结构设计原理教案5.1

《钢结构设计原理》讲义教案(83页WORD版)

《钢结构设计原理》讲义教案钢结构的特点、设计方法和材料一、钢结构的特点（1）强度高，塑性和韧性好强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。韧性好，适宜在动力荷载下工作。（2）重量轻（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。（4）钢结构制作简便，施工工期短钢结构加工制作简便，连接简单，安装方便，施工周期短。（5）钢结构密闭性较好水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构。（6）钢结构耐腐蚀性差容易腐蚀，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。（7）钢材耐热但不耐火温度在200℃以内时，钢材主要力学性能降低不多。温度超过200℃后，不仅强度逐步降低，还会发生兰脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。（8）在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。二、钢结构的设计方法和设计表达式《钢结构设计规范》除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。 1．极限状态当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。（1)承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于

继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。（2)正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。以结构构件的荷载效应S 和抗力R 这两个随机变量来表达结构的功能函数，则 Z ＝g (R ，S )＝R -S (1) 在实际工程中，可能出现下列三种情况： Z ＞0 结构处于可靠状态； Z ＝0 结构达到临界状态，即极限状态； Z ＜0 结构处于失效状态。按照概率极限状态设计方法，结构的可靠度定义为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。这里所说“完成预定功能”就是对于规定的某种功能来说结构不失效(Z ≥0)。这样结构的失效概率f p 表示为 )0(<=Z P p f (2) 可靠指标β与f p 存在对应的关系，β增大，f p 减小；β减小，f p 增大。 2．分项系数的设计表达式对于承载能力极限状态荷载效应的基本组合按下列设计表达式中最不利值确定可变荷载效应控制的组合： f n i QiK ci Qi K Q Q GK G ≤?? ? ??++∑=2110σ?γσγσγγ （3）永久荷载效应控制的组合： f n i QiK ci Qi GK G ≤?? ? ??+∑=10σ?γσγγ （4）式中 0γ— 结构重要性系数，对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年及结构构件，不应小于1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为5年结构构件，不应小于0.9； GK σ——永久荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力； K Q 1σ——起控制作用的第一个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力（该值使计算结果为最大）； Q i K σ——其他第i 个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力；

混凝土结构设计原理复习重点(非常好)

混凝土结构设计基本原理复习重点(总结很好) 第 1 章绪论 1.钢筋与混凝土为什么能共同工作：（1）钢筋与混凝土间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。（3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 1、混凝土的主要优点：1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材 2、混凝土的主要缺点：1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用结构的极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。荷载的标准值小于荷载设计值；材料强度的标准值大于材料强度的设计值第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能一、混凝土立方体抗压强度（f cu,k）：用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（20±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。（f cu,k为确定混凝土强度等级的依据） 1.强度轴心抗压强度（f c）：由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。（f ck=0.67 f cu,k）轴心抗拉强度（f t）：相当于f cu,k的1/8～1/17, f cu,k越大，这个比值越低。复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样；一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低）受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。反映材料抵2.变形抗弹性变形的能力）体积变形（温度和干湿变化引起的）：收缩和徐变等。混凝土单轴向受压应力-应变曲线数学模型 1、美国E.Hognestad建议的模型 2、德国Rusch建议的模型混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量弹性模量变形模量切线模量 3、（1）徐变：混凝土的应力不变，应变随时间而增长的现象。混凝土产生徐变的原因： 1、填充在结晶体间尚未水化的凝胶体具有粘性流动性质 2、混凝土内部的微裂缝在载荷长期作用下不断发展和增加的结果线性徐变：当应力较小时，徐变变形与应力成正比；非线性徐变：当混凝土应力较大时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快。影响因素：应力越大，徐变越大；初始加载时混凝土的龄期愈小，徐变愈大；混凝土组成成分水灰比大、水泥用量大，徐变大；骨料愈坚硬、弹性模量高，徐变小；温度愈高、湿度愈低，徐变愈大；尺寸大小，尺寸大的构件，徐变减小。养护和使用条件对结构的影响：受弯构件的长期挠度为短期挠度的两倍或更多；长细比较大的偏心受压构件，侧向挠度增大，承载力下降；由于徐变产生预应力损失。（不利）截面应力重分布或结构内力重分布，使构件截面应力分布或结构内力分布趋于均匀。（有利）（2）收缩：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象，在水中体积膨胀。影响因素：1、水泥的品种：水泥强度等级越高，则混凝土的收缩量越大； 2、水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大； 3、骨料的性质：骨料的弹性模量大，则收缩小； 4、养护条件：在结硬过程中，周围的温、湿度越大，收缩越小； 5、混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小； 6、使用环境：使用环境的温度、湿度大时，收缩小； 7、构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。对结构的影响：会使构件产生表面的或内部的收缩裂缝，会导致预应力混凝土的预应力损失等。措施：加强养护，减少水灰比，减少水泥用量，采用弹性模量大的骨料，加强振捣等。混凝土的疲劳是荷载重复作用下产生的。（200万次及其以上）二、钢筋光圆钢筋：HPB235 表面形状带肋钢筋：HRB335、HRB400、RRB400 有明显屈服点的钢筋：四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段），屈服强度力学性能是主要的强度指标。（软钢）

钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

页脚内容1 《钢结构设计原理》三. 连接 3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN ，钢材Q345-A ，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。解：三级焊缝查附表1.3：2w t N/mm 265=f ，2w v N/mm 180=f 不采用引弧板：m m 4801025002w =?-=-=t b l 3 2w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010 N f l t σ?===>=?，不可。改用斜对接焊缝：方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度： m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w =-=-?=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310 N f l t θσ??===<='? 32w 2w cos 1500100.559144N/mm 180N/mm 58310 v N f l t θτ??==≈<='? 设计满足要求。方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。

页脚内容 2 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。查附表1.3：2w f N/m m 200=f 试选盖板钢材Q345-A ，E50型焊条，手工焊。设盖板宽b =460mm ，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： 1250010 5.4mm 22460 A t b ?≥==?，取t 2=6mm 由于被连接板件较薄t =10mm ，仅用两侧缝连接，盖板宽b 不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm 。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。 1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸：t h t ==m ax m m 6f ，mm 最小焊脚尺寸：7.4105.15.1min f =?==t h mm 取焊脚尺寸h f =6mm 2）焊接设计：正面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 94281620022.146067.027.02w f f f 3=?????=?=f b h N β 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 557184942816101500331=-?=-=N N N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）： mm 172620067.045571847.04f w f f 1f w =+???=+?=+=h f h N h l l 取侧面焊缝实际长度175mm L=175×2+10(盖板距离)=360mm 。

结构设计原理复习重点.

第一章 1.钢筋混凝土梁比素混凝土梁，有哪些改善？（1）钢筋混凝土梁充分利用了钢筋和混凝土各自的材料特点，使二者结合，共同工作。（2）提高构件的承载能力（3）改善构件的受力性能 2.钢筋和混凝土共同工作机理？（1）钢筋和混凝土之间有着良好的粘结力，在荷载作用下能很好的共同变形。（2）钢筋和混凝土的线膨胀系数接近，当温度改变时，两者变形接近，不会产生较大的相对变形而破坏二者之间的粘结。（3）混凝土作为保护层，保护钢筋不发生锈蚀。 3.钢筋混凝土结构的优点？（1）钢筋被混凝土包裹不致锈蚀，有较好的耐久性。（2）充分发挥了混凝土和钢筋两种材料的特点，形成的构件有较大的承载力和刚度。（3）可模性好，可以根据需要浇筑成各种结构形状和尺寸的结构。（4）所用原材料大部分为砂石，便于就地取材。（5）现浇钢筋混凝土结构整体性较好，设计合理时有良好的抗震、抗爆和抗振动性能。（6）耐火性较好，钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。 4.钢筋混凝土结构的缺点？（1）自重大，使得结构很大一部分承载力消耗在承受自重上。（2）抗裂性能较差，往往是带缝工作。（3）施工受气候条件影响较大。（4）检测、加固、拆除比较困难。 5.混凝土强度的3个指标（基本代表值）？

