钢结构设计-整体结构中的压杆和压弯构件
大连理工大学《钢结构》在线作业附标准答案 (3)
B.等强度
C.等稳ห้องสมุดไป่ตู้
D.计算长度相等
正确答案:C
二、 多选题 (共 2 道试题,共 18 分)
1.等截面框架柱的计算长度系数与()有关。
A.框架柱的支承条件
B.柱上端梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值
C.柱下端梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值或基础约束条件
D.所采用的钢号
正确答案:A
2.钢结构中,同时承受轴心拉力和弯矩作用的构件称为压弯构件。
A.对
B.错
正确答案:B
3.梯形屋架下弦杆常用截面形式是等边角钢相连。
A.对
B.错
正确答案:B
4.计算屋架内力时,屋面可变荷载和雪荷载需要同时考虑。
A.对
B.错
正确答案:B
5.当有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能阻止梁受压翼缘的侧向位移时,可以不用计算梁的整体稳定性。
D.可以受压和受弯
正确答案:B
4.实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定验算公式中的截面塑性发展系数主要是考虑()。
A.截面塑性发展对承载力的影响
B.初偏心的影响
C.残余应力的影响
D.初弯矩的影响
正确答案:A
5.梯形钢屋架受压杆件,其合理截面形式,应使所选截面尽量满足()的要求。
A.对
B.错
正确答案:A
12.屋盖结构中,无檩体系的屋盖承重构件有屋架和大型屋面板或槽板。
A.对
B.错
正确答案:A
13.组合钢梁的截面高度应由建筑高度、刚度条件和经济条件确定。
A.对
B.错
6-钢结构基本原理—压弯构件
求解过程：p.197
方程解：
(1 −
一、单向压弯构件的平面内失稳
参阅 §7.4.1
不对称实腹式截面，弯矩使较大翼缘受压时的 补充计算公式
N A
−
β mx M x
γ xWx2 (1 − 1.25N
/ NE)
≤
fd
§3 压弯构件的整体稳定
二、单向压弯构件的平面外失稳
平面外失稳的特征
参阅 §7.4.2
Mx
N
y
v
Mx zN
N
x u,θ
zN
与受弯构件整体失稳的相似点：
边缘屈服准则
N A
+
Nv 0m
≤
W x (1 − N / N E )
fy
M max
=
Nv0m 1-N / N E
2阶效应放大因子（弹性范围）
整理为 p.103（5-30）
σ cr
=
fy + (1+ ε0 )σEx 2
−
[
fy
+ (1+ ε0 )σEx 2
]2
−
fyσ Ex
1 1-N / N E
ε0
=
则 N + Mx ≤1 N p M ex
N An
+ Mx Wxn
≤
fd
§2 单向压弯（拉弯）构件截面强度
三、全截面屈服准则
准则描述：
参阅 §4.2
截面各点应力（拉、压）都达到钢材屈服点
截面强度公式
y σ1 = fy
x
记 屈服轴力 N p = Af y 塑性弯矩 M px = Wpx fy
N 经推导可得
Av 0m Wx
土木工程专业课后习题答案
⼟⽊⼯程专业课后习题答案中南⼤学⽹络教育课程考试复习题及参考答案钢结构设计原理⼀、填空题：1.钢结构计算的两种极限状态是和。
2.提⾼钢梁整体稳定性的有效途径是和。
3.⾼强度螺栓预拉⼒设计值与和有关。
4.钢材的破坏形式有和。
5.焊接组合⼯字梁，翼缘的局部稳定常采⽤的⽅法来保证，⽽腹板的局部稳定则常采⽤的⽅法来解决。
6.⾼强度螺栓预拉⼒设计值与和有关。
7.⾓焊缝的计算长度不得⼩于，也不得⼩于；侧⾯⾓焊缝承受静载时，其计算长度不宜⼤于。
8.轴⼼受压构件的稳定系数φ与、和有关。
9.钢结构的连接⽅法有、和。
10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。
11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中央⼀个集中荷载的弯矩图为。
12.轴⼼压杆可能的屈曲形式有、和。
13.钢结构设计的基本原则是、、和。
