钢结构稳定设计原则及特点分析

河北工业大学钢结构设计原理复习题及参考答案

一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 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。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、

和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、和。 15.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。二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.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？

钢结构工程施工质量控制要点

钢结构工程施工质量控制要点随着现代经济的不断发展，钢结构工程以其施工速度快、周期短、强度高、便于预制、安装、适用高层大跨度等的优越性已在工程领域广泛应用。而过去，我国大量采用钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构，现场工程技术人员比较缺乏钢结构工程的施工经验，施工质量的好坏直接影响工程结构的安全。因而，钢结构工程的质量问题也越来越引起人们的重视，因此加强钢结构工程施工质量控制，具有很重要的现实意义和必要性。 1、施工准备施工准备是建设施工创造必须条件，认真、细致、深入地做好施工准备工作，对充分发挥人的积极因素，合理组织人力、物力，加快工程进度，提供施工质量，节约投资和材料，对顺利完成钢结构建设任务起着重要的作用。 1.1认真做好施工图纸的会审和交底工作图纸是工程施工的依据，工程项目技术负责人应组织有关技术人员对图纸进行分工审阅和消化，其目的一是使施工单位和各参建单位熟悉设计图纸，了解工程特点和设计意图，找出需要解决的技术难题，

并制定解决方案；二是为了解决图纸中存在的问题，减少图纸的差错，将图纸中的质量隐患消灭在萌芽之中。同时做好技术交底，做好施工和设计的结合、做好钢结构吊装与土建施工、钢结构和混凝土构预制的结合。 1.2认真编制钢结构工程施工组织设计施工组织设计是施工单位编制的指导工程施工全过程各项活动的重要综合性技术文件，是一个科学的管理方法。施工单位在编制施工组织和施工方案时，须从人、机、料、法、环五个方面制定切实可行的具体实施细则，落实计划，落实组织人员，落实自检、互检和专检，把容易出现的质量问题全部纳入受控状态，确保方案技术措施得力、可行。在编制和贯彻施工组织设计过程中应做到广泛深入的研究，向施工人员交底，做到人人把关。钢结构工程要针对制作阶段和安装阶段分别编制制作工艺和安装施工组织设计。其中制作工艺内容应包括制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求，以及为保证产品质量而制订的各项具体措施。钢结构安装工程施工组织设计内容有质量保证体系和技术管理体系的建立、质量、进度控制的措施和方法、施工工期的安排等。 2、重视钢结构基础工程的质量控制钢结构基础工程的质量控制一般指钢结构基础预埋螺栓的质量控制，预埋螺栓是整个工程施工的第一步，也是非常关键的一步，是整个工程的基础。施工基础预埋螺栓时首先熟悉图纸，了解图纸的意图，应制作安装模板。预埋螺栓用两安装模板及钢筋定位在柱子的主筋和模板上，保证预埋螺栓不受土建浇注混凝土施工而移位。这样每组螺栓之间的间距、高低可控制在允许的误差范围内；同时，保护好螺栓丝扣，在混凝土浇筑时不被损坏。土建工程完工后，用经纬仪和水准仪对地脚螺栓的标高、轴线进行复查，并做好记录。并交下一道工序验收。

钢结构稳定设计指南

钢结构稳定设计指南钢结构失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。关键字：钢结构稳定，轴心压杆，计算长度，受弯构件，框架稳定一．钢结构稳定问题的待点失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。二．轴心压杆的稳定计算 (1)影响轴心压杆稳定承载力的最主要因素是残余应力，它是把稳定系数分成a、b、c三类的依据，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。 (2)轴心压杆不仅会发生弯曲失稳，也可能发生扭转失稳。在采用单轴对称截面时．需要特别注意扭转的不利作用。 (3)设计格构柱时，需要了解几何缺陷的不利影响和柱肢压缩对缀条的影响。三．轴心压杆的计算长度关于压杆计算长度的确定，需要明确以下几点： (1)确定杆系结构中的杆件计算长度时，应把它和对它起约束作用的构件一起作稳定分析。这是稳定性整体计算的一种简化方法。压杆一般不能依靠其他压杆对它的约束作用，除非两者的压力相差悬殊。 (2)节点连接的构造方式会影响杆件的稳定性能。因此，杆件计算长度和构造设计有密切联系。比如杆件在交叉点的拼接会影响它的出平面弯曲刚度并使计算长度增大。又如起减小计算长度作用的撑杆的连接有偏心，会降低它的有效性。 (3)塔架杆件的计算长度有不同于平面桁架(屋架)的特点．主杆和腹杆都各有其特殊之处。此外、塔架中单角钢杆件预期绕平行轴失稳时，需要考虑扭转的不利影响。 (4)桁架体系的支撑构件和塔架中的横隔构件都对杆件的计算长度有直接影响。确定桁架杆件出平面计算长度时，需要特别注意杆系的相互关系四. 受弯构件的整体稳定

