建筑钢结构设计复习题及答案(12页).doc

-1. 建筑钢结构设计复习提纲 钢结构设计原理第九章 单层厂房钢结构1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些(P305、317) 各有什么作用答柱间支撑分为上柱层支撑和下柱层支撑吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成部分承担并传递单层厂房钢结构纵向水平力。柱间支撑作用组成坚强的纵向构架保证单层厂房钢结构的纵向刚度承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等在地震区尚应承受纵向地震作用并将这些力和作用传至基础可作为框架柱在框架平面外的支点减少柱在框架平面外的计算长度屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成屋盖支撑作用保证屋盖形成空间几何不变结构体系增大其空间刚度承受屋盖各种纵向、横向水平荷载如风荷载、吊车制动力、地震力等并将其传至屋架支座为上、下弦杆提供侧向支撑点减小弦杆在屋架平面外的计算长度提高其侧向刚度和稳定性保证屋盖结构安装时的便利和稳定2、屋盖支撑系统应如何布置可能考作图题答参考书P313-315 及 图9.4.33、檩条有哪些结构型式是什么受力构件需要验算哪些项目P317319答结构形式实腹式和桁架式檩条通常是双向弯曲构件需要验算强度、整体稳定、刚度。4、设置檩条拉条有何作用如何设置檩条拉条答作用为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形减小My以及增加抗扭刚度设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度课件如何设置当檩条的跨度46 m时宜设置一道拉条当檩条的跨度为6m以上时应布置两道拉条。屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系或设斜拉条和撑杆。Z形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。当檐口处有圈梁或承重天沟时可只设直拉条并与其连接。5、 压型钢板根据波高的不同有哪些型式分别可应用于哪些方面(P323)答高波板波高>75mm适用于作屋面板中波板波高5075mm适用于作楼面板及中小跨度的屋面板低波板波高<50mm适用于作墙面板6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系(P327)答普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。梯形桁架的腹杆体系有人字式、再分式。7、 在进行梯形屋架设计时为什么要考虑半跨荷载作用答梯形屋架中部某些斜杆可能在全跨荷载时受拉而半跨荷载时受压由拉杆变为压杆为不利受力情况之一。8、 屋架中汇交于节点的拉杆数越多拉杆的线刚度和所受的拉力越大时则产生的约束作用越大压杆在节点处的嵌固程度越大压杆的计算长度越小根据这个原则桁架杆件计算长度如何确定?(P331-332) 此题答案仅供参考答桁架平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆-杆端所连拉杆少本身刚度大则0xl l其他中间腹杆上弦节点所连拉杆少近似铰接或者下弦节点处、下弦受拉且刚度大则00.8xl l 桁架平面外对于腹杆发生屋架外的变形节点板抗弯刚度很小相当于板铰取0 1yl l2. 1l范围内杆件内力改变时则 20 11(0.75 0.25 )yNl lN 斜平面腹杆计算长度 00.9yl l9、 选择屋架杆件截面时应选择壁薄肢宽截面以节省材料画出屋架中常用角钢截面形式并说明其适用位置答P335表9.6.310、 由双角钢组成T形或十字形截面的的杆件为保证两个角钢共同工作在两角钢间每隔一定距离加设填板以使两个角钢有足够的连系填板间距有何要求(P335-336)答填板间距对压杆4dl i对拉杆80dl i在T形截面中i为一个角钢对平行于填板的自身形心轴的回旋半径在十字形截面中i为一个角钢的最小回旋半径11、 屋架节点板厚度如何确定中间节点板厚度与支座节点板厚度有何关系中间节点板厚度与填板厚度有何关系(P336)答节点板的厚度对于梯形普通钢桁架等可按受力最大的腹杆内力确定对于三角形普通钢桁架则按其弦杆最大内力确定在同一榀桁架中所有中间节点板均采用同一种厚度支座节点板由于受力大且很重要厚度比中间的增大2mm中间节点板厚度与填板厚度相等12、 屋架上弦杆有非节点荷载作用应如何设计杆件局部弯矩如何确定答把节间荷载化为节点荷载计算屋架在节点荷载作用下轴力计算节间荷载产生的局部弯矩按压弯构件进行计算13、角钢宜切肢尖不宜切肢背。