转变为脆性破坏破坏，这种现象称为冷脆。
6.钢结构有耐腐蚀性差和_ 耐火性__差的弱点。
7．钢结构目前采用的设计方法是_以概率论基础的极限状态_设计方法。
8．当温度达到600℃时，强度几乎降为零，完全失去了承载力，这说明钢材的_耐火_性能差。
9.钢材标号Q235B中的235表示材料的屈服强度为235N／mm2。
10.钢材在连续的循环荷载作用下，当循环次数达到某一定值时，钢材会发生突然断裂破坏
的现象，称为钢材的_疲劳破坏__。
11.钢结构中采用的各种板件和型材，都是经过多次辊轧而成的，一般薄钢板的屈服强度比厚钢板_大__。
12．当钢材受荷载作用进入弹塑性阶段及以后时，间歇重复加载将使弹性变形范围扩大，这种现象称为钢材的_冷作硬化_。
13．Q235A级钢材的_冲击韧性_不作为钢厂供货的保证项目，因而这种钢材不宜在焊接承重结构中使用。
14.钢结构设计规范(GB50017—2003)将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越_大_。
15．钢材承受动力荷载作用时，抵抗脆性破坏的性能用_冲击韧性值_指标来衡量。
16.钢材的设计强度是根据材料的_屈服强度_确定的
三、单项选择
1、钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）
A.钢材具有良好的耐热性
B.钢材具有良好的焊接性
C.钢结构自重轻而承载力高
D.钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合
2、钢结构发生脆性破坏是由于（）
A.钢材是塑性较差的材料
B.钢材的强度较高
C.结构的构造不合理或工作条件差
D.材料的使用应力超过屈服点
3、在承受动荷的下列连接构造中，不合理
．．．的是（D）
4、钢材的冲击韧性A KV值代表钢材的（）
A.韧性性能
B.强度性能
C.塑性性能
D.冷加工性能
5、钢材的伸长率指标是通过下列哪项试验得到的？（）
A.冷弯试验
B.冲击功试验
C.疲劳试验
D.单向拉伸试验
6、钢材所含化学成分中，需严格控制含量的有害元素为( )
A.碳、锰
B.钒、锰
C.硫、氮、氧
D.铁、硅
7、随着钢材中含碳的增加会使钢材的_____提高。
A 、强度
B 、塑性
C 、韧性
D 、强度和塑性 8.钢材具有良好的焊接性能是指( ) A.焊接后对焊缝附近的母材性能没有任何影响 B.焊缝经修整后在外观上几乎和母材一致
C.在焊接过程中和焊接后，能保持焊接部分不开裂的完整性性质
D.焊接完成后不会产生残余应力
9.某排架钢梁受均布荷载作用，其中永久荷载的标准值为80kN/m,可变荷载只有1个，其标准值为40kN/m ，可变荷载的组合值系数是0.7，计算梁整体稳定时采用的荷载设计值为（ ） A.164kN/m
B.152kN/m
C.147.2kN/m
D.120kN/m 10.钢结构轻质高强的特点是指( ) A.钢材的重量轻，强度高
B.钢材所制成的结构重量轻，承载能力强
C.钢材所制成的结构重量轻，抗冲击荷载的能力强
D.钢材的重量轻，抗拉强度高
11.现行钢结构设计规范关于钢材疲劳计算采用的设计方法为( ) A.全概率极限状态设计法
B.半概率极限状态设计法
C.近似概率极限状态设计法
D.容许应力设计法 12.在进行钢结构承载力极限状态计算时，计算用的荷载应( )
A.将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数，可变荷载用标准值，不必乘荷载分项系数
B.将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数，永久荷载用标准值，不必乘荷载分项系数
C.将永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数
D.将永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数
13.当永久荷载效应起控制作用时，钢结构承载力极限状态的设计表达式为： )(1
0∑=ψγ
+
γγn
i K Q C Q GK G i i i S S ≤A f d ，式中i C ψ是( )
A.结构重要性系数
B.可变荷载组合系数
C.荷载分项系数
D.材料的抗力分项系数
14．在进行结构或构件的变形验算时，应使用（ ） A ．荷载的标准值 B ．荷载的设计值 C ．荷载的最大值
D ．荷载的最小值
15．与混凝土结构相比，钢结构更适合于建造高层和大跨度房屋，因为（ ） A ．钢结构自重大、承载力较高 B ．钢结构自重轻、承载力较高 C ．钢结构自重大、承载力较低
D ．钢结构自重轻、承载力较低
16．下列属于正常使用极限状态的验算指标是（ ） A ．强度 B ．稳定 C ．变形 D ．疲劳
17.关于建筑结构钢材的特点，下列说法中错误
．．的是（）
A.钢材具有良好的塑性，达到拉伸极限而破坏时，应变可达20％~30％
B.钢材具有良好的焊接性能，采用焊接结构可以使钢结构的连接大为简化
C.钢结构的耐腐蚀性很好，适合在各种恶劣环境中使用
D.钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差
18.钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）
A.钢材具有良好的耐热性
B.钢材具有良好的焊接性
C.钢结构自重轻而承载力高
D.钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合
19.钢材牌号Q235中的235反映的是（）
