钢结构考试复习要点资格考试教师资格考试_资格考试-教师资格考试.pdf

1.单层厂房钢结构由哪些主要构件组成？天窗架、屋架、托架、柱、吊车梁、制动梁（或桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成参考书 208页 2.2.1结构构件及结构体系 2.重型厂房屋盖结构常有哪些支撑，屋盖支撑的主要作用是什么？屋盖上弦横向水平支撑、屋盖下弦横向水平支撑、屋盖下弦纵向水平支撑、竖向支撑（垂直支撑）、系杆、天窗支撑 屋盖支撑的作用：保证屋盖结构的几何稳定性；保证屋盖的刚度和空间整体性；为弦杆提供适当的侧向支承点;承担并传递水平荷载;保证结构安装时稳定与方便作用也可参考书 218页 3.梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式，应使所选截面尽量满足什么要求。受压杆件一般为屋架的上弦杆，符合不等边角钢且短肢相连的情况，应满足 loy=(23)lox 的要求书 231页和课件第二章 2.3杆件截面形式 4.屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里？厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时参考书 218页 5.屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的？设置在厂房的两端,一般设在第一个柱间或设在第二个柱间,间距L060m参考书 219页 6.当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆？当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆参考课件第二章 2.1-2.2 系杆的布置原则 7.在设置柱间支撑的开间，应同时设置何种支撑，以构成几何不变体系。8.屋架上弦杆为压杆，其承载能力由什么控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由什么确定？9.在厂房钢结构中为什么要设置支撑体系？如何布置屋盖支撑和柱间支撑？支撑体系的作用（为什么要设置支撑体系）：支撑体系是厂房结构的重要部分。适当而有效的布置支撑体系可将各个平面结构连成整体，提高骨架的空间刚度，保证厂房结构具有足够的强度、刚度和稳定性参考书 217页 屋盖支撑布置原则：参考书 218页 a 上弦横向水平支撑布置原则:在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。设置在厂房的两端,一般设在第一个柱间 或设在第二个柱间,间距 L060m。b 下弦横向水平支撑布置原则：当跨度 L18m；设有悬挂式吊车起重量大于 5 吨；厂房内设有较大的振动设备。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。c 纵向水平支撑布置原则：厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时 d 竖向（垂直）支撑布置原则：所有房屋中均应设置竖向支撑;梯形屋架在跨度 L30m，三角形屋架在跨度 L24m 时，仅在跨度中央设置一道;跨度大于上述数值时宜在跨度 13 附近或天窗架侧柱 外设置两道。梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道，当有托架时则由托架代替。竖向支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同 一柱间。e 系杆布置原则：在竖向支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆；当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。柱间支撑布置原则：每列柱都要设柱间支撑；多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间；下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部 1/3 范围内，以减少纵向温度应力的影响；上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应在每个温度区段的两端设置；每列柱顶均要布置刚性系杆参考书 220页 2-9题 详见2.1.3 横向框架及其截面选择；2.1.4 柱间支撑；2.1.5 屋架外形及腹杆形式；2.1.6 屋盖支撑 10.