钢结构正常使用极限状态
钢结构设计原理钢结构的正常使用极限状态
钢结构设计原理钢结构的正常使用极限状态钢结构设计原理：钢结构的正常使用极限状态在钢结构的设计中，除了要确保结构在承载能力极限状态下的安全性，还需要关注其在正常使用极限状态下的性能。
正常使用极限状态是指结构在正常使用过程中，能够满足正常使用要求的极限状态。
这一概念对于保证钢结构的适用性、耐久性和舒适性具有重要意义。
钢结构的正常使用极限状态主要包括以下几个方面：首先是变形限制。
钢结构在使用过程中，如果变形过大，可能会影响其正常的使用功能。
例如，对于楼盖结构，过大的挠度可能会导致楼板不平整，影响人们的行走和物品的放置；对于吊车梁，过大的变形可能会影响吊车的正常运行。
变形限制通常根据结构的使用功能和外观要求来确定。
比如，民用建筑中的楼盖结构，其挠度限值通常要比工业建筑中的要求更严格，因为民用建筑对舒适性和美观性的要求更高。
其次是振动限制。
钢结构在受到外界激励时可能会发生振动，如果振动频率和振幅超过一定限度，会给使用者带来不适甚至危及结构的安全。
例如，高层建筑在风荷载作用下可能会产生明显的振动，需要通过合理的设计来控制振动幅度和频率，以保证居住者的舒适度。
对于一些对振动敏感的设备支撑结构，如精密仪器厂房，更需要严格控制振动，以确保设备的正常运行和精度。
再者是耐久性要求。
钢结构长期暴露在环境中，容易受到腐蚀、疲劳等因素的影响。
为了保证结构在设计使用年限内的正常使用，需要采取相应的防护措施，如防腐涂层、定期维护等。
同时，在设计阶段就要考虑到结构的耐久性，选择合适的钢材材质和截面形状，避免应力集中和疲劳裂纹的产生。
此外，还有裂缝控制。
在某些情况下，钢结构中的构件可能会出现裂缝。
裂缝的宽度和发展程度需要控制在一定范围内，以保证结构的安全性和正常使用功能。
例如，对于承受疲劳荷载的构件，裂缝的控制尤为重要，因为裂缝的扩展可能会导致结构的突然破坏。
为了确保钢结构在正常使用极限状态下的性能，设计人员需要采用一系列的设计方法和措施。
专升本《钢结构设计原理》_试卷_答案
专升本《钢结构设计原理》一、（共75题，共150分）1. 钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于( ）（2分）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。
标准答案：C2. 钢结构正常使用极限状态是指( ）（2分）A。
已达到五十年的使用年限B。
结构达到最大承载力产生破坏C。
结构和构件产生疲劳裂纹D。
结构变形已不能满足使用要求。
标准答案：D3. 钢结构正常使用极限状态是指（）（2分)A。
已达到五十年的使用年限B。
结构达到最大承载力产生破坏C。
结构和构件产生疲劳裂纹D。
结构变形已不能满足使用要求标准答案：B4. 钢材的伸长率用来反映材料的（ ) (2分）A.承载能力 B。
弹性变形能力C。
塑性变形能力 D。
抗冲击荷载能力标准答案：C5。
设计某重级工作制的焊接吊车钢梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?（ ) （2分）A。
Q235A B.Q235B C.Q235C D.Q235D。
标准答案：D6. 对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面( ）（2分）A。
最大应力达到钢材屈服点 B。
平均应力达到钢材屈服点C.最大应力达到钢材抗拉强度 D。
平均应力达到钢材抗拉强度。
标准答案:B7. 轴心受压构件柱脚底板的厚度主要取决于（ ) （2分）A.底板的抗弯刚度B.基础材料的强度等级C.底板的抗弯强度D.底板的的抗剪强度标准答案：C8。
双轴对称焊接组合工字形截面偏心受压柱，偏心荷载作用在腹板平面内.若两个方向支撑情况相同,可能发生的失稳形式为( ) （2分)A。
在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯曲失稳B。
在弯矩作用平面内的弯扭失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳C。
在弯矩作用平面外的弯曲失稳D.在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳。
标准答案：D9. 梁的整体失稳属于( ）（2分）A。
钢结构设计原理知到章节答案智慧树2023年西安理工大学
钢结构设计原理知到章节测试答案智慧树2023年最新西安理工大学第一章测试1.钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）参考答案:钢结构自重轻而承载力高2.钢结构正常使用极限状态是指（）参考答案:结构变形已不能满足使用要求3.结构承载力设计表达式中，是结构重要性系数，对于安全等级为一级的建筑结构，其取值为( )参考答案:1.14.在对结构或构件进行正常使用极限状态验算时，应采用永久荷载和可变荷载的标准值。
参考答案:对5.承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。