14.按焊缝和截⾯形式不同，直⾓焊缝可分为、、和等。
15.对于轴⼼受⼒构件，型钢截⾯可分为和；组合截⾯可分为和。
16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、和。
⼆、问答题：1.⾼强度螺栓的级和级代表什么含义2.焊缝可能存在哪些缺陷3.简述钢梁在最⼤刚度平⾯内受荷载作⽤⽽丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。
4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标分别由什么试验确定5.什么是钢材的疲劳6.选⽤钢材通常应考虑哪些因素7.在考虑实际轴⼼压杆的临界⼒时应考虑哪些初始缺陷的影响8.焊缝的质量级别有⼏级各有哪些具体检验要求9.普通螺栓连接和摩擦型⾼强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传⼒⽅式和破坏形式有何不同10.在计算格构式轴⼼受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采⽤换算长细⽐11.轴⼼压杆有哪些屈曲形式12.压弯构件的局部稳定计算与轴⼼受压构件有何不同13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型⾼强度螺栓连接的传⼒⽅式和破坏形式有何不同14.钢结构有哪些连接⽅法各有什么优缺点15.对接焊缝的构造有哪些要求16.焊接残余应⼒和焊接残余变形是如何产⽣的焊接残余应⼒和焊接残余变形对结构性能有何影响减少焊接残余应⼒和焊接残余变形的⽅法有哪些17.什么叫钢梁丧失整体稳定影响钢梁整体稳定的主要因素是什么提⾼钢梁整体稳定的有效措施是什么18.⾓焊缝的计算假定是什么⾓焊缝有哪些主要构造要求19.螺栓的排列有哪些构造要求20.什么叫钢梁丧失局部稳定怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定三、计算题：1.⼀简⽀梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静⼒荷载作⽤，恒载标准值为m（不包括梁⾃重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向⽀撑。
9.汕头大学基于学习成果的课程教学构建与实施
汕头大学
喻莹
基于学习成果的《钢结构设计原理》课程教学构建与实施
四、反思与持续改进
基于学习成果的教学反思与持续改进
基于学习成果评估的反思持续改进
该知识点平均 分73.1 …… 学生在构件的受力，尤其是压弯构件的平面外稳定方面的学习未 达预期效果。该部分内容是课程的难点，下学期准备优化课堂教 学的方法，增加例题讲解，并在这一部分增加练习量。 该知识点平均 …… 分75.6 在三级项目方面，钢屋架的支撑布置方面的掌握程度欠佳，绘图 方面尤其差。支撑部分可以在三级项目中重点讲解。绘图部分需 要和AutoCAD老师进行沟通，另外课堂适当强调绘图的要点。
1. 细化可测评的课程学习目标（预期学习成果） 知识目标2：钢结构连接的受力分析与设计方法
掌握钢结构对连接的要求及连接方法 掌握焊接连接的特性、构造和计算，焊接残余应力和焊接 残余变形 掌握普通螺栓连接的构造和计算 掌握高强螺栓的性能和计算 掌握焊接梁翼缘焊缝的计算、构件的拼接、梁与梁的连接、 梁与柱的连接、柱脚设计
二、课程学习目标与专业培养标准
《钢结构设计原理》学习目标
《结构力学》 《工程力学》 《建筑材料》 知识目标 《钢结构设计原理》 《钢结构设计》 《组合结构设计》 《桥梁工程》 毕业设计
能力目标
掌握钢结构的特点、应用及破坏； 掌握钢结构连接的受力分析与设计方法； 具备分析、推理和解决工程问题能力； 掌握钢结构基本构件的工作原理、分析、 具备整合思维能力； 计算与设计方法； 具备有交流的能力。 熟悉钢整体结构中的压杆和压弯构件； 熟悉钢结构的正常使用极限状态计算与分析； 掌握钢屋架结构设计； 汕头大学 喻莹 基于学习成果的《钢结构设计原理》课程教学构建与实施
表6 三级项目观测点
建筑钢结构设计复习