（1）混凝土立方体抗压强度fcu：边长为150mm的立方体标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95％以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方式测得的抗压强度值。（立方体抗压强度标准值fcuk，具有95%的强度保证率，是混凝土强度等级分级的根据。）（2）混凝土轴心抗压强度fc（棱柱体抗压强度）：以150mm×150mm×300mm的标准试件，按照与立方体试件相同条件和试验方法，所得棱柱体抗压强度值称为混凝土轴心抗压强度。（3）混凝土轴心抗拉强度ft：通过劈裂试验测定混凝土劈裂抗拉强度fts，再乘换算系数 0.9，得到混凝土轴心抗拉强度。 6.徐变：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐变。 7.减小徐变的手段？降低水灰比，减少水泥用量；增大集料的体积比；适当提高混凝土养生的温度和湿度，使得水泥水化更充分。 8.徐变的好处与坏处？好处：（1）有利于结构构件产生应力重分布，减少应力集中现象（2）减小大体积混凝土的温度应力坏处：（1）引起预应力损伤（2）在长期高应力作用下会导致破坏 9.混凝土的收缩：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象。10：热轧钢筋的强度限值为什么取屈服强度？热轧钢筋受拉达到屈服点后，有比较大的流幅，构件会出现很大的变形和过宽的裂缝而不能正常使用，因此以屈服强度作为钢筋强度的限值。对于硬钢，没有明显的流幅，一般取残余应变为0.2%时对应的应力作为其强度限值，称为条件屈服强度。 11.光圆钢筋与混凝土粘结机理？（1）钢筋与混凝土中水泥胶体的胶结力（2）钢筋与混凝土接触面上的摩擦力

钢结构教案.doc

绪论教学目的了解钢结构的发展，掌握钢结构的特点及设计方法重点设计方法难点设计方法参考书目《钢结构原理与设计》王国固——清华《钢结构基本原理》王肇尼——同济《钢结构》张耀春——哈工大㈠纪律要求㈡考核方法 1．作业要求 2．出勤要求㈢学习方法介绍第一章概述一节钢结构的特点和应用㈠．特点㈡．应用范围二节钢结构的建造过程和内在缺陷→ ㈠建造过程：钢才验收→放样（划线，下料）→加工→ 装配→除锈，涂漆工地安装：现场拼装→吊装就位→相互连接临时固定→调整精度最后固定㈡初始缺陷 1．尺寸偏差 2．初弯曲→拉杆压杆三节钢结构设计方法

㈠极限状态 1 ．承载能力极限 ⑴强度破坏 ⑵过大变形不是于继续承载 ⑶形成塑性铰 ⑷失稳 ⑸疲劳 2 ．正常使用极限状态 ⑴变形 ⑵振动 0 s R ㈡设计表达式（按荷载规范采用）设计表达式 1 s R RE ㈢荷载组合 1．承载力极限可变荷载控制 n S G S GK Q1 S Q1K Qi ci S QiK i 2 2．永久荷载控制 S G S GK Qi ci S QiK 3．简化组合可变 S G S GK Q1 S QiK S G S GK 0.9 * Qi S QiK 注意：分项系数的取值㈣正常使用极限一般只用标准组合 S S GK S Q1 K ci S Qik ㈤结构的荷载效应分析 1 ．一阶分析：变形与构件尺寸相比微不足道，忽略变形影响。 2 ．二阶分析：考虑变形影响，非线性分析。

