钢结构设计试卷二 附答案

试卷二
一、填空题（每空2分，共计20分）
1、拉条的作用是（）。

2、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（）。

3、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（）。

4、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。

5、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（）。

6、屋盖支撑可以分为（）、（）、（）、（）、（）五类。

二、选择题（共20分）
1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（），在雨水较多的地区取其中的较大值。

(A) 1／20—1／8 (B) 1／30—1／8 (C) 1／20—1／5 (D) 1／30—1／5
2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（），以构成几何不变体系。

(A) 屋盖纵向支撑(B) 屋盖横向支撑(C) 刚性系杆(D) 柔性系杆
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（）系杆。

(A) 刚性和柔性(B) 刚性或柔性(C) 刚性(D) 柔性
4、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（）倍螺栓直径。

(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5
5、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（）。

(A)不等边角钢短边相连，短边尖向下(B)不等边角钢短边相连，短边尖向上
(C)不等边角钢长边相连，长边尖向下(D)等边角钢相连
6、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（）。

(A)10mm (B)20mm (C)30mm (D)40mm
7、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。

(A)强度(B)刚度(C)整体稳定(D)局部稳定
8、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，宜采用（）的办法，用来承受吊车的横向水平力。

(A) 加强上翼缘(B) 加强下翼缘(C) 设制动梁(D) 设制动桁架
三、简答题（共20分）
1、简述轻型门式钢架结构中支撑和刚性系杆的布置原则（8分）
2、为何冷弯薄壁构件在其强度和稳定性计算公式中截面特性以有效截面为准（6分）
3、简述D值法的计算步骤（6分）
四、计算题
1、轴心受压柱，轴心压力设计值（包括自重）为3000kN，两端铰接。

钢材为Q235钢，要求确定底板尺寸B及靴梁高度h。

已知：基础混凝土局部承压强度设计值fc=8N/mm2,底板单个锚栓孔面积A0=594mm2,靴梁厚度14mm，与柱焊接角焊缝h f=10mm,f w f=160N/mm2。

（15分）
2、一工字形组合截面钢梁，其尺寸和受力如图所示。

已知其腹板的
高厚比h
0/t
w
≥170y
f
235
，为保证腹板的局部稳定，请在支座A、B处
及其之间梁段内布置加劲肋。

（15分）
五、作图题
1、（10分）完成下列铰接柱脚的立面图和平面图
答案
1、防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点
2、为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性
3、0.9L
4、焊透的K形
5、垫板
6、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
二、选择题（共20分）
1、A
2、B
3、C
4、A，B
5、B
6、B
7、C，A
8、A
三、简答题（共20分）
1、简述轻型门式钢架结构中支撑和刚性系杆的布置原则（8分）
答：上弦横向水平支撑的间距不宜超过60m。

当房屋纵向长度较大时，应在房屋长度中间再加设置横向水平支撑。

布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或第二柱间。

下弦横向水平支撑的布置。

以下几种情况下都需设置下弦横向水平支撑：屋架跨度不小于18m时；屋架跨度小于18m，但屋架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它振动设备时；山墙抗风柱支撑与屋架下弦时。

下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。

下弦纵向水平支撑的布置。

当房屋内设有中级工作制吊车或吨位较大的中、轻级工作制吊车时；房屋内设有大型振动设备时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；房屋较大、跨度较大、空间刚度要求较高时。

下弦纵向水平支撑应设置在屋架下弦端节间内，与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系。

垂直支撑布置。

对于梯形物价和平行弦屋架，当屋架跨度不大于
30m时，应在屋架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道竖向支撑；当屋架跨度大于30m时，在无天窗的情况下，应在屋架跨度l/3处竖杆平面内和屋架两端各布置一道竖向支撑，在有天窗时，竖向支撑可布置在天窗架下的屋架竖杆平面内。

三角形屋架当跨度不大于18m时，应在屋架中间布置一道竖向支撑，当跨度大于18m时，应按具体情况布置两道竖向支撑。

刚性系杆布置。

在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长的刚性系杆；当屋架横向支撑设在厂房两端或温度缝区段的第二开间时，则在支承节点与第一榀屋架之间应设置刚性系杆。

其余可采用柔性或刚性系杆。

2、为何冷弯薄壁构件在其强度和稳定性计算公式中截面特性以有效截面为准（6分）
答：因为冷弯薄壁构件允许办件受压屈曲并利用其屈曲后强度。

因此，在其强度和稳定性计算公式中截面特性一般以有效截面为准。

3、简述D值法的计算步骤（6分）
答：(1)计算各柱侧移刚度D值
(2)计算各柱剪力
(3)计算各柱反弯点高度比
(4)计算各柱端弯矩
四、计算题
1、轴心受压柱，轴心压力设计值（包括自重）为3000kN，两端铰接。

钢材为Q235钢，要求确定底板尺寸B及靴梁高度h。

已知：基础混凝土局部承压强度设计值fc=8N/mm2,底板单个锚栓孔面积A0=594mm2,靴梁厚度14mm，与柱焊接角焊缝h f=10mm,f w f=160N/mm2。

（15分）
解：B2≥N/f c+(A0x 2)=376188mm2,得B=613.3mm取B=620mm.
靴梁计算：靴梁受到的均布反力：q=2.42x103N/mm
靴梁与柱焊接处弯矩、剪力为最大，此时，M=2.72x107N •mm ，V=363x103N
根据靴梁与柱的焊缝连接，需要靴梁的高度h 为：680mm 。

σ＝25.2mm 2 τ=27.1N/mm 2 σz s =37N/mm 2<1.1f=236.5N/mm 2
经验算，靴梁强度满足要求，所以靴梁高度为680mm 。

2、一工字形组合截面钢梁，其尺寸和受力如图所示。

已知其腹板的高厚比h 0/t w ≥170y f 235，为保证腹板的局部稳定，请在支座A 、B 处
及其之间梁段内布置加劲肋。

（15分）
解：在如图P 力作用下，梁的弯矩图在支座A 、B 间皆为负弯矩，即工字形梁的下翼缘受压，上翼缘受拉。

由于腹板的高厚比h 0/t w ≥y
f 235170
,因而需要设置横向加劲肋。

其横向加劲肋的艰巨，由于题目未给出其它条件，故可按一般构造要求取a=2h0;其纵向加劲肋则应设在距受压的下翼缘（1／4－1／5）h 0处，如下图所示。

在横向和纵
向加劲肋相接处，横向加劲肋连续，切断纵向加劲肋。

五、作图题
1、（10分）完成下列铰接柱脚的立面图和平面图。