建筑钢结构设计复习建筑钢结构设计复习08级⼟⽊四班《建筑钢结构设计》复习提纲《钢结构》上册1、轴⼼受压柱的柱脚形式，各部件的名称，各部件所起的作⽤，传⼒路径，计算简图，基础对底板反⼒分布形式。
（P273－277，课件）2、压弯构件的柱脚形式，各部件的名称，各部件所起的作⽤，传⼒路径，计算简图，基础对底板反⼒分布形式。
（P277－282，课件）3、桁架中四类典型节点设计：掌握需要施加哪些焊缝(在图上标出)，哪些是⼯⼚焊缝，哪些是⼯地焊缝，各焊缝传递什么内⼒，如何计算这些焊缝？(P282-294，课件)《钢结构》下册第⼀章1、何谓单层门式刚架结构？有哪些特点？合理应⽤范围(P1－3)？其结构⽤钢量是多少(P2)？①单层门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢(等截⾯或变08级⼟⽊四班截⾯)、热轧H形钢(等截⾯)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重⾻架，⽤冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、Z形等)做檩条、墙梁；以压型⾦属板(压型钢板、压型铝板)做屋⾯、墙⾯；采⽤聚苯⼄烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置⽀撑的⼀种轻型房屋结构体系。
②特点：(1)质量轻(2)⼯业化程度⾼，施⼯周期短(3)综合经济效益⾼(4)柱⽹布置⽐较灵活设计③主要⽤于轻型的⼚房、仓库、建材等交易市场、⼤型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。
④根据国内的⼯程实例统计，单层门式刚架房屋承重结构的⽤钢量⼀般为10～30kg／m2；在相同的跨度和荷载条件情况下⾃重约仅为钢筋混凝⼟结构的1／20～1／30。
2、绘图说明门式刚架常⽤的结构形式？(P3－4)门式刚架⼜称⼭形门式刚架。
其结构形式按跨度可分为单跨(图1-30a、b)、双跨(图1-3e、f、g、i)和多跨(图1—3c、d)，按屋⾯坡脊数可分为单脊单坡(图1—2a)、单脊双坡(图l-3b、c、d、g、h)、多脊多坡(图1-3e、f、i）。
《金属结构设计》第五章 拉弯和压弯构件
mx ——等效弯矩系数。
5. 拉弯和压弯构件
§5.3.1弯矩作用平面内的稳定计算（续6） 上式中的等效弯矩系数应按下列规定采用。 ① 框架柱和两端支承的构件：
a.无横向荷载作用：
mx
0.65 0.35
率（无反弯点）时取同号，使构件产生反向曲率（有反弯点）时取异号， M1 M 2 ；
5. 拉弯和压弯构件
§5.1拉弯和压弯构件的特点（续2）
进行拉弯和压弯构件设计时，应同时满足: 承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。 拉弯构件：需要计算强度和刚度（限制长细比）； 压弯构件：需要计算强度、整体稳定（弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳 定）、局部稳定和刚度（限制长细比）。 拉弯构件的容许长细比和轴心拉杆相同，压弯构件的容许长细比和轴心压杆相同。
N A
mx M x
N xW2 x 1 1.25 / N Ex
f
（5-12）
式中：W1x——受拉侧最外纤维的毛截面模量。 式中的系数1.25是经过与理论计算结果比较后引进的修正系数。
5. 拉弯和压弯构件
§5.3.2弯矩作用平面外的稳定计算 开口薄壁截面压弯构件的抗扭刚度及弯矩作用平面外的抗弯刚度通常较小，当构件 在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时，构件可能因弯扭屈 曲而破坏。 《钢结构设汁规范》采用的实腹式压弯构件弯矩作用平面外稳定计算的相关公式 M N tx x f （5-13） y A bW1x 式中：Mx——所计算构件段范围内（构件侧向支承点间）的最大弯矩； βtx——等效弯矩系数，应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和内力情况确定， 取值方法与弯矩作用平面内的等效弯矩系数βmx相同； η——截面影响系数，闭合截面η＝0.7，其他截面η＝1.0； fy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数； fb——均匀弯曲受弯构件的整体稳定系数，采用近似计算公式计算，这些公式 已考虑了构件的弹塑性失稳问题，因此当fb大于0.6时不必再换算。 对闭口截面 fb＝1.0；