普通钢屋架有哪些常见型式？各有何特点？参考书 224页 a 平行弦(矩形)屋架：腹杆等长/杆件类型少/节点构造相同/标准化/工业化 排水困难/桁架高度未随弯矩变化/弦杆内力不均匀 b 三角形屋架：腹杆受力小/排水坡度大 弦杆内力不均匀/与柱铰接，刚度差 中小跨度、轻型屋面 c 梯形屋架：受力性能好/腹杆较短/可与柱刚接 排水坡度小 d 曲拱形屋架：受力性能好 制作加工不方便/可改进为折线形 11.普通钢屋架的主要尺寸有哪些，是如何确定的？参考书 226页 a 屋架跨度：根据工艺/使用要求确定；考虑屋面板宽度模数；常用跨度：12m/15m/18m/21m/24m/27m/30m/36m b 屋架高度：根据经济/刚度/建筑/屋面坡度/运输条件等条件确页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架 定；三角形屋架：（1/61/4）L 梯形屋架：跨中（1/101/6）L；端部 1.62.2m（铰接）/1.82.4m（刚接）；运输高度：3.85m c 节间尺寸：上弦节间尺寸根据屋面做法确定；无檩体系：大型屋面板 1.51.8m；有檩体系：檩条间距 0.82.0m；屋面荷载尽量直接作用在上弦节点上 12.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据什么来选定的。梯形和平行弦屋架的节点板厚度由腹杆最大内力确定；（三角形屋架节点板厚度由上弦杆内力决定。在一榀屋架中节点板厚度相同，厚度 6-20mm，支座节点板厚度可以大 2mm。）参考书 235页 13.普通钢屋架中三角型和梯形钢屋架各有什么特点？参考第 10题 14.在钢屋架设计中，对屋架杆件（上、下弦杆，腹杆）截面选择有什么基本要求？书 231页和课件第二章 2.3杆件截面形式 上弦杆：符合不等边角钢短肢相连的情况 下弦杆：符合不等边角钢短肢相并的情况 支座腹杆及竖杆：符合等边角钢相并或不等边角钢长肢相并的情况 其他腹杆：符合等边角钢相并的情况 15.在钢屋架节点设计中，有哪些基本内容和要求？参考书 233页 a.杆件形心线应与钢屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心,避免偏心引起弯矩；弦杆截面变化时，轴线与杆件形心线中线重合。偏心小于截面高度 h 的 5%时，可忽略；当偏心 e0.05h 时应考虑偏心对杆件产生的附加弯矩，并按汇交杆件线刚度分配。b.直接支承大型钢筋混凝土屋面板的上弦角钢应予加强；c.节点板的外形应尽量简单，矩形/梯形/平行四边形等；d.角钢端部切割一般垂直于轴线，可切去部分肢，但不允许完全切去垂直肢；e.节点中各杆件边缘的间距：受静载时，焊接 10-20mm，螺栓5-10mm；受动载时大于 50mm；f.单斜杆与弦杆连接，注意避免偏心弯矩；g.节点板应有足够的强度和刚度，保证弦杆和腹杆的内力传递。10-16题 详见2.3.1普通钢屋架的形式；2.3.2普通钢屋架主要尺寸确定；2.3.5钢屋架的节点设计 16.在厂房结构设计中横向框架、钢屋架、吊车梁各简化为何种结构？17.试画出它们的力学计算简图。18.多层及高层建筑钢结构有哪几种主要的结构体系？它们各有什么特点？参考课件第三章 常见类型：框架结构、框剪结构、筒体结构 框架结构的主要优点:平面布置较灵活；刚度分布均匀；延性较大；自振周期较长；对地震作用不敏感 页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架 框剪结构的特点：用于地震区时，具有双重设防的优点；可用于不超过 4060 层的高层建筑 框筒结构的特点：框筒结构是筒体结构的一种结构布置（筒中筒）；适用的建筑高度可超过 90 层（因横向刚度较大）结构及受力特点：1）内部设置剪力墙式的内筒，与及其他竖向构件 主要承受竖向荷载；2）外筒体采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚 接，形成一个悬臂筒（竖直方向）以承受侧向荷载；3）同时设置刚性楼面结构作为框筒的横隔 束筒结构：由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应)，可将各筒体在不同的高度中止，可较灵活地组成平面形式 芯筒体系：亦称悬挂结构；打破了密柱深梁对建筑设计的禁锢；实现优势互补（充分发挥钢结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势）；通常设置一些称为帽桁架和腰桁架的水平桁架。