四节钢结构的发展㈠采用高性能钢材㈡开发新的结构形式㈢提高制造工业技术水平第一章钢结构的材料教学目的掌握钢材性能及其影响因素，掌握建筑用钢要求重点钢材的性能及其影响因素难点塑性韧性性能教学后记由于学生无弹性力学，塑性力学基础，应先使学生产生感性认识，逐渐接受其塑性性能教学过程㈠强调建筑结构对钢材性能的要求，再后面内容中关注以上要求的变化㈡重点讲述疲劳性能，强调桥梁钢结构特点第二章钢结构的材料一节．对钢结构用材的要求㈠较高的强度㈡足够的变形能力㈢良好的加工性能二节钢才的主要性能及其鉴定㈠单向拉伸时的工作性能 1．比例极限p -----视为弹性极限，弹性阶段OA 2．屈服点y⑴作为结构计算中材料强度标准 ⑵形成理想弹塑性体模型，为计算理论提供基础

结构设计原理知识点

第一章钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。第二章结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。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，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。

钢结构设计原理基本概念复习题及参考答案

2011年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 40 ，也不得小于 8hf ；侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于 60hf 。 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。 1.承载能力极限状态，正常使用极限状态 2.加强受压翼缘，减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点） 3.螺栓材质，螺栓有效面积 4.塑性破坏，脆性破坏 5.限制宽厚比，设置加劲肋 6.性能等级，螺栓直径

7.8h f，40mm，60 h f 8.钢号，截面类型，长细比 9.焊接连接，铆钉连接，螺栓连接 10.应力集中，应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构），应力循环次数 11.矩形，抛物线，三角形 12.弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲 13.技术先进，经济合理，安全适用，确保质量 14.普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝 15.热轧型钢，冷弯薄壁型钢，实腹式组合截面，格构式组合截面 16.荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9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？

钢结构设计原理(专升本)阶段性作业

钢结构设计原理(专升本)阶段性作业4 总分：100分得分：0分一、单选题 1. 支承加劲肋进行稳定计算时，计算面积应包括加劲肋两端一定范围内的腹板面积，该范围是_____。(4分) (A) 15 (B) 13 (C) 13 (D) 15 参考答案：A 2. 焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋为防止_____引起的局部失稳。(4分) (A) 剪应力 (B) 弯曲应力 (C) 复合应力 (D) 局部压应力参考答案：A 3. 焊接组合梁腹板中，布置纵向加劲肋为防止_____引起的局部失稳。(4分) (A) 剪应力 (B) 弯曲应力 (C) 复合应力 (D) 局部压应力参考答案：B 4. 直接承受动荷载的钢梁，其工作阶段为_____。(4分) (A) 弹性阶段 (B) 弹塑性阶段 (C) 塑性阶段 (D) 强化阶段参考答案：A 5. 验算组合梁刚度时，荷载通常取_____。(4分) (A) 标准值 (B) 设计值 (C) 组合值 (D) 最大值参考答案：A

6. 计算直接承受动力荷载的工字型截面梁抗弯强度时，取值为_____ 。(4分) (A) 1.0 (B) 1.05 (C) 1.15 (D) 1.2 参考答案：A 7. 双轴对称焊接工字形单向压弯构件，若弯矩作用在强轴平面内而使构件绕弱轴弯曲，则此构件可能出现的整体失稳形式是_____ 。(4分) (A) 平面内的弯曲屈曲 (B) 扭转屈曲 (C) 平面外的弯扭屈曲 (D) 平面内的弯曲屈曲参考答案：C 8. 梁整体失稳的方式为_____ 。(4分) (A) 弯曲失稳 (B) 剪切失稳 (C) 扭转失稳 (D) 弯扭失稳参考答案：D 9. 焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是_____ 。(4分) (A) 提高梁的抗弯强度 (B) 提高梁的抗剪强度 (C) 提高梁的整体稳定性 (D) 提高梁的局部稳定性参考答案：D 10. 焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当_____时，对于提高梁的整体稳定最好。(4分) (A) 增大梁的受压翼缘宽度 (B) 增大梁受拉翼缘宽度 (C) 增大腹板厚度 (D) 在距支座l/6（l为跨度）减小受压翼缘宽度参考答案：A 11. 梁承受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用_____是较合理的措施。(4分) (A) 加厚翼缘 (B) 在集中荷载处设置支承加劲肋 (C) 增加横向加劲肋的数量 (D) 加厚腹板参考答案：B 12. 焊接工字形等截面简支梁，在_____情况下，整体稳定系数最高。(4分) (A) 跨度中央一个集中荷载作用 (B) 跨间三分点处各有一个集中荷载作用时