参考答案:对第二章测试1.动力荷载作用时，防止钢材发生脆性破坏的性能指标为（）参考答案:180°冷弯2.引起钢材疲劳破坏的荷载为（）参考答案:冲击荷载3.在低温工作的钢结构除了控制力学性能指标外，一定还要控制（）参考答案:低温冲击韧性4.钢材的冷弯试验结果出现( )现象是冶金质量问题参考答案:分层起皮5.在钢材的有益元素中，是脱氧剂的元素是（）参考答案:锰和硅6.同类钢种的钢板，板件厚度越薄，钢材的( )参考答案:强度越高7.构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是( )参考答案:脆性破坏8.钢材中硫含量超过限制时，钢材可能会出现( )参考答案:热脆9.与钢构件发生脆性破坏无直接关系的是( )参考答案:钢材屈服点10.钢材的韧性性能是通过( )试验测定的参考答案:冲击试验第三章测试1.普通螺栓受剪连接中，当螺栓杆直径相对较粗，而被连接板件的厚度相对较小，则连接破坏可能是（）参考答案:被连接板件挤压破坏2.每个高强度螺栓在构件间产生的最大摩擦力与下列哪一项无关（）。
参考答案:构件厚度3.弯矩作用下的摩擦型抗拉高强度螺栓计算时，“中和轴”位置为（）参考答案:螺栓群重心轴上4.高强度螺栓不正确的紧固方法是（）参考答案:用普通扳手紧固5.角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时,（）参考答案:角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝6.普通螺栓抗剪工作时，连接构件的端距和栓距不应过小，是防止( )参考答案:构件端部冲剪破坏7.侧面角焊缝沿着焊缝长度方向的应力分布为（）参考答案:两边大，中间小8.直角角焊缝的有效厚度的取值为（）参考答案:0.7hf9.某侧面直角角焊缝hf=6mm，由计算得到该焊缝所需计算长度60mm，考虑起落弧缺陷，设计时该焊缝实际长度取为（）参考答案:72mm10.摩擦型高强度螺栓抗拉承载力设计值应取其设计预拉力的( )参考答案:0.8倍第四章测试1.钢结构梁计算公式，中（）参考答案:表示截面部分进入塑性2.单向受弯梁失去整体稳定时是（）形式的失稳。
第六章钢结构的正常使用极限状态
第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2001 )规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1) 影响正常使用或外观的变形；2) 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3) 影响正常使用或耐久性能的振动4) 影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。
正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1) 由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结构构件的局部损坏(如顶棚、隔墙、墙、窗) ；2) 荷载产生的挠度防碍家具或设备(如电梯)的正常使用功能；3) 明显的挠度使居住者感到不安；4) 由剧烈的自然现象(如飓风、龙卷风)造成的非结构构件彻底损坏；5) 结构因时效和服役而退化(如地下停车场结构因防水层破坏而损坏) ；6) 建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7) 使用荷载下的连续变形(如高强螺栓滑移) 。
长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。
随着结构材料强度的提高和构件的轻型化 (包括围护结构和非承重结构构件)，情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。
不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。
6.2 拉杆、压杆的刚度要求1. 轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。
这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。
承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：入max= (L0/i) max < ［入］式中入ma --杆件的最大长细比L0——杆件的计算长度I —截面的回转半径[入]—容许长细比2. 轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。
钢结构考试知识点
钢结构上1.钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
2．钢材的三个重要力学性能指标为屈服点，抗拉强度,伸长率。
3.钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。
4.钢结构是用钢板，热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。
建筑常用的热轧型钢包括角钢，槽钢,工字钢，H型钢和部分Ｔ型钢钢结构特点：材料的强度高，塑性韧性好;材质均匀，和力学计算的假定比较符合;制造简便,施工周期短；质量轻;钢材耐腐蚀性差;钢材耐热但不耐火。