钢结构特点和应用

设计先进：采用最先进的设计方法，充分发挥钢材力学特性和钢构架的潜力，从而节省大量钢材。结构新颖：结构简洁、轻巧，扩大了建筑物内部空间，彩钢夹芯板或双层彩板加保温棉等新型墙体屋面材料围护，更显示建筑的时代感。安装快捷：构件标准，制作精良，施工安装简便、快捷、安全。用途广泛：被广泛用于工业、民用建筑、尤其使用大跨度、大空间的大型厂房、仓库、体育馆。第1章概述 1.1 钢结构的特点和应用 1.1.1 钢结构的特点钢结构是用钢板,热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的.和其他材料的结构相比,钢结构有如下一些特点: (1)材料的强度高,塑性和韧性好. 钢材和其他建筑材料诸如混凝土,砖石和木材相比,强度要高得多.因此,特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构.钢材还具有塑性和韧性好的特点.塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强.良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能.另一方面, 由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压时需要满足稳定的要求,强度有时不能充分发挥.图1-1给出同样断面的拉杆和压杆受力性能的比较:拉杆的极限承载能力高于压杆.这和混凝土抗压强度远远高于抗拉强度形成鲜明的对比. (2)材质均匀,和力学计算的假定比较符合. 钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的.因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合.钢材在冶炼和轧制过程中质量可以严格控制,材质波动的范围小. (3)钢结构制造简便,施工周期短. 钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作.因此,大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高.构件在工地拼装,可以采用安装简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期.小量的钢结构和轻钢屋架,也可以在现场就地制造,随即用简便机具吊装.此外,对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁. (4)钢结构的质量轻. 钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大,但钢结构却比钢筋混凝土结构轻,原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多.以同样的跨度承受同样荷载,钢屋架的质量最多不过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接

钢结构设计要点

1. 钢柱、钢梁的平面外计算长度怎么取？答：a. 平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度，平面外的计算长度应该取平面外有效支撑之间的间距，通常需要根据平面外支撑布置情况修改。（见《STS 用户手册》） b. 见《钢结构设计手册》（第三版）460页9.8.3节 c. 见《钢结构设计手册》（第三版）435页，437页相关内容 2. 是否可以改变钢架工字型截面翼缘的厚度？答：可以。见《门式钢架规范》4.1.3条 3. 关于STS中的错误信息：“梁高厚比超限”的解决方法？答：网友认为该错误信息出现是因为钢架的楔率>60mm/m造成的，本人却无法验证该说法。但是增加腹板厚度确实可以解决该问题。见《门式钢架规范》6.1.1-6条，《钢结构规范》4.3节 4. 高强螺栓可以涂油漆吗？答：不可以。油漆会使接触面的摩擦系数降低。 5. 如何确定钢架梁的分段比例？答：可根据弯矩包络图确定。一般单跨取0.3：0.7或0.4：0.6，多跨可取0.3：0.45：0.25 6. 如何估算钢架梁柱截面？答：根据荷载与支座情况，钢梁的截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。柱截面按长细比预估，通常50<λ<150，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等。 7. 关于门式钢架的恒载？答：压型钢板及保温层 0.25kN/m2 檩条 0.05kN/m2 悬挂设备 0.2kN/m2

钢结构优点

钢结构优点抗震性低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。抗风性型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。耐久性轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。保温性采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板，有效的避免墙体的“冷桥”现象，达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。隔音性隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。 ? 舒适性

轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。dd 快捷全部干作业施工，不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。环保材料可100%回收，真正做到绿色无污染。节能全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。钢结构的优势钢结构与其它建设相比，在使用中、设计、施工及综合经济方面都具有优势，造价低，可随时移动。一、钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求，并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约6%。二、节能效果好，墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好。节能50%，三、将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，钢结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。四、建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。五、施工速度快，工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，一栋1000平米只需20天、五个工人方可完工。六、环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾。七、以灵活、丰实。大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求。

(完整版)钢结构设计原理复习

钢结构设计原理复习第一章绪论 1、钢结构的特点（前5为优点，后三为缺点） 1）强度高、重量轻2）材质均匀，塑性、韧性好 3）良好的加工性能和焊接性能（易于工厂化生产，施工周期短，效率高、质量好） 4）密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好，耐火性差 7)耐腐蚀性差8)低温冷脆倾向 2、钢结构的应用 1）大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】（体育馆、会展、机场、厂房） 2）工业厂房【具有耐热性】 3）受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】 4）多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】（宾馆、办公楼、住宅等） 3、结构的可靠度：结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。 4、结构的极限状态：承载能力极限状态（计算时使用荷载设计值）、正常使用极限状态（荷载取标准值） 5、涉及标准值转化为设计值的分项系数：恒荷载取1.2 活荷载取1.4 第二章钢结构的材料 1、钢材的加工 ①热加工：指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和型钢。（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃） ②冷加工：指在常温下对钢材进行加工。（冷作硬化现象：钢材经冷加工后，会产生局部或整体硬化，即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度，降低了塑性和韧性的现象） ③热处理：指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得所需性能的加工工艺。（退火、正火、淬火和回火） 3、钢材的六大机械性能指标屈服点f y：它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。（作为钢结构设计可以达到的最大应力）抗拉强度f u：它是钢材破坏前所能承受的最大应力。（强度的安全储备）

钢结构设计的八大要点

钢结构设计的八大要点钢结构设计要点钢结构设计简单步骤和设计思路（一)判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。（二）结构选型与结构布置此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。（无论结构软件如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过硬的素质。）钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。屋面上雪

压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。（把受力单元尽可能的向结构外围布置，是充分利用材料性能的关键，就像中空的竹子一样，所以外强内弱很重要。）结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。（三）预估截面结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

2017,钢结构理论与设计120题

随堂练习提交截止时间：2017-12-15 23:59:59 当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对8题。 1. 钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（） A．制造工厂化 B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D．具有一定的耐热性参考答案：C 2. 下列钢结构的特点说法错误的是( ) A．钢结构绿色环保 B．钢结构施工质量好，工期短 C．钢结构强度高、自重轻 D．钢结构耐腐蚀、耐热防火参考答案：D 3. 大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（） A．密闭性好 B．自重轻 C．制造工厂化 D．便于拆装参考答案：B 4. 多层住宅、办公楼主要应用了（） A．厂房钢结构 B．高耸度钢结构 C．轻型钢结构 D．高层钢结构参考答案：C 5. 钢结构设计内容正确的顺序是（）。 A．确定选定的钢材牌号―结构选型和结构布置―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 B．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 C．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―确定荷载并进行内力计算―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 D．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―构件链接设计―确定荷载并进行内力计算―绘制施工图，编制材料表参考答案：B 6. 钢结构设计用到的规范是( ) A．《建筑结构荷载规范》 B．《钢结构设计规范》 C．《钢结构工程施工质量验收规范》 D．以上有需要

