鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)

1、1、門式剛架輕型房屋屋面坡度宜?。?2018），在雨水較多的地區(qū)取其中的較大值。2、在設(shè)置柱間支撐的開間，應(yīng)同時(shí)設(shè)置（屋蓋橫向支撐），以構(gòu)成幾何不變體系。3、當(dāng)端部支撐設(shè)在端部第二個(gè)開間時(shí)，在第一個(gè)開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置（ 剛性 ）系桿。4、冷彎薄壁構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省鋼材，允許板件（受壓屈曲， ），并利用其（屈曲后強(qiáng)度） 強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。5、當(dāng)實(shí)腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時(shí)，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置（ 隅撐 ）6、螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，通常螺栓端距不應(yīng)小于（ 2 ）倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小 距離為（3）倍螺栓直徑。7、垂直于屋面坡度放置的檁條，按（雙向受彎）構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算。8、屋架節(jié)點(diǎn)板上，腹

2、桿與弦桿以及腹桿與腹桿之間的間隙應(yīng)不小于（20mm o1、梯形鋼屋架受壓桿件其合理截面形式，應(yīng)使所選截面盡量滿足（等穩(wěn)定）的要求。2、普通鋼屋架的受壓桿件中，兩個(gè)側(cè)向固定點(diǎn)之間（墊板數(shù)不宜少于兩個(gè)）。3梯形¥鋼屋架節(jié)點(diǎn)板的厚度，是根據(jù)（腹桿中的最大內(nèi)力）來選定的。4、槽鋼檁條的每一端一般用下列哪一項(xiàng)連于預(yù)先焊在屋架上弦的短角鋼檁托上（兩個(gè)普通螺栓）5、女如輕型鋼屋架上弦桿的節(jié)間距為L,其平面外計(jì)算長度應(yīng)?。▊?cè)向支撐點(diǎn)間距）o6、屋架下弦縱向水平支撐一殳布置在屋架的（下弦端節(jié)間）。7、屋蓋中設(shè)置的剛性系桿（可以受壓）。8、某房屋屋架間距為6m屋架跨度為24m柱頂高度24m房屋內(nèi)無托架，

3、業(yè)務(wù)較大振動(dòng)設(shè)備， 且房屋計(jì)算中未考慮工作空間時(shí)，可在屋蓋支撐中部設(shè)置（C縱向支撐）。9、梯形屋架的端斜桿和受較大節(jié)間荷載作用的屋架上弦桿的合理截面形式是兩個(gè)（C不等肢角鋼 長支相連）。10屋架設(shè)計(jì)中，積灰荷載應(yīng)與（屋面活荷載和雪荷載兩者中的較大值）同時(shí)考慮。1、試述屋面支撐的種類及作用。（8分） 答：種類：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、豎向支撐、系桿 作用：1、保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性2、保證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間剛度和整體性 3、為受壓弦桿提供 側(cè)向支撐點(diǎn)4、承受和傳遞縱向水平力5、保證結(jié)構(gòu)在安裝和架設(shè)過程中的穩(wěn)定性2、試述空間桿系有限元法的基本假定。（6分）答：（ 1 ）

4、網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)為空間鉸接節(jié)點(diǎn)，桿件只承受軸力； （2）結(jié)構(gòu)材料為完全彈性，在荷載作用下網(wǎng)架變形很小，符合小變形理論。3、舉出兩種常見的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本形式，并簡述其特點(diǎn)。 （6分） 答：平面桁架系網(wǎng)架：此類網(wǎng)架上下弦桿長度相等，上下弦桿與腹桿位于同一垂直平面內(nèi)。一般 情況下豎桿受壓，斜桿受拉。斜腹桿與弦桿夾角宜在40°60°之間。四角錐體系網(wǎng)架：四角錐體系網(wǎng)架是由若干倒置的四角錐按一定規(guī)律組成。網(wǎng)架上下弦平面均為 方形網(wǎng)格，下弦節(jié)點(diǎn)均在上弦網(wǎng)格形心的投影線上，與上弦網(wǎng)格四個(gè)節(jié)點(diǎn)用斜腹桿相連。通過改 變上下弦的位置、方向，并適當(dāng)?shù)爻槿ヒ恍┫覘U和腹桿，可得到各種形式的四角錐網(wǎng)架。 四

