鋼結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題

《鋼結(jié)構(gòu)》復(fù)習(xí)題一、填空題.鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)耐腐蝕性差、耐熱但不耐火、在低溫下可能發(fā)生脆性斷裂。.鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在大跨度結(jié)構(gòu)、重型廠房結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)。.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞經(jīng)歷三個(gè)階段是裂紋的形成、裂縫的緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂。.鋼材的可焊性是指在一定的焊接工藝和結(jié)構(gòu)條件下，不因焊接二對(duì)鋼材材性產(chǎn)生較大的有害影響。.鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。6、鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)度高、重量輕、塑性、韌性好、材質(zhì)均勻，工作可靠性高、適于機(jī)械化加工，工業(yè)化生產(chǎn)程度高。7、鋼結(jié)構(gòu)的連接計(jì)算有對(duì)接焊縫、角焊縫、普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓等8、鋼結(jié)構(gòu)最適合于跨度大、高聳、重型、受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。9、鋼結(jié)構(gòu)中的軸心受壓構(gòu)件剛度計(jì)算要求是指構(gòu)件長細(xì)比不超過容許長細(xì)比，即X<lx]10、鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。二、簡答題.支撐系統(tǒng)有什么作用？他主要指哪些方面的計(jì)算？答：支撐構(gòu)件，一般說來，屬次要構(gòu)件。但支撐系統(tǒng)的合理布置與設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)建筑物的整體作用的發(fā)揮、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件穩(wěn)定性的保證以及安裝架設(shè)的安全與方便等都起著重要作用。大部分支撐構(gòu)件都可按最大長細(xì)比要求進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，但有一些支撐構(gòu)件如柱間支撐和廠房端部傳遞山墻風(fēng)荷載的屋架橫向支撐等都應(yīng)按內(nèi)力確定截面，同時(shí)還應(yīng)滿主構(gòu)件和最小尺寸要求。止匕外，凡使框架成為強(qiáng)支撐框架的支撐架還必須具有足夠的側(cè)傾剛度，其支撐桿的截面也需經(jīng)計(jì)算確定。.試簡述設(shè)計(jì)普通鋼屋架應(yīng)主要遵循什么步驟？答：設(shè)計(jì)普通鋼屋架主要遵循如下步驟：1）根據(jù)房屋用途、跨度和采用的屋面材料，選定屋架的形式為屋面坡度較平的梯形屋架、人字形平行弦屋架或?yàn)槲菝嫫露容^大的三角形屋架，以及與支柱鉸接或剛接。同時(shí)，還應(yīng)確定屋架中腹桿體系的布置形式。2）選定屋蓋體系及其支撐布置，如采用有檁屋蓋還是無檁屋蓋、屋架間距應(yīng)取多大，設(shè)置哪些支撐、如何設(shè)置等。3）進(jìn)行屋架的具體設(shè)計(jì)，包括：①屋架幾何尺寸及所有桿件的幾何長度的確定；②荷載計(jì)算；③內(nèi)力分析及組合；④桿件截面設(shè)計(jì)；⑤雙角鋼桿件的兩角鋼間填板尺寸及數(shù)量的確定；⑥節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；⑦繪制施工詳圖。3、試回答實(shí)腹式普通型鋼檁條設(shè)計(jì)?？