结构设计原理教学试验指导

《结构设计原理》课程教学试验指导陈晓强编钱培舒核东南大学交通学院桥梁与隧道工程系 2007年6月

试验一：钢筋混凝土矩形截面简支梁正截面抗弯试验一、试验目的研究适筋梁、超筋梁和少筋梁在纯弯区段内，沿截面高度混凝土的应变，观察梁的裂缝出现和开展及梁的挠度变化。观察梁最后破坏的外观特征。加深对钢筋混凝土梁正截面的三个工作阶段和两种破坏特征(塑性破坏、脆性破坏)的认识。二、试验内容 1.观察梁在纯弯段内的第一条裂缝出现和开展过程，记下开裂荷载。 2.用位移计测量梁的跨中截面在各级荷载下的挠度值和支座沉降量，计算出梁的跨中截面在各级荷载下的实际挠度值，并绘制荷载—挠度的关系曲线，验证理论的开裂荷载是否正确。 3.用应变计量测梁的纯弯段内截面不同高度处混凝土应变值及主筋应变，绘制出沿梁高而变化的平均应变分布图，验证平截面假定是否成立。 4.观察梁的破坏特征和延性对比，记录下破坏荷载。三、试验梁尺寸及试验方法 1. 受弯试验梁尺寸及配筋图，混凝土按强度等级C40进行配制。图1—1 受弯试验梁尺寸及配筋(尺寸单位：mm)

2. 实验设备 ①反力架与加荷千斤顶 ②磁性表架与大行程百分表 ③手持应变仪、数据采集仪 ④读数显微镜 ⑤钢尺、铅笔等 3. 实验方法 ①受弯试验根据课程要求分适筋梁、超筋梁和少筋梁三组进行，按照一班分三组，一组十人的规模方式进行。 ②试验在静力试验台座上进行，用千斤顶、分配梁和反力架组合成加载系统，进行两点加载。 ③通过数据采集仪对荷载、应变和挠度传感器进行数据采集；或用手持应变仪量测截面应变，用百分表量测挠度，用读数显微镜测量裂缝宽度。 4.试验步骤 ①未加荷载前读出应变计、位移计和千斤顶油压表的初读数，检查混凝土梁的表面有无初始裂缝。 ②试验分五级加载，每次加荷维持3~5分钟后，再读取应变仪和位移计的各级读数。 ③在估计的开裂荷载前加载级差应减小，直至观察到第一条裂缝的出现。使用读数显微镜，读取主筋位置处的裂缝宽度。 ④.开裂后继续分级加载，观察各条裂缝开展形态，读取主筋位置处的裂缝宽度，及时用铅笔在梁上实际裂缝的近旁（2～3mm处）描绘裂缝开展图，在裂缝末端注明相应的加载数值。 ⑤加载至估计的破坏荷载之前，注意观察描述破坏时的特征，记录下破坏荷载值。四、试验资料整理 1.材料力学性能、荷载分级及实测数据 (1)混凝土轴心抗压强度 f= MPa，钢筋抗拉强度s f= MPa。 c (2)实测数据汇总表 a、B—1梁

结构设计原理

结构设计原理交卷时间：2016-11-05 15:53:42一、单选题 1. (2分)钢筋屈服状态指得分： 2 知识点：结构设计原理作业题答案B 解析考查要点：试题解答： 2. (2分)地震荷载属于（）

得分： 2 知识点：结构设计原理作业题答案D 解析考查要点：试题解答： 3. (2分)下列对结构的分类不属于按受力特征分类的是：（）得分： 2 知识点：结构设计原理作业题答案A 解析考查要点：试题解答： 4. (2分) 直径300mm的轴心受压柱，由C25混凝土（f cd=11.5Mpa），HPB300（f sd=270Mpa）钢筋制作，要它能够承担1400kN的压力，最好选直径25mm的钢筋（）根。