5、、作圖題（10分）1、完成下列梁柱鉸接和剛接連接EIOS 裒ml前qwffl曇辣 焉寸寸9C仏一心OIS曇辣 岳609LCXIII&«1®01§M云 一NH IAIcosw舉a崔圣 ggLCXI8SSSH 毆 WCXI寸 i N±oo l smisKHSfw®§0.0 -1- w<s< m ®ni«M os®f Blo n .Bls 匸 (o& wos一則翼緣焊縫所承受的軸力為：N=215.5 kN6 =94.52N/rrfff=215N/rnm 翼緣焊縫強(qiáng)度滿足要求。（3）驗(yàn)

6、算腹板高強(qiáng)螺栓強(qiáng)度10.9級(jí)，M2高強(qiáng)螺栓，預(yù)應(yīng)力P=155KN該高強(qiáng)螺栓的抗滑移系數(shù)卩=0.45a. 高強(qiáng)螺栓受力V=42kJNM=16.4kNmb. 驗(yàn)算高強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度 扭矩產(chǎn)生的螺栓中的最大水平剪力值為： Nx=54667N 剪力產(chǎn)生的每個(gè)螺栓的剪力為： Ny=10.5kN 因此一個(gè)螺栓承受的最大剪力為 55.7kN一個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗剪承受力：Nb =0.9n P=62.775kN此處角鋼為單面連接，承受能力需乘系數(shù) 0.85，所以此處每個(gè)高強(qiáng)螺栓實(shí)際承 載力為62.776x0.85=53.4kN各小于單個(gè)螺栓所受到的最大剪力，不安全。1、拉條的作用是稟條側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)并且提供x軸方向的中

7、間支點(diǎn)）。2、實(shí)腹式檁條可通過檁托與剛架斜梁連接，設(shè)置檁托的目的是（為了阻止檁條端部截面的扭轉(zhuǎn)， 以增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性）。3、屋架的中央豎桿常和垂直支撐相連，一般做成十字形截面，這時(shí)它的計(jì)算長度是（0.9L）。4、設(shè)計(jì)吊車梁時(shí)，對(duì)于構(gòu)造細(xì)部應(yīng)盡可能選用疲勞強(qiáng)度高的連接型式，例如吊車梁腹板與上翼緣 的連接應(yīng)采用（焊透的K 形）焊縫。5、鋼屋架中的桿件一般是由雙角鋼組成，為使兩個(gè)角鋼組成的桿件起整體作用，應(yīng)設(shè)置（墊板 ）。6、屋蓋支撐可以分為（上弦橫向水平支撐 ，下弦橫向水平支撐，下弦縱向水平支撐，垂直支撐， 系桿）五類。1、門式剛架輕型房屋屋面坡度宜?。?12018），在雨水較多的地區(qū)取其中的較大

8、值。2、在設(shè)置柱間支撐的開間，應(yīng)同時(shí)設(shè)置（屋蓋橫向支撐），以構(gòu)成幾何不變體系。3、當(dāng)端部支撐設(shè)在端部第二個(gè)開間時(shí)，在第一個(gè)開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置（ 剛性）系桿。4、螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，通常螺栓端距不應(yīng)小于（2）倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距 離為（3）倍螺栓直徑。5、梯形屋架下弦桿常用截面形式是兩個(gè)（不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向上）。6、屋架節(jié)點(diǎn)板上，腹桿與弦桿以及腹桿與腹桿之間的間隙應(yīng)不小于（20mr）7、屋架上弦桿為壓桿，其承載能力由（整體穩(wěn)定）控制；下弦桿為拉桿，其截面尺寸由（強(qiáng)度） 確定。8、根據(jù)吊車梁所受荷載作用，對(duì)于吊車額定起重量QW30,跨度I <6m工作級(jí)別為AIA5

9、的 吊車梁，宜采用（加強(qiáng)上翼緣）的辦法，用來承受吊車的橫向水平力。三、簡答題（共 20分）1、簡述輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)中支撐和剛性系桿的布置原則（8分）答:上弦橫向水平支撐的間距不宜超過60m當(dāng)房屋縱向長度較大時(shí)，應(yīng)在房屋長度中間再加設(shè) 置橫向水平支撐。布置在房屋兩端或在溫度縫區(qū)段的兩端的第一柱間或第二柱間。下弦橫向水平支撐的布置。以下幾種情況下都需設(shè)置下弦橫向水平支撐:屋架跨度不小于18m 時(shí)；屋架跨度小于18m但屋架下弦設(shè)有懸掛吊車時(shí)；廠房內(nèi)設(shè)有噸位較大的橋式吊車或其它振 動(dòng)設(shè)備時(shí)；山墻抗風(fēng)柱支撐與屋架下弦時(shí)。下弦橫向水平支撐應(yīng)與上弦橫向水平支撐布置在同一 柱間。下弦縱向水平支撐的布置。當(dāng)房屋

