建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、.復(fù)習(xí)題1、鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為和。2、鋼材的三個重要力學(xué)性能指標(biāo)為、和。3、是判斷鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。4、建筑常用的熱軋型鋼包括、。5、硫元素使鋼材發(fā)生而磷元素使鋼材發(fā)生。6、普通螺栓連接抗剪時是依靠和來傳力。7、塑性破壞的特征是：鋼材在斷裂破壞時產(chǎn)生很大的塑性變形，又稱為，其斷口呈，色發(fā)暗，有時能看到滑移的痕跡。8、塑性是指鋼材破壞前產(chǎn)生塑性變形的能力，其值可由靜力拉伸試驗得到的力學(xué)性能指標(biāo)與斷面來衡量。9、碳是鋼材中除鐵外的最主要元素。含碳量上升盡管能使鋼材的強度上升，但會導(dǎo)致其塑性、可焊性下降。10、螺栓連接分連接和連接兩種。11、當(dāng) h0 / t w 80 235

2、/ f y 時，對于有局部壓力的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋，橫向加勁肋最小間距為，最大間距為。12、焊接組合梁在工廠拼接中，翼緣和腹板的拼接位置最好錯開，并采用對接，腹板的拼接焊縫與橫向加勁肋之間至少應(yīng)相距。13、根據(jù)次梁與主梁相對位置不同，梁的連接分為和兩種。14、平板式柱腳一般由底板和輔助傳力零件：、組成。15、普通螺栓連接按受力情況可分為螺栓只承受、承受的共同作用。16、鋼結(jié)構(gòu)是用、或冷加工成型的制造而成的。17、脆性破壞的特征是：鋼材在斷裂破壞時沒有明顯的征兆，其斷口，呈有光澤的晶粒狀。18、冷彎性能是判別鋼材能力及的綜合指標(biāo)。;.19、磷雖能提高鋼材的強度及耐銹蝕性能，但會導(dǎo)致鋼材的

3、、焊接性及冷彎性能嚴(yán)重降低。20、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為、和三種。21、軸心壓桿屈曲形式為、。22、當(dāng) h0 / tw >170 235/ f y （梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）時，或按計算需要時，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)增加配置。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時尚應(yīng)在受壓區(qū)配置。23、工地拼接一般應(yīng)使翼緣和腹板在同一截面或接近于同一截面處斷開，以便分段。為了便于焊接，將上、下翼緣板均切割成向上的坡口，以便俯焊。24、次梁與主梁從傳力效果上分為與兩種。25、柱腳底板的厚度由板的決定，可將底板看作是一塊支承在、隔板和上的平板。26、螺栓連接的破壞情況為、鋼板剪斷和螺栓彎曲。27、國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 Q

4、235 鋼的屈服點不低于。28、規(guī)范對軸心受力構(gòu)件的強度計算，規(guī)定凈截面的不應(yīng)超過鋼材的強度設(shè)計值。29、焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的無影響。30、在彈性階段，側(cè)面角焊縫應(yīng)力沿長度方向的分布為。31 梁受固定集中荷載作用，當(dāng)局部壓應(yīng)力不能滿足要求時，采用在集中荷載作用處設(shè)是較合理的措施。32、承受靜力荷載或間接承受動力荷載的工字形截面壓彎構(gòu)件的強度計算公式中，截面塑性發(fā)展系數(shù)x=、y=。33、一寬度為b、厚度為 t 的鋼板上有一直徑為d0 的孔，則鋼板的凈截面面積為。34、當(dāng)綴條采用單角鋼時， 按軸心壓桿驗算其承載能力， 但必須將設(shè)計強度按 鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定乘以折減系數(shù)，原因是。35、對于 h0 / t

