房屋钢结构作业参考答案

《房屋钢结构》作业参考答案作业一一、选择题：1.DC2.A3.A4.A5.D6.AB二、简答题：1.门式刚架结构如何分类？答：（1）按跨数分类：有单跨、双跨和多跨；（2）按坡度数分类：有单坡、双坡和多坡；（3）按构件体系分类：有实腹式与格构式；（4）按截面形式分：有等截面和变截面；（5）按结构选材分：有普通型钢、薄壁型钢和钢管。

2.门式刚架斜梁与柱的连接常用那些形式？如何确定端板厚度？答：门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。

具体构造有端板竖放、端板斜放和端板平放三种形式。

端板的厚度t可根据支撑条件按公式计算，但不应小于16mm，和梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。

3.檩条布置的拉条起什么作用？如何布置，为什么要设置檩条？答：拉条的作用：防止檩条侧向变形和扭转，并提供x方向的中间支点。

拉条的布置：当檩条跨度大雨4m时，应在檩条跨中位置设置拉条，当檩条跨度大雨6米时，应当在檩条跨度三分点处各设置一条拉条，需要在屋脊或者檐口处设置斜拉条和刚性撑杆，在风荷载较大的地区或在屋檐和屋脊处都设置斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成既可以既承拉力又承压力的刚性杆。

圆钢拉条可以设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。

为了兼顾无风和有风两种情况，可以在上下翼缘附近交替布置或在两处都布置。

设置檩托的目的：阻止檩条端部截面的扭转，增强其整体稳定性。

4.厂房结构的荷载取用原则是什么？答：荷载取用原则：结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，依照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组合进行设计。

在钢结构设计中按承载能力极限状态进行计算时一般考虑荷载效应的基本组合，必要时考虑荷载效应的偶然组合。

5.简支屋架杆件截面的选择原则是什么？答：先确定截面形式，然后根据轴线受拉，轴线受压和压弯的不同受力情况，按轴心受力构件或压弯构件计算确定。

为了不使型钢规格过多，在选出截面后可作一次调整。

拉杆应进行强度验算和刚度验算，压杆应进行稳定性和刚度的计算，压弯杆应进行平面内的稳定性和刚度的验算。

6.在结构布置时，如何确定门式刚架的间距？答：刚架的合理间距（柱距）应综合考虑使用要求、刚架跨度、檩条的合理跨度及荷载条件确定。

一般宜为6m，亦可采用7.5m或9m，最大可采用12m；门式刚架跨度较小时，也可采用4.5m。

有时，为小柱距布置支撑的方便，亦可在大柱距中插入个别小柱距，如12m+6m的混合柱距。

在建筑物山墙处，一般仍设置端刚架，也可用山墙横向墙架柱并增设压顶斜梁以代替端刚架，以简化结构布置并降低用钢量。

三、论述题：1.简述轻型门式钢结构的特点。

答：（1）柱网布置灵活；（2）自重轻；（3）工业化程度高、综合经济效益高；（4）门式钢架结构体系的整体稳定性可以通过檩条、墙梁及隅撑等保证，从而减少屋盖支撑及系杆的数量，同时支撑可以采用张紧的圆钢做成，很轻便；（5）门式钢架的杆件较薄，对制作、装涂、运输、安装的要求高。

2.简述多层钢结构房屋节点设计的基本原则。

答:（1）节点传力应力求简洁明了；（2）节点受力的计算分析模型应与节点的实际受力状况相一致，节点构造应尽量与设计计算的假定相符合；（3）保证节点连接有足够的强度和刚度，避免由于节点强度或刚度不足而导致整体结构破坏；（4）节点连接应具有良好的延性，避免采用约束程度大和易产生层状破裂的连接形式以利于抗震；（5）尽量简化节点构造以便于加工、安装时的就位和调整并减少用钢量；（6）尽可能减少工地拼装的工作量以保证节点质量并提高工作效率。