设计钢结构需处理两方面因素:结构和构件抗力;荷载施加于结构的效应5. 结构用钢为何要选用塑性、韧性好的钢材？塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏的危险性,并且塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。
韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收较多的能量,同样也降低脆性破坏的危险程度６．用于钢结构的钢材必须具有哪些性能？(1）较高的强度。
即抗拉和屈服强度比较高（2)足够的变形能力，即塑性韧性好。
（3)良好的加工性能。
普通碳素结构钢Ｑ2３5钢和低合金高强度钢Q345,Q３90,Q4207．钢材的主要强度指标和变形性能都是依据标准试件一次拉伸试验确定的。
弹性阶段，弹塑性阶段，塑性阶段,应变硬化阶段材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限有差别：残余应力的影响屈服点意义：作为结构计算中材料强度标准或材料抗力标准；形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础低碳钢和低合金钢有明显的屈服点和屈服平台，而热处理钢材没有，规定永久变形0.2%时的应力作为屈服点伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力8.冷弯性能:按规定弯心直径将试样弯曲18０°,其表面及侧面无裂纹或分层则为冷弯试验合冷弯性能是判断钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。
冲击韧性：韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度9.钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%则为铸铁碳素结构钢由纯铁,碳及杂质元素组成,纯铁约占99%,碳及杂质元素1%碳含量提高，钢材强度提高,塑性，韧性，冷弯性能，可焊性及抗锈蚀能力下降硫，氧元素使钢材发生热脆,而磷,氮元素使钢材发生冷脆10．冷加工硬化:在常温下加工叫冷加工。
第六章--钢结构的正常使用极限状态
第六章 钢结构的正常使用极限状态
第三节 梁和桁架的变形限制
梁和承受横向荷载的桁架从总体受力上讲都属于受
弯构件，受弯构件的正常使用极限状态是指其出现过大
的弯曲变形。
为了满足正常使用的要求，设计时必须保证梁和桁
架的挠度不超规范所规定的容许挠度。
式中：
vmax≤[v]
vmax ――梁的最大挠度，计算时荷载取标准值， 计算公式见表6-3
－
表6-1受压构件的容许长细比
项次 1
构件名称 柱、桁架和天窗架中的杆件 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑
容许长细比 150
支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）
2
200
用以减少受压构件长细比的杆件
第六章 钢结构的正常使用极限状态
说明：①在上式中压杆的计算长度按第5章所述的原则 和方法确定，拉杆的计算长度则一律取其几何长度，即 节点之间的距离。 ②容许长细比通常由有关规范给出。一般而言，压杆由 于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求 较拉杆严格的多。承受静力荷载的拉杆，可仅限制其在 竖向平面内的长细比，以防止在自重作用下显著下垂。 而承受直接动力荷载的拉杆因刚度过弱时会产生剧烈晃 动，故其容许长细比比承受静力荷载的拉杆要小，并且 两个方向同样对待。 ③对于张紧的圆钢拉杆，因变形极微，所以不再限制长 细比。
Hc/1250 Hc/2500
Hc/4000
Hc/2000 －
－
第六章 钢结构的正常使用极限状态
二、多层及高层框架
多层及高层框架结构的变形限制须考虑两方面的内容:
限制结构顶点位置的侧移量
限制层间侧移量
对于多层及高层框架结构在风荷载标准值作用下，
钢结构复习题
第一单元1、钢结构更适合于建造高耸和高层建筑，是由于钢结构自重轻、强度高、构件截面小，承受的风荷载小。
2、建筑钢结构的主要缺点是易腐蚀，不耐火。
3、钢结构的承载能力极限状态是结构和构件丧失稳定。
4、不属于结构承载极限状态是梁的扰度计算。
5、属于钢结构正常使用极限状态范畴的是某钢桥在车辆通过时发生激烈震动。
6、不属于结构可靠性的是结构的经济性。
7、现行钢结构设计规范采用的设计方法是近似概率极限状态设计方法。
8、某框架结构梁受集中荷载作用，其中永久荷载标准值71kn，可受荷载只有一个，其标准值为40kn，则计算梁整体稳定时采用的荷载设计值为150.5kn。
(QD=1.35*70+1.4*40=150. 5kn)9、关于荷载分项系数和荷载组合值γ数，下述正确的是可变荷载组合系数在任何情况下都必须≤1.0. 10、某塔采用钢结构形式，除了自重轻，便于安装施工外，还因钢材轻质高强，构件截面小，减少了风荷载，提高了经济效益。
11、某高压气罐和输油管道大量采用钢结构制作，这是由于钢材具有材料强度高，且密封性好的特点。
12、用来衡量结构强性的指标称为可靠指标，它比安全度概念更广泛。
13、关于刚结构的特点，叙述正确的是不论采取焊接，铆接或螺栓连接，钢结构都可以做到密闭而不渗漏。
14、设结构或构件的抗力为R，作用效应S，则下述错误的是当R≠S时，结构或构件处于极限状态。