参考答案：D 7. 钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（） A．冷弯试验 B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验 D．疲劳试验参考答案：B 8. 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（）时的力学性能指标 A．承受剪切 B．单向拉伸 C．承受弯曲 D．两向和三向受力参考答案：B 9. 钢材的伸长率δ用来反应材料的（） A．承载能力 B．弹性变形能力 C．塑性变形能力 D．抗冲击荷载能力参考答案：C 10. 下列是钢的有益元素的是（） A. 锰 B 硫 C 磷 D 氢参考答案：A 11. 下列是不影响钢材性能的钢材生产过程（） A. 炉种 B 浇筑前的脱氧 C 钢的轧制 D 钢筋的调直参考答案：D 12. 复杂应力状态下钢材的屈服条件一般借助材料力学中的第（）强度理论得出。 A. 一 B 二 C 三 D 四参考答案：D 13. 下列是钢材塑性破坏特征的是（） A. 破坏前的变形很小，破坏系突然发生，事先无警告，因而危险性大 B 破坏时的应力常小于钢材的屈服强度fy C 断口平直，呈有光泽的晶粒状 D 构件断裂发生在应力到达钢材的抗拉强度fu时参考答案：D 14. 下列防止钢材脆断的措施中错误的是（） A. 焊接结构，特别是低温地区，注意焊缝的正确布置和质量 B 选用厚大的钢材

STAAD的稳定设计

STAAD在钢结构稳定设计中的应用李晓峰孙立夫林润松（BENTLEY软件（北京）有限公司）稳定问题在钢结构设计中居于中心地位。本文试图结合 STAAD对三个常规钢结构的稳定问题进行讨论，整理出来进行稳定计算的大致思路和注意事项。这里的模型仅仅是为了演示的方便为任意创建的“玩具”模型，希望读者不要被误导。本文重点讨论了所谓考虑初始缺陷的二阶弹性分析在 STAAD中的应用。相对于一阶分析的计算长度法，二阶分析现在似乎比较流行，而传统的计算长度系数法遭到很多的诟病。作者认为，计算长度系数法，和其他很多近似算法一样，因为其结果的近似遭到的指责是不公平的——使用者应该明确该方法的计算假定，适用范围以及结果的近似程度，并对结果负责。对真正的结构工程师，使用近似算法仍然可以设计出具有足够安全储备的合理结构，而对所谓的更精确的二阶分析的盲目滥用，却大大增加了结构失效的风险。现在大多数国家的钢结构设计标准都推荐进行二阶分析以考虑所谓的P-?效应和P-δ效应。我们先明确结构P-?效应和P-δ效应究竟是什么？考虑如下的一个有侧移简单刚架（图1，文献1）：图1 有侧移刚架的P-?效应上图为一简单刚架成受线载时的弯矩图。左边的弯矩对应为一阶分析的结果，右边的对应为二阶分析的结果(未考虑任何缺陷)。可以看出，在右边柱的二阶分析的结果多出来了弯矩，该弯矩是由柱的轴力（所谓的P）乘以框架的侧移（所谓的?）产生的，所以称之为P-?效应。类似的，考虑如下的无侧移框架（图2，文献1） : 图2 无侧移框架的P-δ效应在图2的两个无侧移框架的模型中，左边为一阶分析的结果，右边为二阶分析的结果。相对前面的有侧移框架，本例中两个柱子之间的弯矩差别很微小（柱端弯矩由388kN.m 增加到393kN.m，且弯矩图的形状由直线变为具有微小曲率的曲线）。柱弯矩的增大部分主要是由柱本身的局部侧移δ 产生的，因为框架几乎不产生任何水平位移?，所以称为 P-δ效应。由这个小例子，文献1归纳并指出了二阶分析和一阶分析的一些基本的区别： a)二阶效应不仅仅影响弯矩，还会影响整个的剪力与轴力； b)二阶效应中的内力分布形态完全不同于一阶分析，并不是一阶分析结果的简单放大。 c)在实际的结构中，总是同时存在有P-?效应和P-δ效应，只不过其影响的程度和结构的具体形式有关。一般来说，在抗侧刚度大的结构中，是局部的P-δ效应占主导；在抗侧刚度小的结构中，是整体P-?效应占主导。 d)因为前述原因，通常的荷载线性组合不适用于二阶分析。因此必须在每个组合好的工况进行二阶分析。在实际的结构中，通常P-?效应是针对结构的整体而言，是一个宏观的概念；而P-δ效应是针对具体的单个构件而言，是相对微观的概念。对FEA软件而言，两者都可通过在分析中考虑附加的所谓的几何刚度（geometric stiffness）反应出来（考虑P-?效应的方法很多，包括很多迭代法等等，但考虑几何刚度的方法是这些方法中最有效率的方法之一）。在STAAD中，用户如果选择执行所谓的PDELTA分析时，可以让程序考虑几何刚度，分析命令的关键词为PDELTA KG ANALYSIS ，KG关键词指示程序考虑几何刚度。可同时考虑杆件和板壳的几何刚度，这可应用在对二维板壳模型的分析中。结构不可避免的会存在各种几何和物理的缺陷，而这些缺陷会直接影响结构的稳定承载力，因此用于工程设计的分析必须能反映缺陷的影响。使用二阶弹性分析计算稳定时，最重要的一步是对结构的缺陷的估计和模拟，这往往也是最困难