钢结构简答题3
1. 设计拉弯和压弯构件时应计算的内容？答：拉弯构件需要计算:强度和刚度（限制长细比）；压弯构件则需要计算:强度、整体稳定（弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定）、局部稳定和刚度（限制长细比）。
2. 什么是梁的整体失稳现象?答：梁主要用于承受弯矩，为了充分发挥材料的强度，其截面通常设计成高而窄的形式。
当荷载较小时，仅在弯矩作用平面内弯曲，当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向弯曲和扭转，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的弯扭屈曲或整体失稳。
10.实腹式轴心受压构件进行截面选择时，应主要考虑的原则是什么？答：（1）面积的分布尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定承载力和刚度；（2）两个主轴方向尽量等稳定，以达到经济的效果；（3）便于与其他构件进行连接，尽可能构造简单，制造省工，取材方便。
16.什么是梁的内力重分布？如何进行塑性设计？答：超静定梁的截面出现塑性铰后，仍能继续承载，随着荷载的增大，塑性铰发生塑形转动，结构内力重新分布，是其他截面相继出现塑性铰，直至形成机构，这一过程称为梁的内力重分布。
塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁，是利用内力塑性重分布，充分发挥材料的潜力，塑性铰弯矩按材料理想弹塑性确定，忽略刚才应变硬化的影响。
17.截面塑性发展系数的意义是什么？试举例说明其应用条件答：意义：用来表证截面所允许的塑性发展程度应用条件：（1）需计算疲劳的梁取1.0 (2)承受动力作用时取 1.0 (3)压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比18.影响轴心受压杆件的稳定系数ψ的因素答：长细比、截面形式、加工条件、初弯曲、残余应力21.什么情况下不需要计算工字钢简支梁的整体稳定？答：有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时H型钢或工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度b1之比不超过规定数值时。
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《钢结构》题库及答案一一、选择题1．在结构设计中，失效概率与可靠指标卢的关系为( )。
A．越大，β越大，结构可靠性越差B．越大，越小，结构可靠性越差C．越大，β越小，结构越可靠D．越大，β越大，结构越可靠2．钢材的设计强度是根据( )确定的。
A．比例极限 B．、弹性极限C．屈服点 D．抗拉强度3．钢材的伸长率是反映材料( )的性能指标。
A．承载能力 B．抵抗冲击荷载能力C．弹性变形能力 D．塑性变形能力二4．钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材( )。
A．变软 B．热脆C．冷脆 D．变硬5．钢材在低温下，强度( )。
A．提高 B．降低C．不变 D．不能确定6·下列因素中( )与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
A．钢材屈服点的大小 B．钢材的含碳量C·负温环境D．应力集中7·在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为( )。