A.设计强度
B.抗拉强度
C.屈服强度
D.含碳量
20.伸长率是衡量钢材哪项力学性能的指标?（）
A.抗层状撕裂能力
B.弹性变形能力
C.抵抗冲击荷载能力
D.塑性变形能力
21.不适合
．．．用于主要焊接承重结构的钢材为（）
A.Q235A
B.Q345E
C.Q345C
D.Q235D
22.对钢材疲劳强度无明显
．．．影响的是（）
A.循环荷载的循环次数
B.构件的构造状况
C.作用的应力幅
D.钢材的静力强度
23.钢材的伸长率越小，则()
A.发生脆性破坏的可能性越大
B.低温下的变形能力越强
C.越适于做受力构件
D.在高温下的承载能力越高
24.吊车梁的疲劳破坏是指()
A.因荷载冲击效应而发生的脆性破坏
B.经过应力多次超过屈服点而发生的塑性破坏
C.在循环荷载作用下，当循环次数达到某值时发生的脆性破坏
D.在循环荷载作用下，当循环次数达到某值时发生的塑性破坏
25.钢材中磷的含量过高时会使钢材()
A.冷脆
B.热脆
C.强度降低
D.伸长率提高
26.在以下各级钢材中，冲击韧性保证温度最低的是()
A.Q345B
B.Q345C
C.Q345D
D.Q345E
27.冲击韧性值较高的钢材()
A.设计强度值较高
B.弹性模量值较高
C.抗脆性破坏的能力较强
D.可焊性较好
28.钢材冲击韧性值A kV与工作温度T之间的关系为（）
A.T降低，A kV降低
B.T增加，A kV降低
C.T降低，A kV增高
D.T改变，A kV不变
29.钢材屈服点f y的高低反应材料（）
A.受静荷时的最大承载能力
B.受静荷时的最大变形能力
C.受动荷时的最大承载能力
D.受静荷时发生塑性变形前的承载能力30．在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为（）
A．设计应力B．计算应力
C．容许应力D．折算应力
31．钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的?（）
A．冷弯试验B．单向拉伸试验
C．冲击韧性试验D．疲劳试验
32．下列哪种元素含量的提高会增加钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重地降低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时会促使钢材发生冷脆现象（）
A．硫B．磷
C．硅D．锰
33.某构件发生了脆性破坏，经检查发现构件存在下列问题，但可以肯定对该破坏无直接影响的为( )
A.构件有构造引起的应力集中
B.构件的荷载增加速度过快
C.存在冷加工硬化
D.钢材屈服点过低
34.钢材的伸长率是用来反映材料什么性能的指标?( )
A.承载力
B.弹性变形能力
C.塑性变形能力
D.抵抗冲击荷载能力
35.钢材冲击韧性A KV与温度t之间的关系为( )
A.t降低，A KV降低
B.t增加，A KV降低
C.t降低，A KV增高
D.t改变，A KV不变
36.钢材的冲击韧性A KV值代表钢材的（）
A.韧性性能
B.强度性能
C.塑性性能
D.冷加工性能
37.钢结构发生脆性破坏是由于（）
A.钢材是塑性较差的材料
B.钢材的强度较高
C.结构的构造不合理或工作条件差
D.材料的使用应力超过屈服点
38.钢材的伸长率指标是通过下列哪项试验得到的？（）
A.冷弯试验
B.冲击功试验
C.疲劳试验
D.单向拉伸试验
40.关于Q235A级钢，其中各符号的含义是( )
A.235表示钢材的屈服强度设计值；A表示级别，应具有20℃下不小于27J的冲击功要求
B.235表示钢材的屈服强度标准值；A表示级别，应具有20℃下不小于27J的冲击功要求
C.235表示钢材的屈服强度设计值；A表示级别，对冲击功没有要求
D.235表示钢材的屈服强度标准值；A表示级别，对冲击功没有要求
41．关于钢材在多轴应力状态下的性能，下列叙述正确的是（）
A．当钢材处于同号应力场时，钢材易发生塑性破坏；而当处于异号应力场时，钢材易发生脆性破坏
B．当钢材处于同号应力场时，钢材易发生脆性破坏；而当处于异号应力场时，钢材易发生塑性破坏
C．无论是同号应力场，还是异号应力场，钢材都易于发生塑性破坏
D．无论是同号应力场，还是异号应力场，钢材都易于发生脆性破坏
42．影响钢材疲劳强度的主要因素不包括
．．．（）
A．构造状况B．应力幅
C．循环荷载重复次数D．钢材静力强度
43．下列哪种元素的含量过高，可引起钢材的“热脆”现象？（）
A．硅B．磷
C．锰D．硫
44．钢材的伸长率可以通过下列哪项试验来获得？（）
A．冷弯180°试验B．单向一次拉伸试验C．疲劳试验D．冲击试验
45.钢材在多轴应力状态下的屈服条件是( )
A.最大主拉应力σ1等于钢材屈服点
B.最大剪应力τ1等于钢材屈服点
C.最大主压应力σ2等于钢材屈服点
D.折算应力σeq等于钢材屈服点
46.钢构件最易产生脆性破坏的应力状态是( )
A.单向压应力状态
B.三向拉应力状态
C.二向拉一向压的应力状态
D.单向拉应力状态
完整钢结构课程设计精
贵州大学高等教育自学考试实践考试 钢结构课程设计 课程代码：02443 题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 年级：2 0 1 3 级 专业：建筑工程 层次：本科 姓名：张伟 准考证号：21001181132 衔接院校：贵州大学 指导老师：张筱芸 完成日期： 2015. 4. 24
附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2， 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。