钢结构的优点及施工质量控制(一)

钢结构的优点及施工质量控制(一) 摘要:材料的特性是推出新型建筑形式的出发点，钢结构以其众多优势，应用于建筑领域。关键词:钢结构；优点；厂房屋架体系；质量控制随着现代化建设的不断深入，建筑科技也在日新月异的发展，在众多的建筑工程学科中，钢结构一直以其显著的优点，应用于国民建设的各个领域，发挥着重要作用。一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。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。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点：材料的强度高，塑性和韧性好过钢材和其它建筑材料，诸如与混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延伸性能还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。材质均匀，钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。钢结构制造简便，施工周期短。钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。钢结构的重量轻。钢材的比重虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与比重之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，重量轻也是一个重要的有利条件。钢结构在有众多优点的同时，其施工质量控制则是其应用中的重要环节。在东北轻合金有限责任公司熔铸车间厂房工程中，就大量的应用了钢结构，其屋面体系整体采用钢结构屋架结合大型屋面板，总量约2000t，竣工后使用效果良好。现结合具体工程的特点，概括钢结构施工质量控制中容易出现的问题要点有如下几个方面：一、柱脚的制作安装预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在钢屋架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，砼短柱要保证达到设计强度后，方可组织钢屋架的吊装工作。往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。柱脚底板与砼柱间空隙过小，使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。地脚螺栓位置不准确。为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二次打孔，任意切割，造成柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边（端）距亦不能满足规范要求。

建筑钢结构的稳定性设计综述

建筑钢结构的稳定性设计综述摘要：建筑钢结构设计不但施工工艺简单，质量轻，而且还具有很高的强度，但同时钢结构本身也存在一定的不稳定性，在外力干扰作用下，极易发生结构失稳，从而对建筑结构的平衡力和结构产生一定负面影响，一旦结构出现变形，必然会对钢结构寿命和正常使用造成一定负面影响，从而增加工程事故发生概率。为了有效改善此情况，有必要进一步分析和研究能够提高建筑钢结构设计稳定性的设计方法，从而大大提升建筑钢结构的稳定性性能。关键词：钢结构；稳定性；设计前言：稳定性是钢结构设计的重要环节。一旦无法保证稳定性，对于这座建筑而言，将失去它的意义。在建筑钢结构设计中，稳定性的考虑是最基本的问题，假设得到不妥善处理，必然会影响建筑的稳定性。在混凝土钢结构设计中，应先对钢结构进行计算，再进行验算，以避免钢结构的失稳。为了克服这些困难，保证建筑结构的性能，目前钢结构稳定设计中存在的缺陷主要集中在钢结构对稳定性的影响上。 1建筑钢结构概述 1.1建筑钢结构的优点由于建筑钢结构是一种能保证建设工程稳定的结构，它起着支撑作用，并具有一定的抗震效果，其塑性和强度都比较强。在发生地震时，钢结构具有一定的缓冲作用，减少了地震对房屋的破坏，提高了建筑物的安全性。建筑钢结构支撑着整个建筑物，建筑钢的材料具要比钢筋混凝土材料要精确的多，所以会有部分人在建筑工程项目中选择使用建筑钢结构。钢结构的可塑性也比较强，钢结构适用于各种跨度比较大的建筑，较强的可塑性，导致建筑钢结构在受力过程中更加的合适。而建筑钢结构的施工方法相对简单，建筑钢结构由钢板组成，钢板的生产工艺也非常简单，大大缩短了施工周期。 1.2建筑钢结构存在的不足建筑钢结构在建筑工程中的应用还存在一些不足。与其他建筑材料相比，钢结构的耐腐蚀性和耐火性相对较低。如果有腐蚀性的东西，结构就会损坏。而且，如果发生火灾，房子很容易着火。危险和安全隐患很多。这些情况都不利于房屋的质量安全。在实际的施工过程中，很多的建筑项目会选择一些强度比较低的钢结构，这样就会导致建筑项目在施工过程中出现各种各样的问题。 2钢结构稳定设计中的几个问题 2.1结构完整性的影响在钢结构设计稳定性分析过程中，设计者需要有一种全局感，从整体建筑的角度考虑钢结构的整体性，充分考虑构件本身的特点。随着数据信息运用效率的提升，分析钢结构设计中整体刚度、失稳问题的时候常常以临界压力求解法、折减系数等方式，计算出轴心杆的稳定性。同时弹性稳定性设计也是钢结构设计中的重要内容，在计算的过程中不仅仅要考虑钢结构本身的稳定性，还要做二阶分析。主要是因为结构内力被建筑结构中部分柔性构件变形量而影响，最后发生变化。对于应力叠加问题，设计人员应充分考虑。由于弹性稳定计算和结构变形关系分析非常复杂，目前在弹性稳定计算中还没有得到广泛的应用。 2.2不确定因素分析钢结构设计的稳定性会受到许多不确定因素的影响，主要表现在物理、几何和力学方面。在结构设计中，涉及到材料、截面面积、构件尺寸、应力等诸多因