得分： 2 知识点：结构设计原理考试题答案C 解析考查要点：试题解答： 5. (2分)梁内抵抗弯矩的钢筋主要是（）得分： 2 知识点：结构设计原理作业题答案A 解析考查要点：试题解答： 6. (2分)事先人为引入内部应力的混凝土叫（）。

得分： 2 知识点：结构设计原理作业题答案C 解析考查要点：试题解答： 7. (2分)下列描述是适筋梁的是（）得分： 2 知识点：结构设计原理考试题答案C 解析考查要点：试题解答： 8. (2分)拉伸长度保持不变，钢筋中的应力随时间而减小的现象叫（）。

得分： 2 知识点：结构设计原理作业题答案D 解析考查要点：试题解答： 9. (2分)针对地震荷载的计算属于（）得分： 2 知识点：结构设计原理考试题答案D 解析考查要点：试题解答： 10.

结构设计原理教案

东北林业大学土木工程学院教案教研室：桥梁教研室课程名称：结构设计原理课程类型：专业基础课学时： 72 讲课教师：贾艳敏教案的有关要求：教师应该在充分备课的基础上，每节课前应写好教案（课时计划）。教案一般应包括下列内容：本次课的目的、要求；讲授内容提要，重点、难点及其解决方法；各教学环节及时间分配；根据本节课的内容特点所采取的教学方法何实施步骤；模型、图表、幻灯、录像、演示实验、多媒体、CAI的配套使用；课堂讨论与课外学习的思考题、练习题及作业题；检测教育目标实现程序的具体措施等。

第一节课本次课的目的：使同学了解钢筋混凝土结构发展，现状与应用要求；学生掌握结构设计原理课程的研究方法讲授内容提要，介绍钢筋混凝土结构发展，现状与应用，钢筋混凝土结构设计原理课程所讲述的内容、研究的方法重点：设计原则难点及其解决方法；该节课没有难点各教学环节及时间分配：讲授2学时根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学第二节课本次课的目的：使学生掌握钢筋混凝土构件受力特点，工作性能及优点，了解钢筋、混凝土材料本身的特性。重点掌握混凝土各种强度指标。要求：学生掌握钢筋、混凝土各种强度指标讲授内容提要：钢筋混凝土构件受力特点，工作性能及优点，钢筋、混凝土各种指标。重点：混凝土各种强度指标难点及其解决方法；该节课没有难点各教学环节及时间分配：讲授1.6学时，讨论0.4学时根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学第三节课本次课的目的：使学生掌握结构上的作用、构的抗力及其不定因素、结构的功能要求要求：学生必须掌握作用的定义、分类及结构的功能要求。讲授内容提要：结构上的作用、构的抗力及其不定因素、结构的功能要求。重点：作用的分类，结构的抗力难点及其解决方法；该节课没有难点各教学环节及时间分配：2学时根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学第四节课本次课的目的：使学生掌握作用效应组合、正常使用极限状态计算应计算的内容要求：学生掌握结构的极限状态的定义、分类；结构安全等级，作用效应组合讲授内容提要：结构的极限状态、结构安全等级，作用效应组合、基本组合、偶然组合、短期组合、长期组合重点：作用效应组合、正常使用极限状态计算应计算的内容难点及其解决方法；极限状态，列举工程实例各教学环节及时间分配：2学时根据本节课的内容特点所采取的教学方法：多媒体教学