钢结构基本原理课后习题与答案完全版
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的-关系式。 tgα'=E' f 0f 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f 0 σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε==
卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力
钢结构18m梯形屋架设计实例
钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋 面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。 2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用 下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架 跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的 =0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 附图
(a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直
支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重
钢结构平台设计 ()
目录1.
1. 设计内容与设计参数 1.1 设计内容 图所示钢平台，其结构平面布置图如图，按照任务要求，本人设计内容为边次梁LL-1、中间主梁L-2和中柱Z4，并设计主次梁螺栓连接。 图 钢平台 图 钢平台结构平面布置图 L-1 L-1 L-1 L-1 Z1 Z3 Z1 Z1 Z2 Z4 Z3 Z2 L-2 L-2L L -1 L L -2 L L -2 L L -3 L L -2 L L -2L L -1 L L -1 L L -2 L L -2 L L -3 L L -2 L L -2 L L -1 ①12 B 06 33②12 B 06 33 改 ② ① ① ① ②
1.2 设计参数 钢材Q235-B ，焊条E43型，螺栓C 级。柱和次梁采用型钢，主梁采用焊接钢板梁，梁均按两端铰接设计，节点连接为螺栓连接，主、次梁计算跨度分别为和，次梁间距3m 和，次梁上翼缘与楼板焊牢，柱按轴心受压构件设计，计算长度6m ，楼面恒载与活荷载标准值分别为和6kN/m 2。 1.3 次梁LL-1设计 1.4 荷载汇集与计算简图 恒载标准值（楼面传来的恒载和次梁自重） 10.12 1.5 4.50.127.27.614/l k k g s g l kN m =+=?+?= 活载标准值（楼面传来的活载） 1 1.569.00/l k k q s q kN m ==?= 总荷载标准值 7.614916.61/l l lk k k p g q kN m =+=+= 总荷载设计值 1.2 1.3 1.27.614 1.3920.84/l k k p g q kN m =+=?+?= 跨中弯矩与支座剪力设计值 22/820.847.2/8135.0l l M p l kN m ==?=? /220.847.2/275.0l l V p l kN ==?= 计算简图及内力如图 图 次梁计算简图与内力图
中南大学钢结构课程设计
中南大学土木工程学院土木工程专业（本科） 《钢结构基本原理》课程设计任务书 题目：钢框架主次梁设计 姓名： 班级： 学号：
一、设计规范及参考书籍 1、规范 （1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2010） （4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（GB50017－2003） （5）中华人民共和国建设部. .钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001） 2、参考书籍 （1）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构，中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院 中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）， 机械工业出版社，2006 二、设计构件 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值2.02kN mm （单号）、5.02kN mm （双号），其中12班竖向梁跨度取值：学号1~10为8m 、学号11~20为10m ；学号21~为12m ；其中13班水平向梁跨度取值：学号1~10为9m 、学号11~20为11m ；学号21~为13m ；。楼面板为120mm 厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板－次梁－主梁－柱－基础。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用，框架梁按连续梁计算，次梁按简支梁计算。其中框架柱为焊接H 型钢，截面尺寸为H600×300×12×18，层高3.5m 。 三、设计内容要求 （1）设计次梁截面CL-1（热轧H 型钢）。 （2）设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 （3）设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短梁段长度一般为0.9～ 1.2m 。 （4）设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。 （5）设高计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用强螺栓连接。