支撑框筒结构或桁架筒体结构：支撑系统覆盖了整个建筑物表面；是较框筒结构更为优越的抗侧力体系。详见3.1多、高层钢结构体系 19.钢与混凝土组合楼板和组合梁中，栓钉的作用是什么？保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪力参考课件第三章 详见3.2.2压型钢板组合楼盖的设计 20.普通钢屋架中有哪些杆件，各合理截面形式是什么？见第 14题参考书 231页和课件第二章 2.3杆件截面形式 详见2.3.4钢屋架的杆件设计 21.普通钢屋架中节点类型及节点构造（图）。参考书 236页到 239页和课件第二章相关的图 详见2.3.5钢屋架的节点设计 22.钢框架中梁和柱的连接形式及其构造（图）。参考书 382页到 383页和课件相关的图 详见3.3.2梁与柱的连接 23.钢框架楼盖结构中主梁和次梁的连接构造（图）参考书 384 页和课件第三章相关的图 详见3.2.1 楼盖布置原则和方案 24.在厂房布置中，什么情况下需布置变形缝？25.变形缝有哪些具体形式？其作用是什么？参考相关资料和2.1.2 柱网布置和计算单元 26.吊车梁上的荷载有什么特点?参考书 271页和课件第二章 2.5 荷载为竖向或横向动荷载。主要荷载：吊车竖向荷载标准值为吊车最大轮压；吊车横向水平荷载可按小车重量和额定最大起重量百分数确定（软钩/硬钩/起重量），计算重级或特重级工作制吊车梁或桁架及其制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时，应乘以增大系数T；吊车纵向水页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架 平荷载按一侧轨道所有刹车轮的最大轮压之和的 10%采用；次要荷载：吊车梁或桁架走道板活荷载 2.kN/m2/积灰荷载0.3-1.0kN/m2；结构自重(吊车梁或桁架/轨道/制动系统/连接件等)的影响可通过采用弯矩和剪力的放大系数w（1.03-1.07）近似地考虑；吊车梁承受的其它荷载，如悬挂其它设备、隔热板、露天栈桥的风、雪荷载及设备振动引起的荷载动力效应等。荷载动力系数：计算吊车梁或桁架的强度、稳定性或连接的强度时，应采用荷载设计值并乘以动力系数（1.05/1.1）；变形和疲劳计算采用荷载标准值，且不乘动力系数。27.吊车梁结构体系中制动梁有什么作用？参考书 208页 4）吊车梁及制动梁 主要承受吊车的竖向荷载和水平荷载，并传到横向框架和纵向框架 28.吊车梁进行四类验算时，荷载和动力系数是如何考虑的？参考课件第二章 2.5且动力系数参考书 272页 强度验算荷载用设计值；稳定性验算荷载用设计值；刚度（挠度）验算荷载用标准值；疲劳验算荷载用标准值 29.在什么情况下应对吊车梁某些区域进行疲劳验算？参考课件第二章 2.5 A6A8级吊车梁应进行疲劳验算：1.受拉翼缘的连接焊缝处 2.受拉区加劲肋端部 3.受拉翼缘与支撑连接处主体金属 4.连接的角焊缝 27-30题详见2.5吊车梁的设计 30.横向框架计算中，风荷载的类型及其作用位置。参考书 259 页计算荷载时的注意事项第三点及课件第二章 2.4 墙面风荷载折算为均布荷载作用在框架柱上；屋架及天窗风荷载按集中力水平作用在框架柱顶。31.试归纳厂房钢结构设计中，各种构件及连接的构造要求。见第 1题并参考书 208页 32.多、高层建筑钢结构有哪几种主要的结构体系？见第 18题 33.它们各有什么特点？各适用的房屋高度是多少？见第 18题并参考书 345页到 350页 34.框架-支撑结构体系中，竖向支撑应怎样布置？帽桁架和腰桁架的作用是什么？35.多、高层建筑钢结构的常用楼盖结构有哪些？参考课件第三章3.2 现浇钢筋混凝土楼板；预制楼板；压型钢板组合楼板 36.组合楼板在施工和使用阶段的受力有何特点？强剪弱弯等 30-37题详见3.1多高层钢结构体系；3.2.1楼盖布置原则和方案;页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架 3.2.2压型钢板组合楼盖的设计 37.简述重型厂房钢结构的设计全过程。38.概述普通钢屋架设计的全过程。普通钢屋架的设计步骤主要有：一、选择合理的形式，并确定其相应的主要尺寸。二、屋架荷载计算 1)永久荷载(恒载)，它包括：屋面材料，防水、保温或隔热层，以及屋架、天窗架、檩条、支撑及悬挂管道等重量。