结构设计原理复习重点

立方体抗压强度fcu>轴心抗压强度fc>轴心抗拉强度ft ；fcu 和试验方法、实验尺寸有关。试验尺寸越小，强度值越大。（1）双向受压时，一向混凝土强度随另一向压应力增加而增加；（2）双向受拉时，双向抗拉强度接近单向抗拉强度（3）一侧受拉一侧受压，强度均低于单向受力强度。影响砌体抗压强度主要因素：块材的强度、尺寸和形状，砂浆的物理力学性能，砌筑质量分为荷载作用下的变形和体积变形（收缩）。徐变：在荷载长期作用下，混凝土变形随时间增加而增加，应力不变的情况下，应变随时间增加。（1）混凝土强度越高，应力应变曲线下降越剧烈，延性越差。（2）应变速率小，峰值应力fc 降低，峰值应变增大，下降段曲线显著减缓（3）测试技术和实验条件后者与前者相比，后者没有明显的流服或屈服点。同时其强度很高，但延伸率大为减少，塑性性能降低。软钢：有物理屈服点。以屈服点处的强度值作为计算承载力时的强度极限。硬钢：无物理屈服点。设计上取相应残余应变为0.2%的应力作为假定屈服强度结构功能：（1）结构应能承受在正常施工和正常使用期间出现的各种荷载、外加变形、约束变形的作用（2）结构在正常使用条件下具有良好的工作性能（3）结构在正常使用和正常维护条件下，具有足够的耐久性（4）在偶然荷载作用下或偶然事件发生时、发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。功能函数：Z=R-S ≥０结构处于可靠、极限状态。 (1)适筋梁破坏；钢筋先屈服后混凝土被压碎，属延性破坏。 (2)超筋梁破坏；混凝土先被压碎，钢筋不屈服，属脆性破坏。 (3)少筋梁破坏；混凝土一开裂，钢筋马上屈服而破坏，属脆性破坏（１）平截面假设：混凝土平均应变沿截面高度按直线分布。（２）不考虑混凝土的抗拉强度。拉力全部由钢筋承担。（３）纵向钢筋应力应变方程：s s =s y E f σε≤（纵向钢筋的极限拉应变取0.01）（４）混凝土受压应力应变曲线方程按规定取用优点：提高了截面承受弯矩的能力；提高截面的延性。缺点：钢筋用量增多，不经济若超过４００，则混凝土破坏时钢筋未达到屈服强度，适用高强度钢筋不经济。梁：纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜拉钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋。梁内

结构设计原理教学大纲

《结构设计原理（2）》教学大纲第一部分教学大纲说明一、课程的性质与任务 1．《结构设计原理》（2）是中央广播电视大学工科土建类土木工程专业（专升本）本科一门必修课程。本课程针对中央广播电视大学土木工程专业（专科）学生具有钢筋混凝土结构基本知识，在此基础上，理解结构设计理论，掌握构件计算方法。本课程的主要任务是：1）理解结构设计理论，掌握构件设计计算方法。2）了解现行《公路桥规》对结构构件计算的有关规定。 2．《结构设计原理》课程是在已开设的《建筑材料学》、《材料力学》、《结构力学》等先修课程的基础上设置的专业基础课，后续课程是《桥梁工程》。 3．《结构设计原理》课程内容包括：钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、混凝土与砌体结构、钢结构、钢—混凝土组合结构。二、课程的目的与要求 1．《结构设计原理》课程研究各种结构构件的设计计算理论、截面应力应变、承载力计算方法。通过对材料力学性能、截面受力性能的分析、结合试验，给出截面承载力计算方法，应力、位移、裂缝计算方法。本课程要求学生重点掌握：结构设计计算理论、截面受力分析、承载力计算方法。 2．《结构设计原理》课程，在了解材料力学性能、本构关系、掌握受力分析的基础上，要求学生了解结构试验方法、观察试验过程、能将试验结果应用到承载力计算中。 3．《结构设计原理》课是一门实践性较强的课程。一方面各种构件计算方法都有试验分析作为基础，同时截面设计要考虑构造要求；另一方面设计计算为工程实际服务。要求学生加强实践性环节：如观摩受弯构件正截面试验分析、受压构件强度试验、预应力施工技术等。了解《公路桥规》有关构造要求。 4．通过习题练习加深对所学内容的理解。三．课程教学要求层次教学环节中，基本概念、定义、截面性质、受力性能等概念，由低到高分为“知道、了解、掌握”三个层次。有关截面承载力计算、应力计算、连接计算、变形、裂缝计算等公式及其设计计算方法，由低到高分为“会、掌握、熟练掌握”三个层次。第二部分媒体使用与教学过程建议一．学时分配与学分 1．学时分配本课程共72个学时（具体课时分配如下表）。