最新钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版
第二章 2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 tgα'=E' f y 0f y 0tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα=+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = σ f y 0σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5235 0.001142.0610y f E ε===? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=
卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。
钢结构设计练习题
钢结构设计练习题 一、填空题 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1／20—1／8），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（刚性）系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈曲后强度）强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm）。 9、拉条的作用是（防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点）。 10、实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是（为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性）。 11、屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是（0.9L）。 12、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的K形）焊缝。 13、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。 14、屋盖支撑可以分为（上弦横向水平支撑）、（下弦横向水平支撑）、（下弦纵向水平支撑）、（垂直支撑）、（系杆）五类。 15、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（）。
16、屋架上弦杆为压杆，其承载能力由（）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（）确定。 17、梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度Lox=（）L，在屋架平面外的计算长度Loy=（）L，其中L为杆件的几何长度。 18、吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即（），（）和（）。 19、能承受压力的系杆是（）系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是（）系杆。 20、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l≤6m，工作级别为Al～A5的吊车梁，可采用（）的办法，用来承受吊车的横向水平力。当吊车额定起重量和吊车梁跨度再大时，常在吊车梁的上翼缘平面内设置（）或（），用以承受横向水平荷载。 21、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（）焊缝。 22、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（）。 23、桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取（）之间的距离。 24、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于 （）个。 参考答案： 1、1／20—1／8 2、屋盖横向支撑 3、刚性 4、受压屈曲，屈曲后强度 5、隅撑 6、2， 3 7、双向受弯 8、20mm 9、防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点 10、为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性
钢结构课程设计-例题