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？

钢结构设计章节要点复习

第一章绪论 1、钢结构具有强度高、自重轻的优点，用于大跨度结构时具有明显的经济效果。其结构体系主要有网架结构、悬索结构、拱式结构、预应力钢结构等。 2、钢结构由于结构自重轻、构件体积小、装配化程度高、对高层建筑特别有利。在高层建筑特别是超高层建筑中，宜采用钢结构或钢结构框架与钢筋混凝土筒体相结合的组合结构。 3、轻型钢结构是由弯曲薄壁型钢、薄壁钢管或小角钢、圆钢等组成的结构。 4、钢结构一般用于跨度大于40米的各种形式的大、中跨度桥梁 5、建造速度快、用钢量省、综合效益好——>适用于吊车吨位不大于20t的中小跨度厂房、仓库及中小型体育馆等大空间民用建筑。拆装方便——>适用于需要拆迁的临时结构 6、宜用钢结构的情况 1)工业厂房钢结构 2)大跨度钢结构 3)高层及多层钢结构4)轻型钢结构 5)塔桅结构 6)板壳结构7)桥梁结构 8)移动式结构第二章单层厂房与普通钢屋架一、厂房结构 1、厂房结构是由屋盖（屋面板、檩条、天窗、屋架或屋架梁、托架）、柱、吊车梁（包括制动梁或制动桁架）、墙架、各种支撑和基础等构件组合而成的空间刚性骨架，承受作用在厂房结构上的各种荷载和作用，是整个建筑物的承重骨架。 2、单层厂房是由那些结构或构件组成的？这些组成部件的作用是什么？结构组成： a横向框架由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层钢结构厂房的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。 b屋盖结构承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。c支撑体系包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层钢结构厂房的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层钢结构厂房所必需的刚度和稳定。 d吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。 e墙架一般由墙架梁和墙架柱（也称抗风柱）等组成，用以承受墙重和墙面风荷载二、厂房布置与三缝设置 1、厂房合理规划的任务：1使厂房满足工艺和使用要求2适应今后可能生产过程的变动和发展规划的主要内容：确定车间的平面和高度方向的主要尺寸和控制标高；布置柱网，确定变形缝的位置和做法；选择主要承重结构体系.布置和形式规划时考虑的要求设计标准化生产工业化施工机械化（这些要求主要通过建筑和结构的模数化定型化统一化来逐步实现） 2、模数化：使结构布置主要符合相应的模数尺寸定型化：同类构件和结构及其连接构造尽量采用相同的典型方式统一化：进一步使构件和连接的某些主要尺寸也统一起来 3、柱网:厂房柱的纵向和横向定位轴线在平面上构成规则的网格，柱网应根据工艺、结构和经济等布置。通常情况下，纵向柱距的模数采用6m，跨度的模数采用3m（L≤24m时）或采用6m（L≥24m时，但如确实需要仍可按3m）。 4、变形缝包括伸缩缝（温度缝）、防震缝和沉降缝。伸缩缝的通常做法从基础顶面或地面开始，将相邻区段上部结构的构件完全分开（基础不分开），根据气温差和结构的具体情况，缝宽净距取≥30到60mm 防震缝（防止地震时两房屋相撞引起的次生危害）做法在地震区，当厂房平立面布置复杂，由刚度和高度相差很大的部分组成时，必须做成地面以上两侧构件完全分开，缝宽和构造符合防震要求。一般单层厂房取50-90mm，纵横跨交接处取100-150mm 沉降缝用于厂房相邻部分的高度、荷载、吊车起重量或基础体系相差很大，及地基条件有严重差异等情况，以防止结构或屋面、墙面等在过大的基础不均匀沉降下发生裂缝或破坏。做法一般是把两侧的结构包括基础，全部分开，使各自可以独立地自由沉降。