5、 w80 235 / f y 的梁，一般應(yīng)配置并計算局部穩(wěn)定。;.36、梁的強度驗算，除了包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、還要根據(jù)截面形式和受力情況進(jìn)行和驗算。37、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003中對承重結(jié)構(gòu)的鋼材推薦采用、鋼。38、提高鋼梁的整體穩(wěn)定性最有效的辦法之一就是設(shè)置側(cè)向支承點，但側(cè)向支承點必須設(shè)在鋼梁的翼緣。39、加勁肋可以用或做成。40、高強螺栓分、兩種。二、判斷題1、當(dāng)引出線的箭頭指向焊縫所在的一面時，應(yīng)將圖形符號和焊縫尺寸等標(biāo)注在水平橫線的下面。2、在搭接連接中，當(dāng)僅采用正面角焊縫時，其搭接長度不得小于焊件較大厚度的 5 倍，也不得小于 25mm。3、角焊縫的計算長度，考慮起滅弧

6、缺陷，按每條焊縫的實際長度每端減去t （t連接板的較小厚度）計算。4、雙肢格構(gòu)式軸心受壓柱，實軸為y-y 軸，虛軸為 x-x 軸，應(yīng)根據(jù) 0x=y確定肢件間距離。5、殘余應(yīng)力對軸心受壓構(gòu)件弱軸的影響要比對強軸的影響大。6、當(dāng)引出線的箭頭指向?qū)?yīng)焊縫所在的另一面時，應(yīng)將圖形符號和焊縫尺寸等標(biāo)注在水平橫線的上面。7、對接焊縫的計算長度，當(dāng)未采用引弧板時，取實際長度減去2hf。8、驗算工字形截面梁的折算應(yīng)力，公式為：23 21 f ，式中、應(yīng)為驗算截面中的最大正應(yīng)力和驗算點的剪應(yīng)力。9、側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計算長度不得小于8hf 或 40mm。10、中和軸是截面面積的平分軸。11、摩擦型高強螺栓

7、連接受剪破壞時，作用剪力超過了連接板件間的摩擦力。12、工字形截面梁受壓翼緣寬厚比限值為b1 / t15 235 / f y ，式中 b1 為翼緣板外伸寬度。;.13、當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于13 235/ f y 時，應(yīng)取 x=1.0。14、軸心壓桿計算時要滿足強度、整體穩(wěn)定和剛度（長細(xì)比）的要求。15、低碳鋼和低合金鋼的區(qū)別在于碳和合金元素的含量不同。16、冷彎性能是判斷鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。17、Q235D 表示屈服強度為 235N/mm 2， D 級，特殊鎮(zhèn)靜鋼。18、軸心壓桿的屈曲形態(tài)包括彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲。三、簡答題1、鋼結(jié)構(gòu)有哪些特點？

8、2、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍是什么？3、結(jié)構(gòu)用鋼為何要選用塑性、韌性好的鋼材？4、延性破壞和脆性破壞的含義？5、用于鋼結(jié)構(gòu)的鋼材必須具有哪些性能？6、選擇鋼材時應(yīng)考慮哪些因素？7、等穩(wěn)定的原則是什么？8、實際工程中，梁滿足哪些要求可以不必計算梁的整體穩(wěn)定性。9、格構(gòu)式壓彎構(gòu)件為何不計算平面外的穩(wěn)定性？10、減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法？11、為了減少焊接應(yīng)力和焊接變形，設(shè)計時在構(gòu)造上要采用哪些措施？12、什么是應(yīng)力集中？13、螺栓群受扭計算時采取的假定是什么？14、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素有哪些？15、焊縫群受扭計算時采取的假定是什么？16、簡述梁喪失整體穩(wěn)定性？17、單個抗剪螺栓的抗剪承載力