钢屋架设计计算 一、设计资料 屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级C20）。钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。该厂房横向跨度为24m，房屋长度为240m，柱距（屋架间距）为6m，房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。 二、屋架布置及几何尺寸 屋架几何尺寸图 屋架计算跨度=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H0=2000mm。 二、支撑布置
三、荷载计算 1、荷载 永久荷载 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2 屋架自重（120+11×24）=0.384 KN/m2 防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2 找平层2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2 保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2 支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2 小计∑3.714 KN/m2 可变荷载 活载 700N/m2=0.70 KN/m2 以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载设计值：1.2×3.714=4.457kN/m2 可变荷载设计值：1.4×0.7=0.98kN/m2 2、荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）×1.5×6=48.93kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P1=4.457×1.5×6=40.11kN P2=0.98×1.5×6=8.82kN （3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×（0.384+0.08）×1.5×6=5.01kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载 P4=（1.2×1.5+1.4×0.7）×1.5×6=25.02kN 以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。 四、内力计算 按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。 全跨荷载布置图
@建筑钢结构设计复习题及答案
1 《建筑钢结构设计》复习提纲《钢结构设计原理》 第九章单层厂房钢结构 1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些(P305、317) 各有什么作用 答⑴柱间支撑分为上柱层支撑和下柱层支撑★吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成 部分承担并传递单层厂房钢结构纵向水平力。 柱间支撑作用①组成坚强的纵向构架保证单层厂房钢结构的纵向刚度 ②承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等在地震区尚应承受纵向 地震作用并将这些力和作用传至基础 ③可作为框架柱在框架平面外的支点减少柱在框架平面外的计算长度 ⑵屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成 屋盖支撑作用①保证屋盖形成空间几何不变结构体系增大其空间刚度 ②承受屋盖各种纵向、横向水平荷载如风荷载、吊车制动力、地震力等并将其传至屋架支座 ③为上、下弦杆提供侧向支撑点减小弦杆在屋架平面外的计算长度提高其侧向刚度和稳定性 ④保证屋盖结构安装时的便利和稳定 2、屋盖支撑系统应如何布置可能考作图题 答参考书P313-315 及图9.4.3 3、檩条有哪些结构型式是什么受力构件需要验算哪些项目P317319 答结构形式实腹式和桁架式檩条通常是双向弯曲构件需要验算强度、整体稳定、刚度。
4、设置檩条拉条有何作用如何设置檩条拉条 答作用为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形减小My以及增加抗扭刚度设置檩条拉条以减小该方 向的檩条跨度课件 如何设置当檩条的跨度4~6 m时宜设置一道拉条当檩条的跨度为6m以上时应布置两道拉条。屋 架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系或设斜拉条和撑杆。Z形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条 和撑杆。当檐口处有圈梁或承重天沟时可只设直拉条并与其连接。 5、压型钢板根据波高的不同有哪些型式分别可应用于哪些方面(P323) 答高波板波高>75mm适用于作屋面板 中波板波高50~75mm适用于作楼面板及中小跨度的屋面板 低波板波高<50mm适用于作墙面板 6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系(P327) 答普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。 梯形桁架的腹杆体系有人字式、再分式。 7、在进行梯形屋架设计时为什么要考虑半跨荷载作用 答梯形屋架中部某些斜杆可能在全跨荷载时受拉而半跨荷载时受压由拉杆变为压杆为不利受力情况 之一。 8、屋架中汇交于节点的拉杆数越多拉杆的线刚度和所受的拉力越大时则产生的约束作用越大压 杆在节点处的嵌固程度越大压杆的计算长度越小根据这个原则桁架杆件计算长度如何确 定?(P331-332) 此题答案仅供参考 答⑴桁架平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆---杆端所连拉杆少本身刚度大则0xl l