3.简述计算屋架杆件内力时的基本假定。

答：（1）屋架的节点为铰接点；（2）屋架所有杆件的轴线平直且相交于节点中心；（3）荷载都作用在节点上且都在屋架平面内。

4.简述楼面和屋面结构的布置原则。

答：（1）满足设计要求，具有较好的防火、隔声性能并便于管线的敷设；（2）尽可能减小结构自重和结构层的高度；（3）有利于现场施工方便，缩短工期；（4）保证楼盖具有足够的平面整体刚度。

5.简述门式刚架柱顶侧移的限值及不满足时的措施。

答：门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的1/60。

不满足时，可采用下列措施之一：（1）加大柱或梁截面；（2）改铰接柱脚为刚接柱脚；（3）把多跨刚架中的个别摇摆柱改为上端与梁刚接。

6.简支屋架节点设计要求。

答：（1）双角钢截面杆件在节点处与节点板相连，各杆轴线会交于节点中心；（2）角钢的切断面一般应与其轴线垂直，需要斜切以便使节点紧凑时只能切肢尖；（3）为施焊反面，且避免焊缝过分密集致使材质高脆，节点板上各杆件之间时缝的净距不宜过小，用控制杆端间隙来保证。

作业二一、选择题：1.A2.D3.B4.B5.D6.C7.B8.A二、简答题：1.压型钢板的常用的截面形式是什么？板型如何表表示？按波高如何分类？答：（1）压型钢板的常用的截面形式为波型。

（2）压型钢板板型表示方法为：YX波高-波距-有效覆盖宽度，板厚另外注明。

（3）压型钢板按波高可分为：高波板——波高大于70mm，适用于重载屋面板；中波板——波高30-70mm，适用于楼盖板及一般屋面板；低波板——波高小于30mm，适用于墙面板。

2.设计压型钢板要考虑的荷载一般有哪些？答：（1）永久荷载：当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；当为双层压型钢板构造时（中间设置玻璃棉保温层），作用在板底（下层压型钢板）上的永久荷载除其自重外，还需要考虑保温材料和龙骨的重量。

（2）可变荷载：除需与刚架荷载计算类似，要考虑屋面活荷载或雪荷载、积灰荷载外，还需要考虑施工检修集中荷载，一般取1.0Kn，当施工检修集中荷载大于1.0Kn，应按实际情况取用。

当按单槽口截面受弯构件设计屋面板时，需将作用在一个波距上的集中荷载折算成板宽方向上的线荷载。

（3）风荷载：屋面板和墙板的风荷载体型系数，应按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002》采用。

3.钢架侧移不满足要求应采取的措施？答：放大柱或者梁的截面尺寸，改铰接柱角为刚接柱角；把多跨框架中的个别摇摆柱改为上端刚接。

4.柱网布置应考虑那些方面？答：厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来确定，同时还应注意符合标准化模数的要求。

5.为什么要对厂房结构设置温度伸缩缝，具体做法如何？答：原因：若建筑物平面尺寸过长，因热胀冷缩的缘故，可能导致的结构中产生过大的温度应力；需要在结构一定长度位置将建筑物分成几部分，防治房屋因气候变化而产生裂缝。