9、設(shè)計值為bd 2bN vnv4fv單個抗剪螺栓的承壓承載力設(shè)計值為Ncbdt fcb解釋式中各參數(shù)的意義。18、一個高強度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值為N bnfPv0.9;.解釋式中各參數(shù)的意義。19、一矩形截面梁，截面寬度為b，截面高度為 h，該梁在彈性工作階段的最大彎矩為多少？產(chǎn)生塑性鉸時的最大彎矩為多少？截面的形狀系數(shù)是多少？20、梁整體穩(wěn)定系數(shù)的計算公式為4320Ah1 (yt1)2 235b2W4.4hf yy解釋式中各符號的意義。四、計算題1、某 8m 跨度簡支梁的截面和荷重如圖所示。在距支座 2.4m 處有翼緣和腹板的拼接連接，試設(shè)計拼接的對接焊縫。已知鋼材為Q235，采用 E43

10、型焊條，手工焊，三級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時采用引弧板。（ ft w185N / mm2; f vw125N / mm2 ）2、如圖所示為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力V=450kN，e=120mm，螺栓為C 級，梁端豎板下有承托（承托承擔(dān)全部剪力）。鋼材為 Q235，螺栓為 M20（ Ae=244.8mm2 ） ftb170N / mm2 ，試計算此連接。;.3、如圖所示一焊接工字形截面柱，翼緣板為焰切邊，承受軸心壓力（包括自重）設(shè)計值為N=1100kN，柱兩端鉸接，在兩個方向的計算長度分別為lox=6m和 loy=3m，鋼材為 Q235，f=215N/mm2，f y=235N/mm2， =150，截面

11、無孔洞削弱，驗算截面是否可以安全承載？繞x 軸和 y 軸均屬 b 類截面。 =58=0.818； =59=0.813； =60=0.807。4、如圖所示牛腿板承受扭矩設(shè)計值T=60kNm，鋼材為 Q235，焊條為E43 系列，采用三面圍焊的角焊縫與柱連接，焊角尺寸 hf=8mm，驗算此連接是否安全？ f fw =160N/mm2。5、如圖所示牛腿采用普通螺栓連接，螺栓直徑d=20mm，C 級螺栓，螺栓和構(gòu)件材料為 Q235，彎矩設(shè)計值 M=35kNm，f tb =170N/mm2，Ae=245mm2，;.驗算此連接是否安全？6、如圖所示一鋼牛腿，承受荷載設(shè)計值V=90kN,其偏心距 e=300

12、mm，用高強度螺栓摩擦型連接于工字形柱的翼緣上。鋼材為Q345，10.9 級 M20 螺栓，噴砂后生赤銹處理接觸面。試驗算螺栓的強度是否滿足要求。（ P=155 kN，0.5 ， N vb69.75kN ）7、如圖所示角鋼和節(jié)點板采用兩邊側(cè)焊縫連接，靜力荷載設(shè)計值N=660kN，角鋼為 2L110×10，節(jié)點板厚度 t=12mm，鋼材為 Q235，焊條為 E43 系列，手工焊，角焊縫的強度設(shè)計值 f fw =160N/mm2。使確定所需角焊縫的焊腳尺寸hf 和實際長度。;.8、試計算圖所示拉彎構(gòu)件的強度和剛度。軸心拉力設(shè)計值N=210kN ，桿中點橫向集中荷載設(shè)計值F=31.2kN，

13、均為靜力荷載，鋼材Q235。 =350，x1=1.05，x2=1.2。一個 角鋼 L140×90×8 的 截 面特 征和重量 ： A=18.0cm2 ， q=14.2kg/m， Ix=366cm4 ，i x=4.5cm，zy=45mm。鋼結(jié)構(gòu)參考答案一、填空題1、承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)； 2、屈服點、抗拉強度、伸長率； 3、冷彎性能； 4、角鋼、槽鋼、工字鋼、 H 型鋼； 5、熱脆、冷脆； 6、孔壁擠壓、栓桿抗剪； 7、延性變形、纖維狀； 8、伸長率、收縮率； 9、韌性、冷彎性能；10、普通螺栓、高強度螺栓；11、0.5h0、2h0；12、直焊縫、 10tw；