钢结构课程设计车间工作平台
目录 一．设计说明 1.本设计为某车间工作平台 2.结构平面布置图如下，间距4m，5跨，共20m，跨度3m，4跨，共12m 3.梁上铺100mm厚的钢筋混凝土预制板和30mm素混凝土面层。 永久荷载为：5KN/mm2，可变荷载为：10KN/m2 荷载分项系数：永久荷载，可变荷载 二．计算书正文 第一节平台铺板设计 依题意并综合分析比较，平台钢结构平面布置如上图，主梁计算跨度为 6m，次梁计算跨度为3m，次梁与主梁采用平接方式连接。 铺板自重为：*20+*24=m2 铺板承受的荷载标准值为：q k=+10=m2 铺板承受荷载设计值：q=*+10*=m2 第二节平台次梁计算 跨中截面选择 查《荷载规范》钢筋混凝土自重按25KN/mm3，素混凝土按24KN/mm3，则 因此取：r q=，r G=; 次梁承受恒荷载包括铺板自重标准值为（暂不考虑次梁自重）：1p=*=m 活荷载标准值：p2=10*=12KN/m 次梁跨中最大弯矩设计值：M ax M=ql2/8=*5*5/8=·m
需要的净截面模量为：W=f r x max M =（*215）=225cm3 初步拟定次梁采用工字型I20a ，A=，X W =237cm2，2370x =I cm 4， cm 2.17x x =S I ，自重m 次梁的抗弯强度验算 考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值：M ax M =8 1*[+*10]*5*5=·m nx w x r W M =4 310*237*05.110*51.69-=mm2<215N/mm2（满足） 抗剪强度验算 次梁最大剪力设计值为：5*]2.1*10*0279.0264.16[*2 12ql max +==V = w x max t I S V =τ=13.2410*17210*41.53 =N/mm2 参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 屋架支撑布置见图2所示。 符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。 1.1、屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？ A、屋架：支撑于柱或托架，承受屋面板或檩条传来的荷载；b、天窗：屋架跨度较大时，为了采光和通风的需要；C、支撑系统：用于增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。 1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统？支撑的作用是什么？ （1）a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆 （2）a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方 1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆？哪些位置需要设置刚性系杆？ 答：（1）刚性系杆：能承受压力，柔性系杆：只能承受拉力（2）上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆，当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。 1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况？其优缺点是什么？ 答：（1）实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况，构造简单，制造及安装方便（2）桁架式檩条用于跨度较大（>6m）的情况，分为三种形式：A、平面桁架式檩条，受力明确，用料省，但侧向刚度较差，必须设置拉条；B、T形桁架式檩条，整体性差，应沿跨度全长设置钢箍；C、空间桁架式檩条，刚度好，承载力大，不必设置拉条，安装方便，但是构造复杂，适用跨度和荷载较大的情况 1.5为什么檩条要布置拉条？ 答：为了给檩条提供侧向支撑，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。 1.6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系？ 答：（1）三角形屋架：屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构（2）梯形屋架：用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式（3）矩形屋架：用于托架或支撑体系中（4）曲拱屋架：用于有特殊要求的房屋中 1.7屋架的腹杆有哪些体系？各有什么特征？ 