钢结构设计知识点

1、文档编码 : CR4G4F8Q9E5 HG1Q8E1W4E1 ZK6A6X5C5T6学习好资料 欢迎下载 1,门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（12018）,在雨水较多的地区取其中的较大值； 2,在设置柱间支撑的开间,应同时设置（屋盖横向支撑）,以构成几何不变体系； 3,当端部支撑设在端部其次个开间时,在第一个开间的相应位置应设置（ 刚性 ）系杆； 4,冷弯薄壁构件设计时,为了节约钢材,答应板件（受压屈曲, ）,并利用其（屈曲后强度） 强度进行设计； 5,当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必需在受压翼缘两侧布置（ 隅撑 ） 6,螺栓排列应符合构造要求,通常螺栓端距不应小于（ 2 ）倍螺栓孔径,两排螺

2、栓之间的最小 距离为（3）倍螺栓直径； 7,垂直于屋面坡度放置的檩条,按（双向受弯）构件设计运算； 8,屋架节点板上,腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm）；1,梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式,应使所选截面尽量中意（等稳固）的要求； 2,一般钢屋架的受压杆件中,两个侧向固定点之间（垫板数不宜少于两个）； 3,梯形钢屋架节点板的厚度,是依据（腹杆中的最大内力）来选定的； 4,槽钢檩条的每一端一般用以下哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢檩托上（两个一般螺栓）； 5,如轻型钢屋架上弦杆的节间距为 L,其平面外运算长度应取 侧向支撑点间距 ； 6,屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的

3、（下弦端节间）； 7,屋盖中设置的刚性系杆（可以受压）； 8,某房屋屋架间距为 6m,屋架跨度为 24m,柱顶高度 24m；房屋内无托架,业务较大振动设备,且房屋运算中未考虑工作空间时,可在屋盖支撑中部设置（ C 纵向支撑）； 9,梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（C不等肢角 钢 长肢相连）； 10,屋架设计中,积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑； 1, 试述屋面支撑的种类及作用；（8分） 答：种类：上弦横向水平支撑,下弦横向水平支撑,下弦纵向水平支撑,竖向支撑,系杆 作用：1,保证屋盖结构的几何稳固性 2,保证屋盖结构的空间刚度和整体

4、性 3,为受压弦杆供应 侧向支撑点4,承担和传递纵向水平力 5,保证结构在安装和架设过程中的稳固性 2,试述空间杆 系有限元法的基本假定；（6分）答：1 网架的节点为空间铰接节点,杆件只承担轴力； 2 结构材料为完全弹性,在荷载作用下网架变形很小,符合小变形理论； 3,举出两种常见的网 架结构的基本形式,并简述其特点；（6 分） 答：平面桁架系网架：此类网架上下弦杆长度相等,上下弦杆与腹杆位于同一垂直平面内；一般 情形下竖杆受压,斜杆受拉；斜腹杆与弦杆夹角宜在 4060之间； 四角锥体系网架：四角锥体系网架是由如干倒置的四角锥按确定规律组成；网架上下弦平面均为 方形网格,下弦节点均在上弦网格形

5、心的投影线上,与上弦网格四个节点用斜腹杆相连；通过改 变上下弦的位置,方向,并适当地抽去一些弦杆和腹杆,可得到各种形式的四角锥网架； 四,作图题（10分） 1,完成以下梁柱铰接和刚接连接 第 1 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 梁 柱 铰 接 ： 梁 柱 刚 接 ： 四,运算题（20分） 1,如以下图,一梁柱刚接节点,钢材均为 Q23,5 梁截面尺寸如以下图；其翼缘经焊透的对接焊 缝与柱相连（焊接时未用引弧板）,腹板通过及摩擦型高强螺栓 M20和角钢连接于柱. 运算时 可 假定翼缘焊缝与腹板螺栓孔在同一截面, 该截面弯矩与剪力设计值分别为 100kNm和 42kN；焊 缝抗拉,抗压和抗弯

6、强度设计值均为 215kn/m,m抗剪强度设计值为 125kN/m,m螺栓预应力为 155k,N 抗滑移系数为 ；试验算翼缘焊缝的连接是否中意强度要求 试验算腹板螺栓的连接是否满意强度要求 解：（1）翼缘焊缝及腹板螺栓受力： Mw 腹板分担的弯距按 MI w运算,剪力全部由腹板承担； I 4 梁截面惯性矩：I=21609cm 梁腹板惯性矩：I w=3544cm 梁腹板 连接处弯矩为：Mwm 梁翼缘连接处 弯矩为：M1m（2）验算翼缘焊缝强度 翼缘分担的弯矩由上下两条焊缝受拉或受压来承担 第 2 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 一侧翼缘焊缝所承担的轴力为： kN =94.52N/mmf=2