14、13、疊接 、平接； 14、靴梁、隔板、肋板； 15、剪力、拉力、 剪力和拉力； 16、鋼板、熱軋型鋼、薄壁型鋼； 17、變形、平直； 18、塑性變形、冶金質(zhì)量； 19、塑性、沖擊韌性； 20、焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接； 21、彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲； 22、縱向加勁肋、短加勁肋；23、運輸、 V 形； 24、鉸接、剛接； 25、抗2彎強度、靴梁、柱身； 26、螺栓桿剪斷、孔壁擠壓、鋼板被拉斷；27、235N/mm；28、平均應(yīng)力； 29、靜力強度； 30、兩端大而中間??； 31、支撐加勁肋； 32、1.05 、1.2 ；33、bt td 0； 34、考慮到受力時的偏心作用；35、橫

15、向加勁肋； 36、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力； 37、 Q235、 Q345、 Q390、 Q420；38、受壓翼緣； 39、鋼板、型鋼； 40、摩擦型、承壓型。二、判斷題;.1、×2、×3、×4、 5、6、×7、×8、×9、10、 11 、 12 、 13 、 14 、× 15 、×16、 17、18、三、簡答題1、（1）鋼材強度高，塑性和韌性好； （ 2）材質(zhì)均勻，和力學(xué)計算的假定比較符合；（3）鋼結(jié)構(gòu)制造簡便，施工周期短； （4）鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕；（5）鋼材耐腐蝕性差；（6）鋼材耐熱但不耐火。2、（1）大跨度結(jié)構(gòu)；（

16、2）重型廠房結(jié)構(gòu)；（3）受動力荷載影響的結(jié)構(gòu)； （4）可拆卸的結(jié)構(gòu)；（ 5）高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑；（6）容器和其他構(gòu)筑物；（ 7）輕型鋼結(jié)構(gòu)。3、塑性好則結(jié)構(gòu)破壞前變形比較明顯從而可減少脆性破壞的危險性，并且塑性變形還能調(diào)整局部高峰應(yīng)力， 使之趨于平緩。 韌性好表示在動荷載作用下破壞時要吸收較多的能量，同樣也降低脆性破壞的危險程度。4、超過屈服點即有明顯塑性變形產(chǎn)生的構(gòu)件，當(dāng)達(dá)到抗拉強度時將在很大變形的情況斷裂， 稱為延性破壞。 由于破壞前有很明顯的變形， 并有較長的變形持續(xù)時間，便于發(fā)現(xiàn)和補救。 與此相反， 當(dāng)沒有塑性變形或只有很小塑性變形時即發(fā)生的破壞，是材料的脆性破壞。5、（1）較高的強度

17、，即抗拉和屈服強度比較高；（2）足夠的變形能力，即塑性韌性好。（3）良好的加工性能。6、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；荷載性質(zhì)；連接方法；工作條件；對于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)， 應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。7、含義一：構(gòu)件繞兩個主軸的穩(wěn)定性力求一致，沒有強軸和弱軸之分；含義二：構(gòu)件的整體屈曲應(yīng)力與組成板件的局部屈曲應(yīng)力力求一致，即局部和整體的穩(wěn)定性一致。8、（1）有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時；（ 2）H 型鋼或工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過規(guī)范規(guī)定限值時； （3）箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足特定要求時。;

18、.9、分格構(gòu)式壓彎構(gòu)件平面外的穩(wěn)定性在分肢驗算時已得到保證。10、（1）采用合理的施焊次序；（ 2）施焊前給構(gòu)件一個和焊接變形相反的預(yù)變形，使構(gòu)件在焊接后產(chǎn)生的焊接變形與之正好抵消；（3）對于小尺寸焊件， 在施焊前預(yù)熱，或施焊后回火，可消除焊接殘余應(yīng)力。11、（1）焊接的位置要合理；（ 2）焊縫尺寸要適當(dāng)；（3）焊縫不宜過分集中；（4）應(yīng)盡量避免三向焊縫相交； （ 5）要考慮鋼板分層問題。12、答：鋼構(gòu)件在孔洞、 缺口、凹角等缺陷或截面變化處， 由于截面的突然改變，致使應(yīng)力線曲折、密集，故在孔洞邊緣或缺口尖端附近，產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，其余部位應(yīng)力較低，應(yīng)力分布很不均勻，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。13