刹贿M(jìn)行整體穩(wěn)定計(jì)算的條件是什么？答：（1）按常規(guī)設(shè)置有拉條的檁條（2）未設(shè)置拉條，按跨度l<5m而糙口朝向屋脊的槽鋼檁條或翼緣趾部朝向屋脊的角檁條。4、試簡述屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟和原則？答：（1）布置桁架桿件時(shí)，原則上應(yīng)使桿件形心線與桁架幾何軸心重合，以免桿件偏心受力；（2）很據(jù)已畫出的桿件軸線，按一定比例畫出各桿件的角輪廓線（表示角鋼外伸邊厚度的線可部按比例，僅示意畫出）；（3）根據(jù)事先計(jì)算好的各腹桿與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫（包括角鋼肢背和肢尖兩者）尺寸，進(jìn)行1焊縫布置并繪于圖上，而后定出節(jié)點(diǎn)板的外形（當(dāng)為非焊接節(jié)點(diǎn)時(shí)，同樣，根據(jù)已計(jì)算出的各腹桿與節(jié)點(diǎn)板的螺栓數(shù)目，進(jìn)行螺栓排列后定出節(jié)點(diǎn)板外形）（4）很據(jù)已有節(jié)點(diǎn)板的尺寸布置弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫；（5）繪制節(jié)點(diǎn)大樣（比例尺為1/5-1/10），確定每一節(jié)點(diǎn)上都需表明的尺寸，為今后繪制施工詳圖時(shí)提供必要的數(shù)據(jù)（對(duì)簡單的節(jié)點(diǎn)，可部繪大樣，而由計(jì)算得到所需尺寸）。三、計(jì)算題1.圖1所示為承受軸力的角鋼構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)角焊縫連接。構(gòu)件重心至角鋼背的距離［=38.2mm。鋼材為Q235-B鋼，手工焊，E43型焊條。構(gòu)件承受由靜力荷載產(chǎn)生的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=1100kN。三面圍焊。試設(shè)計(jì)此焊縫連接。圖1解：為使構(gòu)件重心線通過焊縫的形心，應(yīng)按下列步驟求解。一、 角焊縫的焊腳尺寸hf最大h<t-（1~2）mm=10-2=8mm（角鋼趾部與端部）最小h>1.5%:t=1.5v,16=6mm采用h廠8mm，滿足上述要求（見規(guī)范第8.2.7條）二、構(gòu)件端部正面角焊縫所能承受的力角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f;=160N/mm2（附表1.2）角鋼背部側(cè)面角焊縫長度對(duì)點(diǎn)2求力矩，由ZM2=0得所需角鋼背部側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度l1<60hf=60x8=480mm,lJ8hf=8x8=64mm，滿足構(gòu)造要求。實(shí)際長度l=l+h=361+8=369mm，用370mm。角鋼趾部側(cè)面角焊縫長度對(duì)點(diǎn)1求力矩，由ZM1=0,得（或N2=N-N1-N3=1100-646.7-306=147.3kN）。所需角鋼趾部側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度l2<60hf=480mm,l2>8hf=64mm，滿足構(gòu)造要求。實(shí)際長度l=l+h=82.2+8=90.2mm，用90mm（或100mm）.驗(yàn)算圖2中所示軸心受拉雙拼接板的連接。已知：鋼材為Q345,采用8.8級(jí)高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接，螺栓直徑M22,構(gòu)件接觸面采用噴砂處理。此連接承受的設(shè)計(jì)荷載為N=1550kN。圖2解:構(gòu)件接觸面抗滑移系數(shù)R=0.50；8.8級(jí)M22螺栓的預(yù)拉力P=150kN，螺栓孔徑取d0=24mm。Q345鋼板強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=295N/mm2。2