7、15N/mm 翼缘焊缝强度中意要求； （3）验算腹板高强螺栓强度 10.9 级,M20高强螺栓,预应力 P=155k,N该高强螺栓的抗滑移系数a. b. 高强螺栓受力 V=42k,NkNm验算高强螺栓的强度 扭矩产生的螺栓中的最大水平剪力值为：Nx=54667N 剪力产生的每个螺栓的剪力为：Ny因此一个螺栓承担的最大剪力为 一个高强螺栓的抗剪承担力：Nv f 此处角钢为单面连接,承担才能需乘系数 ,所以此处每个高强螺栓实际承 载力为 62.776x0.85=53.4,kN略小于单个螺栓所受到的最大剪力,担忧全； 1,拉条的作用 防止 是檩（条侧向变形和扭转并且供应 x 轴方向的中间支点 ）；

8、2,实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接,设置檩托的目的是（为了阻挡檩条端部截面的扭转, 以增强其整体稳固性）； 3,屋架的中心竖杆常和垂直支撑相连,一般做成十字形截面,这时它的运 算长度是（）；4,设计吊车梁时,对于构造细部应尽可能选用疲乏强度高的连接型式,例如吊车梁腹板与上翼缘 的连接应接受（焊透的K 形）焊缝； 5,钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成,为使两个角钢组成的杆件起整体作用,应设置（垫板 ）； 6,屋盖支撑可以分为（上弦横向水平支撑 ,下弦横向水平支撑,下弦纵向水平支撑,垂直支撑, 系杆）五类； 1,门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（ 12018）,在雨水较多的地区取其中的较大值； 2

9、,在设置柱间支撑的开间,应同时设置（屋盖横向支撑）,以构成几何不变体系； 3,当端部支撑设在端部其次个开间时,在第一个开间的相应位置应设置（ 刚性）系杆； 4,螺栓排列应符合构造要求,通常螺栓端距不应小于（2）倍螺栓孔径,两排螺栓之间的最小距 离为（3）倍螺栓直径； 5,梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（不等边角钢短边相连,短边尖向 上）；6,屋架节点板上,腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm）；7,屋架上弦杆为压杆,其承载才能由（整体稳固）把握；下弦杆为拉杆,其截面尺寸由（强度） 确定； 8,依据吊车梁所受荷载作用,对于吊车额定起重量 Q30,t 跨度 l6m,工作级别为 A

10、lA5 的 吊车梁,宜接受（加强上翼缘）的方法,用来承担吊车的横向水平力； 三,简答题（共 20 分） 1,简述轻型门式钢架结构中支撑和刚性 系杆的布置原就（8 分） 答：上弦横向水平支撑的间距不宜超过 60m；当房屋纵向长度较大时,应在房屋长度中间再加设 置横向水平支撑；布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或其次柱间； 下弦横向水平 支撑的布置；以下几种情形下都需设置下弦横向水平支撑：屋架跨度不小于 18m 时；屋架跨度小于 18m,但屋架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它振 动设备时；山墙抗风柱支撑与屋架下弦时；下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一 柱

11、间； 下弦纵向水平支撑的布置；当房屋内设有中级工作制吊车或吨位较大的中,轻级工作制吊车 时；房屋内设有大型振动设备时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；房屋较大,跨度较大,空间 刚度要求较高时；下弦纵向水平支撑应设置在屋架下弦端节间内,与下弦横向水平支撑组成封闭 第 3 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 的支撑体系； 垂直支撑布置；对于梯形物价和平行弦屋架,当屋架跨度不大于 30m时,应在屋架跨中和 两端的竖杆平面内各布置一道竖向支撑；当屋架跨度大于 30m时,在无天窗的情形下,应在屋 架跨 度 l/3 处竖杆平面内和屋架两端各布置一道竖向支撑,在有天窗时,竖向支撑可布置在天 窗架下 的屋架竖

12、杆平面内；三角形屋架当跨度不大于 18m时,应在屋架中间布置一道竖向支 撑,当跨度 大于 18m时,应按详细情形布置两道竖向支撑； 刚性系杆布置；在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长的刚性系杆；当屋架横向支撑设 在厂房两端或温度缝区段的其次开间时,就在支承节点与第一榀屋架之间应设置刚性系杆；其余 可接受柔性或刚性系杆； 2,为何 冷弯薄壁构件在其强度和稳固性运算公式中截面特性以有效截面为准（6 分） 答：由于冷弯薄壁构件答应办件受压屈曲并利用其屈曲后强度；因此,在其强度和稳固性运算公 式中截面特性一般以有效截面为准； 3,简述 D值法的运算步骤（6 分） 答：1 运算各柱侧移刚度 D值2