15、钢材温度达到60℃时，强度几乎为零，完全丧失承载力，说明钢材抗火性能差。
16、设构件抗力为R，作用效应为S，当R＜S时，结构处于失效状态。
单元二1、体现钢材塑性性能指标的是伸长率。
2、钢材在复杂应力条件下的屈服强度是由折算应力等于单向拉伸时屈服点决定的。
3、钢材的抗剪强度设计值fN，与抗拉强度设计值f的关系，fN=⅓f.4、代表钢材，冲击韧性指标的是AKV5、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的是硫（S）、氧（O）、氮（N）。
6、钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素N、O、S、P。
钢结构吊车梁正常使用极限状态分析
第42卷第18期• 34 • 2 0 1 6 年6 月山西建筑SHANXI ARCHITECTURE V ol.42 No. 18 Jun. 2016•结构•抗震•文章编号：1009-6825 (2016) 18-0034-02钢结构吊车梁正常使用极限状态分析李志刚(中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉430223)摘要:针对钢结构吊车梁的正常使用极限状态，对相关规范的有关条款进行了详细分析，在挠度、安装精度、构造公差、运行公差 等概念的基础上，介绍了满载运行公差的概念，提出了用于满载运行公差控制的准则，建议将《起重机车轮及大车和小车轨道公差第一部分:总则》应用于吊车梁正常使用极限状态的结构设计。
关键词：吊车梁，钢结构，满载运行公差，结构设计中图分类号:TU391 文献标识码:A单层工业厂房结构由排架柱子系统、吊车梁系统、屋盖系统、墙架等系统组成，是为完成某项工业生产目标而设计的工厂建筑 产品。
其中吊车梁系统直接担负厂房的重要设备——起重机，是 重要的结构构件。
吊车梁的正常使用极限状态，在目前结构设计中，按《钢结构设计规范》控制。
详见其附录A. 1.1条“受弯构件 的允许挠度值”规定:吊车梁竖向挠度，轻级工作制1/800,中级工 作制L/1 000,重级工作制L/1 200。
随着时代发展，厂房柱网越来 越大，吊车起重量越来越大，这个指标作为控制值已经不能完全 满足时代发展的要求。
某些工程投入使用后，有情况反馈吊车通 行时噪声较大、大车轮啃轨、走行不畅。
类似现象多出现在厂房 抽柱处，在非抽柱处少有发生。
1问题的提出某车间厂房局部布置如下:BC跨的跨度24 m;该跨布置两台 180/50 t吊车；厂房基本柱距12 m:在B列为…12 m，24 m，12 m…，在 C 列为•••U m，12 m，12 m，12 m…。
吊车荷载资料按吊车厂家的设备资料:180/50 t吊车，从= 21 m，起重机总重315 t(其中小车重100 t)，吊车适配轨道QU120。
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6.4钢框架的变形限制
❖ 1 单层工业厂房的钢框架柱变形限制主要 是柱顶侧移和吊车梁顶面标高处的柱位移
❖ 2 多层及高层框架变形限制主要是结构 顶点位移的侧移量和限制层间侧移量。
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6.5 振动的限制
❖ 楼板的竖向震动，要避免风振加速度引起的 人员不舒适感，通常限制自振频率：
f =1 (0.18 w)≤15Hz
1、由荷载、温度变化、潮湿、收缩、和徐变引起的非结构构件的局 部损坏
2、由荷载产生的挠度影响家具设备的正常功能 3、明显的挠度使居住着不安 4、由剧烈的自然现象造成的非结构构件彻底破坏 5、结构因为时效和服役而退化 6、建筑物因活荷载风荷载或地震作用，导致居住着身体和心理不舒 适 7、使用荷载下的连续变形。
第六章 钢结构的正常使用极限状态
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6.1正常使用极限状态的特点
正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规
定限值： 1 影响正常使用或外观的变形； 2 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 3 影响正常使用的振动； 4 影响正状态可以理解为实用性极限状态，常见的实用性问题 有以下几类 ：
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6.1 拉杆、压杆的刚度要求
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轴心受拉、轴心受压、拉弯和压弯构件不
应过分柔软而应具有一定的刚度，不发生过大
的变形，用长细比来控制。满足：
λ=(l0i )max≤[λ]
[λ]_表6-1， 6-2给出了容许长细比
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6.3 梁和桁架的变形限制
❖ 受弯构件正常使用极限状态是指其出现过 大的弯曲变形，使用阶段过大的变形表现为挠 度，所以应保证：
w永久荷载产生的挠度 cm.，
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