钢结构设计原理的课程设计报告

XX 工学院课程实训课程名称：钢结构设计原理专业层次：土木工程（卓越）

1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。 4）该车间所属地区西安。 5）采用梯形钢屋架。考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2 ④支撑重量70N/m2 考虑活载：活载700N/m2

6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度 i=1/10；屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ；端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸

三、支撑布置由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。上弦平面支撑布置

屋架和下弦平面支撑布置

垂直支撑布置 4、设计屋架荷载屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以1/cosα=√1+102/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ P=0.12+0.011 跨度）计 w 算，跨度单位为m。标准永久荷载：二毡三油防水层

钢结构设计原理-教学大纲

《钢结构设计原理》课程教学大纲 Design Principles of Steel Structure 一、课程基本信息 1、课程类别：专业基础课 2、课程学时：总学时54 3、学分：2 4、适用专业：土木工程 5、考核方式：考试 6、大纲执笔：(土木工程教研室伍宜胜) 7、制定(修订)时间：2011年6月二、课程教学目的《钢结构基本原理》为土木工程专业本科学生的必修课，属于专业基础课。钢结构是当代土木工程的基本结构形式之一。设置本课程的目的，是使学生全面掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识，理解钢结构分析的基本原理，为进一步学习各类钢结构与金属结构的设计、制作和建造提供基础。三、课程教学的基本要求 1．了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景。 2．掌握钢结构材料的力学性能与选用； 3．了解钢结构的典型破坏模式、产生原因和力学分析的基本方法； 4．掌握钢结构基本构件及连接的性能、受力分析与设计计算； 5．了解钢结构体系的组成原理和典型结构形式的设计要点；四、课程主要内容和学时分配主要内容：第一章绪论 1. 钢结构的特点和目前钢结构的应用领域。 2. 钢结构的设计方法。 3. 钢结构发展过程中存在的问题和最新发展动态。第二章钢结构的材料 1. 钢结构所用钢材的要求。 2. 钢材的塑性破坏和脆性破坏两种破坏形式。

3. 钢材的主要性能、影响钢材性能的主要因素。 2 4. 复杂应力状态下钢材的屈服条件。 5. 钢材的种类和钢材的规格。第三章钢结构的连接 1. 钢结构的连接方法以及各种连接方法的特点。 2. 焊缝的形式以及不同形式焊缝连接的构造要求和计算方法。 3. 焊接残余应力和残余变形产生的原因以及减少焊接残余应力和残余变形的措施。 4. 螺栓连接的构造要求、工作性能和计算方法。第四章轴心受力构件 1. 轴心受力构件的强度计算。 2. 轴心受压构件的屈曲形式、整体稳定的概念以及整体稳定的计算。 3. 轴心受压构件的局部稳定的概念以及局部稳定的计算。 4. 实腹式和格构式轴心受力构件的截面设计。 5. 轴心受力构件典型柱头和柱脚的设计。第五章受弯构件 1. 受弯构件强度和刚度的计算。 2. 梁的整体稳定的概念、影响梁的整体稳定的因素以及整体稳定的计算。 3. 梁的局部稳定的概念、局部稳定的验算以及加劲肋的设计。 4. 腹板屈曲后强度的概念以及考虑屈曲后强度梁的承载力计算。 5. 型钢梁和组合梁的设计。第六章拉弯和压弯构件 1. 拉弯和压弯构件的强度计算。 2. 压弯构件整体稳定、局部稳定的概念以及整体稳定、局部稳定的计算。 3. 实腹式、格构式压弯构件的设计。 4. 框架梁、柱的典型连接以及偏心受压柱典型柱脚的设计。