10、內(nèi)設(shè)有中級(jí)工作制吊車或噸位較大的中、輕級(jí)工作制吊車 時(shí)；房屋內(nèi)設(shè)有大型振動(dòng)設(shè)備時(shí)；屋架下弦設(shè)有縱向或橫向吊軌時(shí)；房屋較大、跨度較大、空間 剛度要求較高時(shí)。下弦縱向水平支撐應(yīng)設(shè)置在屋架下弦端節(jié)間內(nèi)，與下弦橫向水平支撐組成封閉 的支撐體系。垂直支撐布置。對(duì)于梯形物價(jià)和平行弦屋架，當(dāng)屋架跨度不大于3om寸，應(yīng)在屋架跨中和兩 端的豎桿平面內(nèi)各布置一道豎向支撐；當(dāng)屋架跨度大于3om寸，在無天窗的情況下，應(yīng)在屋架跨 度1/3處豎桿平面內(nèi)和屋架兩端各布置一道豎向支撐，在有天窗時(shí)，豎向支撐可布置在天窗架下 的屋架豎桿平面內(nèi)。三角形屋架當(dāng)跨度不大于18m寸，應(yīng)在屋架中間布置一道豎向支撐，當(dāng)跨度 大于18m寸，應(yīng)

11、按具體情況布置兩道豎向支撐。剛性系桿布置。在屋架支座節(jié)點(diǎn)處和上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置通長的剛性系桿；當(dāng)屋架橫向支撐設(shè) 在廠房兩端或溫度縫區(qū)段的第二開間時(shí)，則在支承節(jié)點(diǎn)與第一榀屋架之間應(yīng)設(shè)置剛性系桿。其余 可采用柔性或剛性系桿。2、為何冷彎薄壁構(gòu)件在其強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算公式中截面特性以有效截面為準(zhǔn)(6 分)答：因?yàn)槔鋸澅”跇?gòu)件允許辦件受壓屈曲并利用其屈曲后強(qiáng)度。因此，在其強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算公 式中截面特性一殳以有效截面為準(zhǔn)。3、簡述D值法的計(jì)算步驟(6 分)答:計(jì)算各柱側(cè)移岡寸度D值(2)計(jì)算各柱剪力(3)計(jì)算各柱反彎點(diǎn)高度比(4)計(jì)算各柱端彎矩1、軸心受壓柱，軸心壓力設(shè)計(jì)值(包括自重)為3000kN兩

12、端鉸接。鋼材為Q235鋼，要求確 定底板尺寸B及靴梁高度h0已知：基礎(chǔ)混凝土局部承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=8N/m底板單個(gè)錨栓孔 面積 Ao=594mn;靴t梁厚度 14mn，與柱焊接角焊縫 hf=10mmwf=160N/mm (15分)解：B2>N/fc+(A0x 2)=376188用得 B=613.3m取 B=620mm.靴梁計(jì)算：靴梁受到的均布反力：q=2.42x1N/mm靴梁與柱焊接處彎矩、剪力為最大，此時(shí)，M=2.72xYN?mm V=363x1n根據(jù)靴梁與柱的焊縫連接，需要靴梁的高度h為：680mmI(r=25.2mm T=27.1N/nmm(rzs=37N/rrim1.1f=23

13、6.5N/rTim經(jīng)驗(yàn)算，靴梁強(qiáng)度滿足要求，所以靴梁高度為680mm2352、一工字形組合截面鋼梁，其尺寸和受力如圖所示。已知其腹板的高厚比h/tw>170 fy , 為f呆證腹板勺局部穩(wěn)定，請(qǐng)?jiān)谥ё鵄 B處及其之間梁段內(nèi)布置加勁肋。（15分）解 在如圖P力作用下，梁的彎矩圖在支座A B間皆為負(fù)彎矩，即工字形梁的下翼緣受壓，上翼170帶y ,因而需要設(shè)置橫向力0勁肋。其橫向加勁肋的艱巨,緣受拉。由于腹板的高厚比ho/t w>f由于題目未給出其它條件，故按一般構(gòu)造要求取a=2h0其縱向力卩勁肋則應(yīng)設(shè)在距受壓的下翼緣 （1/41/5） ho處，如口下圖所示。在橫向和縱向加勁肋相接處，橫