19、、被連接構(gòu)件是剛性的，而螺栓則是彈性的；各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心的距離成正比， 力的方向與其和螺栓群形心的連線相垂直。14、（ 1）截面剛度；（ 2）受壓翼緣的自由長度；（3）支承狀況；（4）荷載的作用位置；（5）荷載類型。15、（ 1）被連接件是絕對剛性的，它有繞焊縫形心O 旋轉(zhuǎn)的趨勢，而角焊縫本身是彈性；（2）角焊縫群上任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度成正比。16、在梁的兩端作用有彎矩M x， Mx 為繞梁慣性矩較大主軸即x 軸的彎矩。當(dāng)Mx 較小時，梁僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，但當(dāng)Mx 逐漸增加，達(dá)到某一數(shù)值時，梁將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭

20、轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力。 這種現(xiàn)象稱為梁喪失整體穩(wěn)定。17、nv 受剪面數(shù)目； d螺栓桿直徑；fvb 螺栓抗剪強度設(shè)計值；t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；fcb 螺栓承壓強度設(shè)計值。18、0.9抗力分項系數(shù)的倒數(shù)； nf一個螺栓的傳力摩擦面數(shù)目； 摩擦面的抗滑移系數(shù)； P高強度螺栓預(yù)拉力。19、在彈性階段的最大彎矩M eWn f ybh2f y6在塑性階段的最大彎矩M pWpn f ybh 2f y4;.M pbh2 f y / 46截面的形狀系數(shù) bh2 f y / 61.5M e420、 y 梁在側(cè)向支承點間對截面弱軸y-y 的長細(xì)比； A梁的毛截面面積；h、t 1梁截面的全高和

21、受壓翼緣厚度； W截面最大受壓纖維的毛截面模量；fy鋼材的屈服強度。四、計算題1、解（ 1）距支座 2.4m 處的內(nèi)力計算（ 2）焊縫計算截面的幾何特征值計算（ 3）焊縫強度計算2、解：螺栓群承受的彎矩M=Ve=450×0.12=54kN ·m一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值為;.N tbAe ft b2.448 17010 141.62kN螺栓的最大拉力NtMy1541024040236kN Ntb41.62kNm yi22 102202302滿足要求。3、解： (1)截面特性A=2×20×1.4+20 ×0.6=68cm2Ix=(20 ×

22、;22.83-19.4 ×203)/12=6821cm4Iy=2×1.4 ×203/12=1867cm4i x6821i y186710.02cm5.24cm6868（ 2）剛度和整體穩(wěn)定驗算l ox600x59.88 150ix10.02loy300y57.25 150iy5.240.808N1100103200.2N / mm2 <f=215N/mm2A0.80868 102滿足要求。（ 3）局部穩(wěn)定驗算翼緣： b1976.93(100.1max )235(10 0.1 59.88) 23515.99t14f y235腹板 h020033.33(250.

23、5max )235(25 0.5 59.88)23554.94tw6f y235滿足要求。4、解：22 0.7 0.8 19.2 / 2x5.39cm0.7 0.8 2 19.2 30;.I wx0.70.830319.215226098.4cm412I wy0.70.820.70.819.2330 5.39 212219.20.70.819.25.39221529.816cm4J I wxI wy7628.216cm4TTr y6010 6150N / mm2AJ117.98376282160TTrx60106 138.1108.63N / mm2AJ76282160T2108.6232( AT)2117.9832147.81N / mm2f fw160N / mm2Af1.225、解：一個螺栓的抗拉承載力設(shè)