A·均匀分布 B．一端大、一端小C·两端大、中间小D．两端小、中间大8·承受轴心力作用的高强度螺栓摩擦型受剪切连接中，其净截面强度验算公式其中与轴心拉杆所受的力N相比( )。
C．N’=ND．不定9·计算轴心压杆时需要满足( )的要求。
A·强度、刚度(长细比)B·强度、整体稳定性、刚度(长细比)C·强度、整体稳定性、局部稳定性D·强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度(长细比)10·确定轴Jp受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近，其目的是( )。
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无侧移
有侧移
K1 Ib /lb
Ic / lc K2 Ib / lb
Ic / lc
上
上
下
下
查附表18-1（无侧移）和18-2（有侧移）
5.2.4 变截面阶形柱的计算长度
横梁铰接
横梁刚接
﹡横梁铰接
H01 1H1, H02 2H2
K1
I1 / H1 I2 / H2
,
1
H1 H2
N1I2 N2I1
查附表19-1确定2， 1= 2/ 1
﹡横梁刚接，且横梁线刚度与上柱线刚度之比大于1
K1
I1 I2
/ /
H1 H2
,
1
H1 H2
N1I2 N2I1
查附表19-2确定2， 1= 2/ 1
空间作用
柱计算长度系数折减0.7~0.9
5.2.5 框架平面内稳定的其他问题
﹡摇摆柱，计算长度取1.0
﹡框架柱计算长度乘以增大系数
横梁有轴线压力Nb时的修正系数：
﹡无侧移框架
• 横梁远端与柱刚接和铰接：N=1–Nb/ NEb • 横梁远端嵌固：N=1–Nb/ (2NEb)
﹡有侧移框架
• 横梁远端与柱刚接： N=1–Nb/ (4NEb) • 梁远端铰接： N=1–Nb/ NEb • 梁远端嵌固： N=1–Nb/ (2NEb)
5.2.3 多层多跨等截面框架柱的计算长度
失稳形式、横梁线刚度、柱脚连接等
5.2.2 单层多跨等截面框架柱的计算长度
单层单跨等截面刚架、荷载集中于柱顶
K0
Ib Ic
/ lb / lc
或
K1
Ib / lb Ic / lc
考虑到实际情况，GB50017对横梁线刚度的修正：
远端非刚接乘以以下修正系数： ﹡无侧移框架 • 梁远端铰接：1.5 • 梁远端嵌固：2.0 ﹡有侧移框架 • 梁远端铰接：0.5 • 梁远端嵌固：2/3
第五章
整体结构中的压杆和压弯构件
主要内容
5.1 桁架中压杆的计算长度 5.2 框架稳定和框架柱计算长度
5.1 桁架中压杆的计算长度
5.1.1 弦杆和单系腹杆的计算长度
l0 l
影响约束的因素： ﹡相连杆件轴力性质：拉、压 ﹡拉杆约束大，压杆约束小 ﹡相对线刚度大小
桁架杆件计算长度
5.1.2 变内力杆件计算长度
l0 l
1 2
1
N0 N
N—计算杆内力绝对值 N0—另杆内力绝对值
• 另杆受压，中断并以节点板相连
l0 l
2
1
N0
12 N
• 另杆受拉，截面相同且均不中断
l0 l
1 2
1
3 4
N0 N
0.5l
• 另杆受拉，中断并以节点板相连
l0 l
1 3 N0 4N
0.5l
• 拉杆连续而压杆中断并以节点板相连，若
N0 N,
或
EI y
3N0l 2
4 2
N N0
1
则l0y=0.5l
拉杆计算长度：
﹡平面内，均可互为支承点 • 交叉点之间的距离, l0x=0.5l
﹡平面外，要提供约束 • l0y=l
5.2 框架稳定和框架柱的计算长度
5.2.1 框架的稳定 ﹡无侧移失稳和有侧移失稳
﹡影响临界荷载的因素：
1 Nl / Hl Ni / Hi Nf / Hf Nf / Hf
5.2.6 在框架平面外的计算长度系数
取决于支撑构件的布置，取相邻支承点之间的距离
﹡平面外计算长度
l0 l1 0.75 0.25N2 / N1
﹡平面内计算长度： 再分式受压腹杆取节间长度
5.1.3 交叉腹杆计算长度
做法： ﹡两杆均不断开 ﹡两杆一杆不断开， 另一杆用节点板相连
压杆计算长度：
﹡平面内，均可互为支承点 • 交叉点之间的距离, l0x=0.5l
﹡平面外，与另杆是否断开和受力性质有关 • 另杆受压，均不中断