钢结构设计的稳定性原则与设计要点

钢结构设计的稳定性原则与设计要点作者：马云龙来源：《科学与财富》2020年第26期摘要：钢结构作为建筑设计中一种主要的建造形式，目前，在大型厂房、桥梁、高层建筑物设计中被广泛应用。钢结构所采用的建筑钢材具有防变形、耐腐蚀、抗震以及符合环保要求等众多优点，因此能够在建筑设计领域得到广泛的应用。建筑工程采用钢结构时，其结构稳定性作为一个至关重要的指标，直接决定了建筑物的质量和使用寿命。本文结合笔者多年的建筑设计经验对建筑工程钢结构的稳定性展开讨论，已对相应问题提供参考。关键词：建筑;钢结构;稳定性 0.;;; 前言在建筑工程技术漫长的发展历程中，钢结构占据重要地位，目前，作为一种主流的建筑结构形式，被广泛应用于各类建筑设计中，尤其是在厂房、桥梁、机场、剧院、超高层等大型建筑结构中。在上世纪，由于钢材冶炼技术并不发达，建筑用钢材含碳量较高，其韧性和耐腐蚀性等缺点使得钢结构在建筑设计领域并不受重视，一度被边缘化，几乎淘汰。近年来，随着金属冶炼科技的不断进步，高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢材被广泛生产，钢结构又重新受到建筑设计师的青睐，被越来越多地使用在各种工程建造中，在减轻建筑物总体结构重量，提高建筑物整体安全性方面起到了积极作用。[1]随着建筑技术的不断发展，钢结构的使用也越来越广泛，各种复杂的使用条件对其稳定性提出了严峻的考验，本文将详细分析钢结构稳定性的设计在建筑工程使用的要点和原则，并总结相关经验教训。 1.;;; 钢结构的概念钢结构顾名思义就是以钢材作为结构搭建的主要原材料，通过钢梁、钢板、钢柱等不同的钢制组件，采用焊接、铆接等连接手段进行拼接组装，进行大型建筑物搭建的建筑结构类型。钢结构以各类钢材作为主要材料，与普通混凝土等建筑材料不同，钢材具有重量轻，韧性强等特点，能够承受更大的力，因此在大中型建筑物设计中经常采用钢结构设计。钢结构构造稳定，不易变形，能够为建筑物提供良好的安全稳定性。但是，在某些特殊情况下也有可能出现钢结构失稳的情况，常见的有以下两种情况：一种是过大的压力直接作用在受力平衡点上，造成结构整体受力不均导致失稳。[2]另一种是钢结构构件由于长期使用，导致内部结构发生金属疲劳等问题，内部结构失去支撑作用，导致整体结构失稳。在进行钢结构设计之前，有必要明确这种结构的稳定性特点，才能在设计过程中有的放矢，避免结构弱点，发挥钢结构的优势，使得建筑物中的钢结构发挥更好的作用。 2.;;; 钢结构提高设计稳定性的原则