13、运算各柱剪力3 运算各柱反弯点高度比4 运算各柱端弯矩 1,轴心受压柱,轴心压力设计值（包括自重）为 3000kN,两端铰接；钢材为 Q235钢,要求确定底板尺寸 B 及靴梁高度 h；已知：基础混凝土局部承压强度设计值 , 底板单个锚栓孔 面积 A0=594mm,靴梁厚度 14mm,与柱焊接角焊缝 hf=10mm,ff=160N/mm；（15分） 2 2 w 2解：B N/fc+A0 x 2=376188m,得 m m 取 m B=620mm. 靴梁运算：靴梁受到的均布反力：1 30N/mm 靴梁与柱焊接处弯矩,剪力为最大,此时,0N.mm,V=363x10N 依据靴梁与柱的焊缝连接,需要靴梁

14、的高度 h为：3680mm；2 2 2 2 zs=37N/mm 体会算,靴梁强度中意要求,所以靴梁高度为 680m；m第 4 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 235 2,一工字形组合截面钢梁,其尺寸和受力如以下图；已知其腹板的高厚比 h0/t w170 f y , 为保证腹板的局部稳固,请在支座 A,B 处及其之间梁段内布置加劲肋；（15 分） 解：在如图 P力作用下,梁的弯矩图在支座 A,B间皆为负弯矩,即工字形梁的下翼缘受压,上 翼 170 235 缘受拉；由于腹板的高厚比 h0/t w f y , 因而需要设置横向加劲肋；其横向加劲肋的艰难, 由于题目未给出其它条件,故可按一般构造

15、要求取 a=2h0其 ; 纵向加劲肋就应设在距受压的下翼 缘 （1415）h0 处,如下图所示；在横向和纵向加劲肋相接处,横向加劲肋连续,切断纵向加 劲肋； 1,（10 分）完成以下铰接柱脚的立面图和平面图 第 5 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 一,填空题（每空 2 分,共计 20 分） 1,钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成,为使两个角钢组成的杆件起整体作用,应设置（垫板 2,屋架上弦杆为压杆,其承载才能由（稳固）把握；下弦杆为拉杆,其截面尺寸由（强度）确定； 3,梯形钢屋架,除端腹杆以外的一般腹杆,在屋架平面内的运算长度 Lox=（）L,在屋架平 面外 的运算长度 Loy=（）L,其

16、中 L 为杆件的几何长度； 4,吊车梁承担桥式吊车产生的三个方向荷 载作用,即（吊车的竖向荷载 P,横向水平荷载 T,纵 向水平荷载 TL 5,能承担压力的系杆是（刚性）系杆,只能承担拉力而不能承担压力的系杆是（柔性 ）系杆； 二,挑选题（共 20分） 1 十字交叉形柱间支撑,接受单角钢且两杆在交叉点不中断,支撑两端节点中心间距（交叉点不 作为节点）为 L., 按拉杆设计时,支撑平面外的运算长度应为以下何项所示？（ ） 2,梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（不等肢角钢长 肢相连）； 3,屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（60m）；4,门式刚架的柱脚,当

17、有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时,就应接受（刚接）柱脚 5,当接受压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载的标准值 按水平投影面积运算 应取（05kNm）；对受荷水平投影面积超过 60m的刚架结构,运算时接受的竖向均布活荷载标准值可取 （03kNm）； 6,当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必需在受压翼缘两侧布置（隅撑） 2 2 7,当檩条跨度大于 4m时,应在檩条间（二分点）位置设置拉条；当檩条跨度大 6m时,应在檩 2 条 跨度（三分点）分点位置各设置一道拉条； 8,实腹式檩条可通过（檩托）与刚架斜梁连接； 三,简答题（共 20 分） 1,试述上弦横向水平支撑的作用及 布置要求；（6 分） 答：