14、钢结构节点设计时应遵循的基本原则是什么答(P265) 连接节点应有明确的传力路线和可靠的构造保证。传力应均匀和分散尽可能减少应力集中现象。在节点设计过程中一方面要根据节点构造的实际受力状况选择合理的结构计算简图另一方面节点构造要与结构的计算简图相一致。避免因节点构造不恰当而改变结构或构件的受力状态并尽可能地使节点计算简图接近于节点实际工作情况。便于制作、运输和安装。节点构造设计是否恰当对制作和安装影响很大。节点设计便于施工则施工效率高成本降低反之则成本高且工程质量不易保证。所以应尽量简化节点构造。经济合理。要对设计、制作和施工安装等方面综合考虑后确定最合适的方案。在省工时与省材料之间选择最佳平衡。尽可能减少节点类型连接节点做到定型化、标准化。总体来说首先节点能够保证具有良好的承载能力使结构或构件可以安全可靠地工作其次则是施工方便和经济合理。钢结构设计第二章 钢混凝土组合结构1组合梁依据其钢和混凝土的交界面上抗剪连接件的纵向水平抗剪能力有哪些形式(P14)答完全抗剪连接组合梁 和 部分抗剪连接组合梁2、钢混凝土组合梁按换算截面计算组合梁的挠度时如何考虑混凝土翼板与钢梁间的滑移效应。连续组合梁按什么截面计算梁挠度。(P23倒3-4段)答当按换算截面计算组合梁的挠度时尚应考虑混凝土翼板与钢梁间的滑移效应对组合梁的抗弯刚度进行折减。对于连续组合梁考虑到在中间支座负弯矩区处混凝土翼板受拉开裂规定在距中间支座两侧各0.15ll为梁跨度范围内不计受拉区混凝土对刚度的影响但应计入翼板有效宽度eb范围内配置的纵向钢筋的作用其余区段仍取折减刚度。最后按变截面梁计算连续组合梁的挠度。3. 3、组合梁验算需要验算项目P15答组合梁正截面受弯承载力验算组合梁受剪承载力验算组合梁栓钉连接件验算4、钢混凝土组合梁栓钉及附近混凝土承受什么作用有哪些破坏形式栓钉抗剪承载力与哪些因素有关(P20倒1段)答在栓钉根部混凝土受局部承压作用而栓钉本身承受剪、弯、拉作用主要有两种破坏形式栓钉周围混凝土被挤压破坏 或 栓钉杆被剪断有关因素栓钉截面面积、混凝土弹性模量、混凝土的强度等级第三章 多高层钢结构1钢结构连接根据被连接构件间的传力和相对变形性能分为刚接、半刚接和铰接三类。2、次梁与主梁的连接形式按其连接相对位置不同可分为叠接和平接。(钢结构设计原理P266-267)3、多高层钢结构按其抗侧力体系可分为哪些结构型式(P67)答框架结构体系、框架支撑结构体系、筒体结构体系、巨型结构体系4、多高层钢结构平面应如何布置以有利于结构抗风和抗震(P63)答书上没有具体的提到大家参考P63-645、框架结构梁柱连接有哪些形式(刚接、半刚接)什么情况下采用刚接、半刚接在水平荷载作用下变形的特点P67倒3段答框架结构梁柱连接有刚接和半刚接两种形式一般情况下尤其是地震区的建筑采用框架结构时应采用刚接框架。某些情况下为加大结构的延性或防止梁与柱连接焊缝的脆断也可采取半刚性连接框架但其外围框架一般仍采用刚接框架在水平荷载作用下变形主要以剪切变形为主框架在水平荷载作用下容易产生较大的水平位移会导致竖向荷载对结构产生附加内力使结构的水平位移进一步增加从而降低结构的承载力和整体稳定性这种现象称为 P 效应6、钢框架结构梁柱节点腹板域应该验算哪些项目节点域的剪切变形对框架的水平位移和内力的有何影响P94-95答节点域在周边剪力和弯矩作用下柱腹板存在屈服和局部失稳的可能性故需要验算其稳定性和抗剪强度 第二问书上没找到答案哈7、多、高层建筑钢结构采用什么什么计算模型什么情况下采用平面计算模型什么情况下采用空间计算模型(P79第4)点答一般情况下可采用平面抗侧力结构的空间协同计算模型当结构布置规则质量及刚度沿高度分布均匀不计扭转效应时采用平面计算模型当结构平面或立面不规则体型复杂无法划分成平面抗测力单元的结构或为筒体结构时采用空间计算模型。8、什么是剪滞效应剪滞效应有什么后果它与哪些因素有关(P72倒2-倒3)答由于深梁的剪切变形使得框筒结构中柱子的轴力分布与实体的筒体结构的应力分布不完全一致而成非线性分布这种现象叫做剪滞效应这种效应使得框筒结构的角柱要承受比中柱更大的轴力并且框筒结构的侧向挠度呈现明显的弯剪型变形主要因素是梁与柱的线刚度比和结构平面的长宽比。9、框架-支撑结构工作特点P68中部答框架与支撑协同工作竖向桁架桁架起剪力墙的作用受水平荷载的作用时变形以弯曲变形为主。