14、向加勁肋連續(xù)，切斷縱向加 勁肋。1、（10 分）完成下列鉸接柱腳的立面圖和平面圖一、填空題（每空2分，共計(jì)20分）1、鋼屋架中的桿件一般是由雙角鋼組成，為使兩個(gè)角鋼組成的桿件起整體作用，應(yīng)設(shè)置（墊板2、屋架上弦桿為壓桿，其承載I功由穩(wěn)急定）控制；下玄桿為拉桿，其截面尺寸由強(qiáng)度）確定。3、梯形鋼屋架，除端腹桿以外的一般復(fù)桿，在屋架平面內(nèi)的計(jì)算長度Lox=（0.8） L，在屋架平 面外的計(jì)算長度Loy=（1.0） L，其中L為桿件的幾何長度。4、吊車梁承受橋式吊車產(chǎn)生的三個(gè)方向荷載作用，即（吊車的豎向荷載P,橫向水平荷載T，縱 向水平荷載TL5、育詠受壓力的系桿是（剛性）系桿，只胃券受拉力而不胃詠

15、受壓力的系桿是（柔性）系桿。二、選擇題洪20分）1十字交叉形柱間支撐，采用單角鋼且兩桿在交叉點(diǎn)不中斷，支撐兩端節(jié)點(diǎn)中心間距（交叉點(diǎn)不 作為節(jié)點(diǎn)）為L.,按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)，支撐平面外的計(jì)算長度應(yīng)為下列何項(xiàng)所示？（ 1.0L）2、梯屋架的端斜桿和受較大節(jié)間荷載乍用的屋架上玄桿的合理截面形式是兩個(gè) 不等肢角鋼長 肢相連）。3、屋架上弦橫向水平支撐之間的距離不宜大于（60巾。4、門式剛架的柱腳，當(dāng)有橋式吊車或?qū)軅?cè)向?qū)冗^弱時(shí)，貝則應(yīng)采用（岡接）柱腳5、當(dāng)采用壓型鋼板輕型屋面時(shí),屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面積計(jì)算）應(yīng)取（0.5kN /吊）;對(duì)受荷水平投影面積超過60rm的剛架結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)采用的

16、豎向均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取0. 3kN/rn）。6、當(dāng)實(shí)腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時(shí)，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置（隅撐）7、當(dāng)檁條跨度大于4m寸，應(yīng)在檁條間二分點(diǎn)）位置設(shè)置拉條。當(dāng)檁條跨度大6m寸，應(yīng)在檁條 跨度 （三分點(diǎn)）分點(diǎn)位置各設(shè)置一道拉條。8、實(shí)腹式檁條可通過（檁托）與剛架斜梁連接。三、簡答題（共20分）1、試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。（6 分）答：作用：承受山墻傳來的風(fēng)荷載等。布置要求：上弦橫向水平支撐的間距不宜超過60m當(dāng)房 屋縱向長度較大時(shí)，應(yīng)在房屋長度中間再加設(shè)置橫向水平支撐。2、簡述輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)中屋面檁條中的拉條布置原則（8 分）答:當(dāng)檁條跨度大于4m寸，應(yīng)在檁條跨中位

17、置設(shè)置拉條。當(dāng)檁條跨度大于6m寸，應(yīng)在檁條跨度 三分點(diǎn)處各設(shè)置一道拉條。3、舉出兩種常見的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基本形式，并簡述其特點(diǎn)（6 分）答：答：肋環(huán)形球面網(wǎng)殼：每個(gè)節(jié)點(diǎn)只匯交四根桿件，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單。整體岡度差。適合于中、 小跨度。施威德勒型球面網(wǎng)殼：在肋環(huán)形基礎(chǔ)上in斜桿而組成。它大大提高了網(wǎng)殼的岡度，提高了抵抗非 對(duì)稱荷載的能力。它適合于大、中跨度。四、計(jì)算題1、圖示梯形屋架由Q235岡材制作。已知斜腹桿AB所受拉力為150kN幾可長度L=3400mm桿牛 采用2 L50X5角鋼，其截面面積A=9.6cfp繞<,y軸的回轉(zhuǎn)半徑分別為ix=1.53cmiy=2.38cm 設(shè)計(jì)強(qiáng)度f=215N

18、/mm入=350試確定在此條件下AB桿是否能夠滿足要求。（15分）解：強(qiáng)度要求：c=156.3N/mm2<f=215N/mm2長®比要求：lox=2720mmloy=3400mm入 x=177.8<R=350入 y=142.8<R=350強(qiáng)度、剛度都滿足要求2、已知一雙軸對(duì)稱焊接工字形簡支梁，其復(fù)板截面尺寸為1280mm0m,翼緣截面尺寸為340mmx 14mm突緣支座i勁肋截面尺寸為170mm x 16，計(jì)算出支座反力R=770kN設(shè)計(jì)值），鋼材 為Q235其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm驗(yàn)算突緣支座加勁肋的整體穩(wěn)定性。（15分）'23515tw |-f解：