18、作用：承担山墙传来的风荷载等；布置要求：上弦横向水平支撑的间距不宜超过 60m；当房 屋纵向长度较大时,应在房屋长度中间再加设置横向水平支撑； 2,简述轻型门式钢架结构中屋 面檩条中的拉条布置原就（8 分） 答：当檩条跨度大于 4m时,应在檩条跨中位置设置拉条；当檩条跨度大于 6m时,应在檩条跨度 第 6 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 三分点处各设置一道拉条； 3,举出两种常见的网壳结构的基本形式,并简述其特点（6 分） 答：答：肋环形球面网壳：每个节点只汇交四根杆件,节点构造简洁；整体刚度差；适合于中, 小跨度； 施威德勒型球面网壳：在肋环形基础上加斜杆而组成；它大大提高了网壳的刚度

19、,提高了抗击非 对称荷载的才能；它适合于大,中跨度； 四,运算题 1,图示梯形屋架由 Q235钢材制作；已知斜腹杆 AB所受拉力为 150kN,几何长度 L=3400m,m杆件 接受 2L50X5角钢,其截面面积 m,绕x,y 轴的回转半径分别为 m,m, 设计强度 f=215N/m,m =350,试确定在此条件下 AB杆是否能够中意要求；（15 分） 2解：强度要求：156.3N/mm2f=215N/mm2 长细比要求：lox=2720mm loy=3400mm =350 =350强度,刚度都中意要求 2,已知一双轴对称焊接工字形简支梁,其腹板截面尺寸为 1280mxm10m,m翼缘截面尺寸

20、为 340mmx 14m,m 突缘支座加劲肋截面尺寸为 170mm x 16,m计m算出支座反力 R=770k（N设计值）,钢材 2为 Q23,5其强度设计值 f=215N/m,m验算突缘支座加劲肋的整体稳固性；（15 分） 第 7 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 235 15t w 解：运算支撑加劲肋整体稳固性时,面积包括f y两侧 范各 围内腹板；对于此题 15仅x1右0 侧 =15范0m围2 6 4 m；此 时：A=170 x16+150 x10,=设 42水 20平m对 m 称x轴：I为 xxm10m1/2 I x=Ix/A x=l0/I xT型截面属 C类,查表得N/N/fm=

21、2m15N/mm 2所以整体稳固中意要求 1,依据吊车梁所受荷载作用,对于吊车额定起重量 Q30t,跨度 l6m,工作级别为 AlA5的 吊车梁,可接受（加强上翼缘）的方法,用来承担吊车的横向水平力；当吊车额定起重量和吊 车梁跨度再大时,常在吊车梁的上翼缘平面内设置（制动梁）或（制动桁架）,用以承担横向 水平荷载； 2,设计吊车梁时,对于构造细部应尽可能选用疲乏强度高的连接型式,例如吊车梁腹板与上翼缘 的连接应接受（焊透的 K形）焊缝； 3,屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（60m）；4,桁架弦杆在桁架平面外的运算长度应取（杆件侧向支撑点）之间的距离； 5,能承担压力的系杆是（刚性）系杆

22、,只能承担拉力而不能承担压力的系杆是（柔性）系杆； 6,一般钢屋架的受压杆件中,两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于（2 ）个； 7,在设置柱间支撑的开间,应同时设置（屋盖横向支撑）,以构成几何不变体系； 1,当接受压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载的标准值 按水平投影面积运算 应取（05kNm）；对受荷水平投影面积超过 60m的刚架结构,运算时接受的竖向均布活荷载标准值可取 （03kNm）； 2,梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式,应使所选截面尽量中意（等稳固）的要求； 3,梯形钢屋架节点板的厚度,是依据（腹杆中的最大内力）来选定的； 4,槽钢檩条的每一端一般用以下哪一项连于预先焊在屋架上弦

23、的短角钢上（两个一般螺栓 ）； 5,屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（下弦端节间）； 6,当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必需在受压翼缘两侧布置（拉杆） 7,实腹式檩条可通过（檩托）与刚架斜梁连接； 8,梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（不等边角钢短边相连,短边尖向上）； 9,屋架设计中,积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑； 1,为什么上弦杆接受不等边角钢短肢相并的 T 型截面 为什么支座斜腹杆接受不等边角钢长肢相并的 T型截面；（6分） 答：为了使两个主轴的回转半径与杆件在屋架平面内和平面外的运算长度相协作,而使两个方向 的长细比接近,以达到用料经济,连接便利,且具有较大的承载才能和抗弯刚度； 2,简述单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具有的特点（8 分） 答：1 质量轻2 工业化程度高,施工周期短3综合经济效益高4 柱网布置比较灵敏 3,举出两种常见的网壳结构的基本形式,并简述其特点（6 分） 答：肋环形球面网壳：每个节点只汇交四根杆件,节点构造简洁；整体刚度差；适合于中,小跨 度；施威德勒型球面网壳：