答：（1）三角形腹杆：单斜杆式，长杆受拉，短杆受压，经济；人字式，腹杆数少，节点少，构造简单；芬克式，腹杆受力合理，可分开运输。（2）梯形屋架：人字式，减少上弦节间短，有利于提高上弦承载力，避免上弦局部受弯，受拉下弦节间长，可减少节点，便于制造；再分式，减少上弦节间长度（3）矩形屋架：人字式，腹杆数少，节点简单K形，桁架高度高时可减少竖杆长度交叉式，常用于承受反复荷载的桁架中，又是斜杆可用柔性杆。 1.8如何选择屋架构件截面？ 答：选择屋架杆件截面时，应注意选用肢宽而壁薄的角钢；屋架弦杆一般采用等截面，但对于跨度>24m且弦杆内力相差较大的屋架，可在适当节间处改变截面，改变一次为宜。 对轴心受拉杆件由强度要求计算所需的面积，同时应满足长细比要求。对轴心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。根据构件受力按钢结构基本原理中介绍的方法选择截面。 a普通钢屋架的杆件一般采用等肢或不等肢角钢组成的T形截面或十字形截面b对于屋架上弦杆，宜采用两个不等肢角钢短肢相并而成的T形截面形式；当有节间荷载作用时，宜采用不等肢角钢长肢相并T形截面 c对于受拉下弦杆，可采用两个等肢角钢或不等肢角钢短肢相并组成的T形截面 d对于屋架的支座斜杆及竖杆，可采用两个不等肢角钢长肢相并而成的T形截面 e屋架中其他腹杆，宜采用两个等肢角钢组成的T形截面 f与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用两个等肢角钢组成的十字形截面 1.9如何确定屋架节点的节点板厚度？一个桁架的所有节点板厚度是否相同？ 答：桁架节点板的厚度可根据腹杆（梯形屋架）或弦杆（三角形屋架）的最大内力按表1-1取用，节点板的最小厚度为6mm。在同一榀屋架中，除支座处节点板比其他节点板厚2mm外，全屋架所有节点板的厚度应相同。1.10、垫板的作用是什么？ 答：支座节点的传力路线是：屋架杆件的内力通过连接焊缝传给节点板，然后由节点板和加劲肋把力传给支座底板，最后传给柱子。 1.12为什么在屋架拼接节点要增加拼接角钢？ 答：为了减轻节点板负担和保证整个屋架平面外的刚度。 1.13用钢管做桁架时，参数β的含义是什么？β的大小对节点承载力有何影响？ 答：β是支管外径与主管外径之比。β越大节点承载力越高 1.14搭接支管的节点承载力如何随搭接率变化？ 答：根据Ov的大小，分为三种情况。25%《Ov<50%,增大；50%《Ov<80%，80%《Ov<100%,分别为一定值。详情见书。 1.15保证网架结构几何不变的必要条件是什么？充分条件是什么？ 答：（1）网架为一空间铰接杆系统结构，保证网架结构几何不变的必要条件是：W=3J-m-r≤0 式中，J——网架的节点数；M——网架的杆件数；R ——支座约束链杆数。当W＞0时，网架结构为几何可变体系；当W=0时，网架无多余杆件，如杆件布置合理，为静定结构；当W＜0时网架有多余杆件，如杆件布置合理，为超静定结构。 （2）网架结构几何不变的充分条件可通过结构的刚度矩阵进行判断，出现下列条件之一者，该网架结构为几何可变体系。 1）引入边界条件后，总刚度矩阵【K】中对角线上出现零元素，则与之对应的节点为几何可变； 2）引入边界条件后，总刚度矩阵行列式【K】=0，该矩阵奇异，结构为几何可变体系； 1.16、双层网架的主要形式有哪些？ 答：双层网架的常用形式有以下几种：平面桁架系网架（两向正交正放网架，两向正交斜放网架，三向网架）；四角锥体系网架（正向四角锥网架，抽空四角锥网架，星形四角锥网架）；三角锥体系网架；网架结构的支撑；网架高度及网格尺寸。 1.17网架结构的支撑形式主要有哪些？ 答：（1）在网架四周全部或部分边界节点设置支座，是常用的支撑方式，称为周边支撑（2）。将整个网架支撑在多个支撑住上，称为点支撑。（3）平面尺寸大很大的建筑物，除在网架周边设置支撑外，可在内部增设中间支撑，以减小网架杆件内力挠度（即周边支撑与支点支撑结合）。 1.18网架结构的高度和网格尺寸各与哪些因素有关？ 答：网架结构的高度主要与屋面荷载、跨度和支撑条件有关。荷载和跨度越大，网架的高度越大；平面接近正方形时高度可取得小一些；狭长矩形平面网架的单向作用明显，高度可取得大一些；圆形平面网架高度可取得小一些；点支撑网架比周边支撑网架高度大一些。 网架的网格尺寸与网架高度和屋面材料有关。1.19网架结构的节点有哪些形式？设计时要进行哪些计算？ 答：（1）焊接空心球节点：空心球外径D的确定，空心球径等于或大于300mm，且杆件内力较大，需要提高承载力时，球内可加环肋，空心球径直径为120-900mm时受压受拉承载力验算，空心球的壁厚验算（2）螺栓球节点：钢球直径计算（球内螺栓不相碰的最小直径，满足套筒接触面要求的直径，角度小于30度，保证杆件不相碰的最小直径），高强度螺栓的性能等级的选用，套筒外形尺寸验算，锥头和封板。（3）焊接钢板节点：节点板厚度（4）焊接钢管节点，（5）杆件直接汇交节点 1.20网架结构的支座形式有哪些？各有什么特点？ 答：（1）平板压力和拉力支座：转动的位移受很大约束，在底板可开设椭圆形孔洞，方便安装，只适用于较小跨度网架（2）单面弧形压力支座和拉力支座：单方向转动未受约束，限制平移，适用于中小跨度网架（3）双面弧形压力支座：在支座和底板间设有弧形块，上下面都是柱面，支座可转动但不能平移。（4）球铰压力支座，其支座可任意方向转动但不能平移，适用于大跨度网架。(5）板式橡胶支座：通过橡胶垫的压缩和剪切变形，支座既可以转动也可以平移，助于单行支座，适用于大中跨度网架。 1.21为什么单层网壳的节点应做成刚接的？一般采用什么形式？ 答：（1）以便传递各杆传来的集中力和弯矩（2）a板节点b焊接空心球节点c螺栓球节点d嵌入式毂式节点e叠合式节点f卡盘螺栓节点 2.1单层厂房是由那些结构或构件组成的？