做法：设置双柱，在搭接檩条的螺栓处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩。

6.屋架结构的适应范围是什么？答：当房屋跨度较大、高度较高或承重柱采用混凝土构件时，宜采用屋架结构。

目前大量应用的压型钢板有檩体系和太空轻质大型屋面板无檩体系多采用平坡的轻质梯形钢屋架。

三、论述题：1.简述门式刚架的几何尺寸：刚架的跨度、刚架的计算高度、刚架屋面的坡度。

答：刚架的跨度：取横向刚架柱轴线间的距离L（柱轴线为通过变截面小端的中心线），宜为9-36m。

边柱宽度不等时，应外侧对齐。

刚架的计算高度：取横梁纵轴线与框架柱纵轴线的交点至柱脚底面处的距离。

一般宜为4.5-9m,必要时可适当加大。

（框架梁的轴线，取通过变截面梁单元中最小端截面中心处平行于框架梁上翼缘的纵向轴线）。

刚架屋面的坡度：在1/8-1/20间（长尺寸压型金属屋面板或卷材屋面）及1/4-1/6间（短尺寸压型金属板屋面或石棉瓦屋面）。

挑檐长度宜为0.5-1.2m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。

2.简述在结构布置时，如何确定门式刚架的间距？答：刚架的合理间距（柱距）应综合考虑使用要求、刚架跨度、檩条的合理跨度及荷载条件确定。

一般宜为6m，亦可采用7.5m或9m，最大可采用12m；门式刚架跨度较小时，也可采用4.5m。

有时，为小柱距布置支撑的方便，亦可在大柱距中插入个别小柱距，如12m+6m的混合柱距。

在建筑物山墙处，一般仍设置端刚架，也可用山墙横向墙架柱并增设压顶斜梁以代替端刚架，以简化结构布置并降低用钢量。

3.简述实腹式檩条的常用截面形式及如何选用。

答：（1）热轧槽钢截面：因板件较厚，用钢量较大，目前已不在工程中采用。

（2）高频焊接H 型钢截面：具有腹板薄、抗弯刚度好、梁主轴方向的惯性矩比较接近等特点，适应于檩条跨度较大的场合，但与刚架斜梁的连接较复杂。

（3）冷弯薄壁型钢截面：在工程中应用普遍。

卷边槽钢（C 形钢）檩条适用于屋面坡度31i ≤的情况；直卷边Z 形和斜卷边Z 形檩条适用于屋面坡度31i >的情况；斜卷边Z 形檩条存放时还可叠层堆放，占地少。

4.简述确定屋架形式的原则。

答：（1）满足使用要求；（2）受力合理；（3）制造简单及运输与安装方便。

（4）综合技术经济效果好。

5.简述影响屋架杆端约束大小的因素。

答：（1）杆件轴力性质，拉力使杆件拉直作用大，压力使杆件弯曲微不足道；（2）杆件线刚度大小，线刚度增大约束减小，线刚度减小约束增大；（3）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远的杆件作用小。

6.简述门式钢架的计算方法。

答：对于便捷门面式钢架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当钢架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法；变截面门式钢架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。

作业三一、选择题：1.C2.C3.CA4.C5.C6.D7.C二、简答题：1.网架屋盖的排水坡度一般为多少？常用的找坡方法有哪些？答：网架屋盖的排水坡度一般为3%-5%。

可采用下列方法找坡：（1）在上弦节点上加设不同高度的小立柱，当小立柱较高时，须注意小立柱自身的稳定性；（2）对整个网架起拱；（3）采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。

2.支撑常用的截面形式有哪些？答：交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，可采用单角钢，对门式刚架可采用圆钢；非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计；压杆宜采用双角钢组成的T 形截面或十字形截面，刚性系杆也可采用圆管截面。

3.门式钢架变截面斜梁需要验算哪些内容？答：强度计算、平面内整体稳定计算、平面外整体稳定计算、局部稳定计算、刚度计算。

4.框架柱的类型有哪些？答：框架柱的类型有：实腹式柱、格构式柱、分离式柱、双柱格构式柱。

5.柱间支撑的作用和支撑原则是什么？答：作用：增加整体稳定性，传递纵向荷载，减小框架柱在平面外的计算长度。

布置原则：每列柱都必须设置柱间支撑，多跨厂房的中列柱的柱间支撑宜与其边列柱的柱间支撑在同一柱间。

下层柱间支撑一般宜布置在温度区间的中部，以减少纵向温度应力的影响。

当温度区段长度大禹150m 或抗震设防烈度为3度Ⅲ、Ⅴ类场地和9度时，应当增设一道下层柱间支撑，且两道下层柱间支撑的距离不应超过72m 。