在框架-支撑结构中竖向支撑桁架承担了结构下部的大部分剪力。罕遇地震中若支撑系统破坏还可以通过内里重分布由框架承担水平力形成所谓的两道抗震设防。10、高层钢结构中心支撑有哪些形式哪些不能应用于抗震设防(P68-69)答十字交叉支撑单斜杆支撑人字形支撑K形支撑和V形支撑。K形支撑不得用于抗震设防。4. 11、高层钢结构偏心支撑有哪些形式偏心支撑的工作原理是什么(P69)答门架式单斜杆式人字形式V字形式。原理偏心支撑在支撑斜杆与梁柱节点(或支撑斜杆)之间设耗能梁段其承载力一般比支撑斜杆的承载力低在重复荷载作用下具有良好的塑性变形能力。在正常荷载作用下偏心支撑框架具有足够的水平刚度在强地震作用下耗能梁段首先屈服吸收能量有效地控制了作用在支撑斜杆的的荷载份额使支撑不屈曲丧失承载力从而保证整个结构不会坍塌。12、高层钢结构在大风作用下容易发生哪几种破坏情况(P87倒1)答由于长时间的振动结构因材料的疲劳或侧移失稳而破坏因结构变形过大填充墙和隔墙开裂建筑外墙装饰物和玻璃幕墙因较大风压而破坏因风振加速度过大使用者产生头晕等不适症状甚至恐慌不安。13、高层建筑水平荷载是主要荷载大跨度结构竖向荷载是主要荷载。14、在水平荷载作用下纯框架结构剪切变形模式剪力墙结构的侧向位移模式是弯曲变形模式两者结合形成的框剪结构可显著减少纯框架结构的侧向位移。第四章、大跨度房屋钢结构1、针对屋盖而言网架结构大、中、小跨度是根据短向跨度划分的通常大跨度为L2>60m中跨度为L2=3060m小跨度为L2<30m。2、网架与网壳结构的节点主要有焊接空心球节点、螺栓球节点、板式节点 、和嵌入式毂g节点(P203-204)。3、按网格形式划分空间网架结构有哪些结构形式P157-163答平面桁架系网架两向正交正放网架两向正交斜放网架两向斜交斜放三向网架单向折线形网架四角锥体系网架正放四角椎网架正放抽空四角椎网架斜放四角椎网架棋盘形四角椎网架星型四角椎网架三角锥体系网架三角锥网架抽空三角锥网架蜂窝形三角锥网架4、斜放四角锥网架网格形式、杆件数、工作特点适用范围P160-161说明一下斜放四角锥网架大量应用于中小跨度周边简支平面为正方形或接近正方形建筑中答组成单元是倒置的四角锥体四角锥体底边的角与角相接上弦网格呈正交斜放下弦网格则与建筑轴线平行或垂直呈正交正放。每个节点交汇的杆件数目最少上弦节点处6根下弦节点处8根.上弦承受压力下弦承受拉力能充分发挥杆件截面的作用钢耗量也较省。5、空间网架结构有很多计算方法如空间桁架位移法 (有限元法)、交叉梁系差分法、梁元法、拟板法、拟夹层板法、 假想弯矩法等其中空间桁架位移法是计算精度最高、应用范围最广的方法其它的方法都有某种程度的简化近似适用于某些特定的结构。6、网架结构属于大跨度结构当支承结构侧向刚度较大又没有允许网架支座节点发生水平位移的构造需要验算网架在温度变化下产生的应力。7、网架结构设计控制条件通常是压杆稳定性、拉杆强度、节点强度等网壳结构设计要考虑压杆稳定性及结构稳定性结构稳定性。结构稳定性经常是网壳结构特别是单层网壳结构设计控制条件。8、网壳结构按曲面外形分有哪些形式P164答球面网壳双曲扁网壳柱面网壳圆锥面网壳扭曲面网壳单块扭网壳双曲抛物面网壳切割或组合形成的曲面网壳9、按索的使用方式组成方法及受力特点悬索结构有那些结构体系P174答单层悬索体系预应力双层悬索体系预应力鞍形索网含劲性构件的悬索结构组合悬索结构5第五章 门式刚架轻型钢结构1、掌握轻型门式刚架结构组成支撑布置答P256图5.12、绘图说明门式刚架常用的结构形式答P257 图5.23、.轻型单层框架斜梁与柱采用端板连接有哪些P274答端板竖放、端板横放、端板斜放4、门式刚架粱腹板应如何设置横向加劲肋其中间横向加劲肋承受什么荷载P271倒1答门式刚架梁腹板与中柱连接处、较大集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋梁腹板利用屈曲后强度时其中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外还应承受拉力场产生的压力5、 门式刚架结构分别在水平荷载、竖向荷载作用下的内力图设计控制截面答内力图参见P283-285设计控制截面P262对于刚架横梁其控制截面一般为每跨的两端支座截面和跨中截面。对于刚架柱其控制截面为柱底、柱顶和柱阶形变截面处6、 如果刚架的侧移不满足要求可采取哪些措施进行调整答放大柱或(和)梁的截面尺寸改铰接柱脚为刚接柱脚把多跨框架中的个别摇摆柱上端改为与梁刚接-第 12 页-