这些组成部件的作用是什么？ 结构组成：a横向框架由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层钢结构厂房的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。b屋盖结构承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。c支撑体系包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层钢结构厂房的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。d吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。e墙架承受墙体的自重和风荷载。 2.2布置柱网时应考虑哪些因素？ A、满足生产工艺流程的要求，包括预期的扩建和工艺设备更新的需求。 B、满足结构上的要求，在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，尽量减少屋架跨度和柱距的类别。 2.3为什么要设置温度缝？横向和纵向温度缝如何处置？ （1）为避免结构中产生过大的温度应力，在厂房的纵向或横向的尺度较大时，一般要求在平面布置中设置温度伸缩缝。 （2）a、设置双缝，即在缝的两旁布置两个无任何纵向构件联系的横向框架b、采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件支座处设置滑动支座（节约钢材）c、当厂房宽度较大时，也应该按规范规定布置纵向温度伸缩缝 2.4横向框架有哪些类型？如何确定横向框架的主要尺寸？ （1）a、刚接框架b、铰接框架（2）根据所采用吊车的工作要求设计 2.5厂房柱有哪些类型？各在什么情况下使用？ A、等截面柱，b、格构式柱，c、分离式柱 使用范围：A、在吊车的吨位很小时可采用等截面或变截面实腹式柱。B、实腹式柱的构造简单，加工制作费用低，常在厂房高度不超过10m切吊车额定其重量不超过20t时采用。C、一般采用梯形柱，阶梯形柱下段截面较大时通常采用格构式，而上段可采用实腹式，亦可采用格构式。D、分离式柱适宜于有位置不高的大吨位吊车和有扩建计划的结构。 2.6厂房有哪些支撑？各有什么作用？ （1）柱间支撑，用于将厂房纵向柱列传来的力良好地传到基础上。上层柱间支撑和下层柱间支撑。下层柱间支撑是为了减少纵向温度应力的影响； 垂直支撑，用于传递屋架纵向垂直方向的力。（2）水平支撑，分上弦、下弦。用于屋架上下弦水平方向的力。（3）联系梁，用于传递纵向的柱根、柱端、屋架端的水平力。 2.7试述柱间支撑的布置、构造和计算特点。 （1）布置：下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部；上层柱间支撑除了要在下层支撑布置的柱间设置外，还应当在每个温度区段的两端设置。每列柱顶端均要布置刚性系杆。（2）构造特点：常见的下层柱间支撑是交叉型的，与柱子的夹角控制在35~55度，下层柱间支撑常见形式采用交叉形，人字形或K字形，柱距较大时可取V形或八字形。（3）计算特点：①上层柱间支撑承受端部墙传来的风力，下层柱间支撑除承受短墙传来的风力外，还承受起重机的纵向水平荷载。②在同一温度区段的同一柱列设有两道或两道以上的柱间支撑时，则全部纵向水平荷载由该柱列所有支撑共同承受。③当在柱的两个肢的平面内成对设置时，在起重机肢的平面内设置的下层支撑，除承受起重机纵向水平荷载外，还承受与屋盖肢下层支撑按轴线距离分配传来的风力。④靠墙的外墙肢平面内设置的下层支撑，只承受端墙传来的风力与起重机肢下层支撑按轴线距离分配受力。 2.8试述吊车梁的类型及其应用范围。 （1）吊车梁按结构体系可分为实腹式、下撑式和桁架式。按支承情况分为简支和连续。 （2）实腹简支吊车梁应用最广，当跨度及荷载较小时，可采用型钢梁，否则采用焊接梁，连续梁比简支梁用料经济，但由于它受柱的不均匀沉降影响较明显，一般很少应用；下撑式吊车梁和桁架式吊车梁用钢量较少，但制造费工、高度较大；桁架式吊车梁用钢省，但制作费工，连接节点在动力荷载作用下一产生疲劳破坏，故一般用于跨度较小的轻中级工作制的吊车梁。 2.9吊车梁受哪些荷载？须计算哪些应力？ （1）承受由起重机产生的三个方向的荷载：竖向荷载（起重机系统和起重物的自重以及起重机梁系统的自重）、横向水平荷载（小车刹车时的惯性力）和纵向水平荷载（吊车纵向刹车时的惯性力）。（2）需计算这些内力：a、起重机最大轮压b、起重机横向水平力 2.10吊车梁的水平荷载靠什么承受？ 吊车梁的横向水平荷载是在小车刹车时的惯性力。横向水平荷载应等分与桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。对于悬挂吊车的水平荷载应由支撑系统承受，可不计算。手动吊车可不考虑水平荷载。 2.11吊车梁的疲劳与那些因素有关？ 应力集中、重中轻的工作制等级、行车荷载、吊车的行车速度、钢梁的塑性和韧性。 2.12刚架有什么特点？主要使用范围是什么？ （1）特点：结构质量轻；柱网布置灵活，不受屋板面，墙板尺寸的限制；刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；刚架的腹板可利用屈服后强度，允许部分腹板屈曲，按有效宽度设计；综合经济效益高 （2）适用范围：展览厅，轻型厂房，仓库，大型超市，娱乐体育设施。车站候车室和码头建筑等。钢结构课程设计参考示例
钢结构设计课后习题答案