一個(gè)螺栓的抗剪承載力螺栓受力鋼板在1-1截面處受力1-1處凈截面面積A=t（b一nd）=2.0x（34一4x2.4）=48.8cm2連接滿足要求。.設(shè)計(jì)某軸心受壓柱的焊接箱形截面尺寸，柱截面無削弱。已知柱高6m，兩端鉸接，承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=6000Kn（包括柱神等構(gòu)造自重），鋼材用Q235-B鋼。圖3解：計(jì)算長度l=l=6m焊接箱形截面構(gòu)件對(duì)X軸和y軸屈曲均屬b類截面一、初選截面假設(shè)長細(xì)比九二30，查表得①=0.936。需要6000X需要6000X1030.936x215x10-2=298.2cm2按表得i=0.39h和i=0.39b。需要b=y需要b=y—0.39=山013mm0.39取b=500mm0x252<982210” =14.9mm， t=16mm500L山L山=513mm0.390.39取h=460mm

w取t=16mm

wt=(A-2bt)/2_(298x22-0x2x500J,5)/0取t=16mm

ww選用的截面尺寸如圖所示。面積A=2x50x1.6-x461.=6c痢7.2慣性矩回轉(zhuǎn)半徑截面深度與柱高度之比=—=—。60012二、截面驗(yàn)算1.剛度和整體穩(wěn)定性口=150，可由X=maxh,X}=30.8，查表得①=0.933=209.3N/mm2=209.3N/mm2<f=215N/mm2,西―0.933x307.2x102.局部穩(wěn)定性翼緣板b50a16°一.17^35-0= =30.3<40—=,4可TOC\o"1-5"\h\zt16 7235腹板h460 2352= =28.8V40—=，4可t16 235因截面無削弱，不必計(jì)算強(qiáng)度。所選截面合適。.圖6.2.1所示某焊接工字形截面簡支板梁的跨度及荷載。跨度L=10.8m側(cè)向支承點(diǎn)的間距l(xiāng)=3.6m1梁承受靜力集中荷載，作用在梁的上翼緣，其中永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值PGK=300kN可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值PQK=500kN梁自重標(biāo)準(zhǔn)值qk=2.7kN/m鋼材Q235-B?F梁的撓度v<L/400由于缺少厚鋼板，采用雙層翼緣板，已知梁截面如圖4所示。要求進(jìn)行梁截面的驗(yàn)算。圖4解：一、截面幾何特性外層翼緣板截?cái)嗪蟮慕孛鎺缀翁匦裕憾?、?nèi)力計(jì)算.荷載的標(biāo)準(zhǔn)值.荷載的設(shè)計(jì)值.最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值TOC\o"1-5"\h\z標(biāo)準(zhǔn)值M=PL+1qL=800x3.6+1x2.7x10.82=2919kNmxkk3 8k 8設(shè)計(jì)值M=PL+1qL=1060x3.6+1x3.24x10.82=3863kNmx38 85.最大剪力設(shè)計(jì)值三、整體穩(wěn)定的驗(yàn)算L=3.6x102=9.5<16故可不必驗(yàn)算。% 380四、抗彎強(qiáng)度的驗(yàn)算M3863x106l= =205.6N/mm2<f=215N/mm2,可yW1.05x17898x103 」xx五、抗剪強(qiáng)度的驗(yàn)算最大剪力發(fā)生在梁端，該處截面只保留內(nèi)層翼緣板，4VS 1077.5X103X6755x103t=-xi= =86.8N/mm2<f=125N/mm2，可It 838204x104x10 vx1w（五）一某簡支鋼梁，跨度l=12m,截面如圖一所示，鋼材為Q235-B鋼，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm2,承受均布靜力荷載設(shè)計(jì)值q=69KN/m.設(shè)梁有足夠的側(cè)向支承，不會(huì)使梁側(cè)扭區(qū)曲，因截面抗彎強(qiáng)度控制。今因鋼板長度不夠，擬對(duì)其腹板在跨度方向離支座為X處設(shè)置工廠焊接的對(duì)接焊縫（如圖一a所示）焊接質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)，手工焊，E43型焊條。試根據(jù)焊縫的強(qiáng)度，求該拼接焊縫的位置X。圖一（a）簡支梁；（b）截面尺寸；（c）彎曲正應(yīng)力圖（六）某三角形鋼屋架的一受拉腹桿，長l=2309mm,軸心拉力的設(shè)計(jì)值N=31.7KN。鋼材用Q235-B鋼，構(gòu)件截面無削弱。試選擇此構(gòu)件的截面。（七）如圖所示，以焊接工字形軸心受壓柱的截面，承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500KN（包括柱的自重）計(jì)算長度l0=7m,l=3.5m,（柱子中點(diǎn)在x方向有一側(cè)向支承）。翼緣鋼板為火焰割邊，每塊翼緣板上設(shè)有兩個(gè)直徑￡=24mm的螺栓孔。鋼板為Q235-B鋼。試驗(yàn)算此柱截面。（八）某焊接工字形等截面簡支梁，跨度l=15m,在支座及跨中三分點(diǎn)處各有一水平側(cè)向支承，截面如圖所示，鋼材Q345鋼，fy=345N/mm2。承受均布永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為12.5KN/m,均布可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為27.5KN/m,均作用在梁的上翼緣板。求此梁的整體穩(wěn)定系數(shù)并驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性。一、 梁截面幾何特性截面面積A=2X30X1.4+110X0.8=172cm2慣性矩I=1/12X（30X112.83-29.2X1103）=349356cm4Ix=2X1/12X1.4X303=6300cm3川石小昔旦:2Ix2x349356「截面模量W= = =6194cm3xh112.8回轉(zhuǎn)半徑i1；fy/A=、6300/172=6.05cm

y梁在側(cè)向支承點(diǎn)間對(duì)弱軸冷的長細(xì)比k=2=割3=82.6Zy6.052="茅=16.7>13(附表1.15)b\o(J需驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性。二、求整體穩(wěn)定系數(shù)處雙軸對(duì)稱焊接工字形梁的整體穩(wěn)定系數(shù)為4320記 Wb=￡b*2235義荻=1.3874320172X112.8 2235義荻=1.387分0―甌不一H94—VU.4X112.8查附表1.16項(xiàng)次8,得自=L20,件=自供o=1?20X1.387=1.664>0.6需用w'b代替pdb=l.07一2坦=1.07一會(huì)普=0.901Y 物 1.664三、梁的最大彎矩及整體穩(wěn)定驗(yàn)算Mx=jX(l.2X12.5+1.4X27.5)X152T