19、計(jì)算支撐加勁肋整體穩(wěn)定性時(shí)，面積包括兩側(cè)圍內(nèi)腹板。對(duì)于本題僅右側(cè)范圍m此時(shí):A=170x16+150x1©=設(shè)2水平對(duì)稱軸為 6.55Xl0nIx=（l/A）"=39.4mmXx=S x=32.5T型截面屬類，查表得鼻&87N/（|A）=205.7Nmmi5N/mm所以整體穩(wěn)定滿足要求1、根據(jù)吊車梁所受荷載作用，對(duì)于吊車額定起重量330t, 跨度 l W6m工作級(jí)別為AIA5的 吊車梁，可采用（加強(qiáng)上翼緣）的辦法，用來承受吊車的橫向水平力。當(dāng)?shù)踯囶~定起重量和吊 車梁跨度再大時(shí)，常在吊車梁的上翼緣平面內(nèi)設(shè)置（制動(dòng)梁）或（制動(dòng)桁架），用以承受橫向 水平荷載。2、謝吊車梁

20、時(shí)，對(duì)于勾造細(xì)部應(yīng)盡可t施用疲勞強(qiáng)度高的連接型式，例如吊車梁腹板與上翼緣 的連接應(yīng)采用（焊透勺K形）焊縫。3、屋架上弦橫向水平支撐之間的距離不宜大于（60巾。4、桁架弦桿在桁架平面外的計(jì)算長度應(yīng)取（桿件側(cè)向支撐點(diǎn)）之間的距離。5、育詠受壓力的系桿是（剛性）系桿，只胃券受拉力而不胃詠受壓力的系桿是（柔性）系桿。6、普通鋼屋架的受壓桿件中，兩個(gè)側(cè)向固定點(diǎn)之間的墊板數(shù)不宜少于（2 ）個(gè)。7、在設(shè)置柱間支撐的開間，應(yīng)同時(shí)設(shè)置（屋蓋橫向支撐），以構(gòu)成幾何不變體系。1、當(dāng)采用壓型鋼板輕型屋面時(shí),屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面積計(jì)算）應(yīng)?。?.5kN /吊）；對(duì)受荷水平投影面積超過60m的剛架結(jié)構(gòu)

21、，計(jì)算時(shí)采用的豎向均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可?。?. 3kF/m）。2、梯形鋼屋架受壓桿件.其合理截面形式，應(yīng)使所選截面盡量滿足（等穩(wěn)定）的要求。3、梯形鋼屋架節(jié)點(diǎn)板的厚度，是根據(jù)（腹桿中的最大內(nèi)力）來選定的。4、槽鋼檁條的每一端一般用下列哪一項(xiàng)連于預(yù)先焊在屋架上弦的短角鋼上（兩個(gè)普通螺栓）o5、屋架下弦縱向水平支撐一般布置在屋架的（下弦端節(jié)間）。6、當(dāng)實(shí)腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時(shí)，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置（拉桿）7、實(shí)腹式檁條可通過（檁托）與剛架斜梁連接。8、梯形屋架下弦桿常用截面形式是兩個(gè)（不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向上）。9、屋架設(shè)計(jì)中，積灰荷載應(yīng)與（屋面活荷載和雪荷載兩者中的較大值）同時(shí)考慮。1

22、、為什么上弦桿采用不等邊角鋼短肢相并的T型截面為什么支座斜腹桿采用不等邊角鋼長肢相并的T型截面。（6 分）答:為了使兩個(gè)主軸的回轉(zhuǎn)半徑與桿件在屋架平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長度相配合，而使兩個(gè)方向 的長細(xì)比接近，以達(dá)到用料經(jīng)濟(jì)、連接方便，且具有較大的承載能力和抗彎剛度。2、簡述單層門式剛架結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有的特點(diǎn)（8 分）答: （1）質(zhì)量輕（2）工業(yè)化程度高，施工周期短（3）綜合經(jīng)濟(jì)效益高（4）柱網(wǎng)布置比較靈活3、舉出兩種常見的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基本形式，并簡述其特點(diǎn)（6 分）答:肋環(huán)形球面網(wǎng)殼：每個(gè)節(jié)點(diǎn)只匯交四根桿件，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單。整體剛度差。適合于中、小跨 度o施威德勒型球面網(wǎng)殼：在肋環(huán)形基礎(chǔ)上力n斜桿而組成。它大大提高了網(wǎng)殼的岡寸度，提高了抵 抗非對(duì)稱荷載的能力。它適合于大、中跨度。