2)可变荷载，它包括：屋面均布活荷载、雪荷载、施工荷载、积灰荷载、风荷载以及悬挂吊车荷载等。3)偶然荷载，如地震荷载、爆炸力或其他意外事故产生的荷载。三、屋架内力计算 屋架内力分析时，应将荷载集中在节点上(屋架上弦杆的节间荷载可换算为节点荷载)，并假定所有杆件位于同一平面内，杆件重心线汇交于节点中心，且各节点均为理想铰，不考虑次应力的影响，这样就可用数解法或内力系数法计算屋架杆件的轴心力。但当杆件截面高度与其几何长度(节点中心间的距离)之比大于110(弦杆)和115(腹杆)时，或当钢管杆件截面高度(或直径)与其节问长度之比大于 112(主管)和 124(支管)时，则应考虑节点刚性引起的次弯矩。节点荷载换算有两种近似方法：将所有节间内的荷载按该段节间为简支的支座反力分配到相邻两个节点上作为节点荷载；按节点处的负荷面积换算为该节点的集中荷载。两种方法的计算结果差别很小，但后者较为简便。上弦杆由于节间荷载产生的局部弯矩可近似按下列规定取用：1)端节点按铰接时，该处弯矩取为零，但当有悬挑时，取最大悬臂端弯矩。2)端节间的正弯矩取为 0.8M0。3)其他节间的正弯矩和节点负弯矩(包括屋脊节点)均可取 0.6M0，其中 M0为相应节间按单跨简支梁计算的最大跨中弯矩。四、内力组合 永久荷载和各种可变荷载的不同组合将对各杆件引起不同的内力。设计时应考虑各种可能的荷载组合，并对每根杆件分别比较，考虑哪一种荷载组合引起的内力最为不利，取其作为该杆件的设计内力。与柱铰接的屋架，引起屋架杆件最不利内力的各种可能荷载组合有如下几种：页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架 1)全跨永久荷载+全跨可变荷载。可变荷载中屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，设计时取两者中的较大值与积灰荷载、悬挂吊车荷载组合；另外，当雪荷载较大时，将起控制作用。2)半跨永久荷载+半跨可变荷载。3)屋架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨施工荷载(取等于屋面活荷载)。当屋面与水平面的倾角小于 30时，风荷载对屋面产生吸力，起着卸载的作用，一般不予考虑，但对于采用轻质屋面材料的三角形屋架和开敞式房屋，在风荷载和永久荷载作用下可能使原来受拉的杆件变为受压。故计算杆件内力时，应根据荷载规范的规定，计算风荷载的作用。五、屋架杆件设计 1)杆件计算长度的确定 在理想的铰接屋架中，杆件在屋架平面内的计算长度应是节点中心的距离；但实际上，汇交于节点处的各杆件是通过节点板焊接在一起的，并非真正的铰接，节点具有一定的刚度，杆件两端均属弹性嵌固。此外，节点的转动还受到汇交于节点的拉杆的约束。这些拉杆的线刚度愈大，约束作用也愈大，压杆在节点的嵌固程度愈大，其计算长度就愈小。因此需考虑节点的实际嵌固作用来确定各杆的计算长度。各杆件计算长度的具体取值见下表。2)杆件截面选择 屋架的杆件应根据其受力特性(拉杆还是压杆)、计算长度、构造要求等选择合适的截面形式。杆件截面选择的一般原则如下：用肢宽而壁薄的角钢，但最薄不能小于 4mm。为了便于订货和制造，相近的角钢应尽量统一，同一屋架所采用的角钢型号不超过 56 种。屋架弦杆一般采用等截面，但当跨度大于 30m 时，弦杆可根据内力的变化改变截面，通常厚度不变而缩小肢宽，以利于拼接节点的构造处理。经济性要求。为满足刚度(长细比)要求，应使截面尽量开展，且对于压杆来说应尽量实现等稳定要求，即 x=y。3)截面设计 对于拉杆应满足强度和刚度要求；压杆应满足强度、稳定和刚度要求。由于角钢屋架杆件是按实腹式截面设计的，因此为保证两角钢协同受力，尚应按构造设置一定数量的填板，填板尺寸按构造要求确定。页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架 六、节点设计 屋架的一般节点设计主要是确定节点板尺寸。节点板的平面尺寸主要取决于该节点所连杆件的截面尺寸和所需焊缝长度。由于节点板受力比较复杂，因此节点板的厚度一般不进行计算，而根据经验确定，对于采用侧面角焊缝连接的节点，节点板的厚度可按相关规范确定。屋架的支座节点应视其连接构造的形式(铰接还是刚接)进行相应的设计计算，可参见相应设计资料。页结构构件及结构体系重型厂房屋盖结构常有哪些支撑屋盖支撑的主要作用是什么屋盖上弦横向水平支撑屋盖下弦横向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑竖向支撑垂直支撑系杆天窗支撑屋盖支撑的作用保证屋盖结构的几何稳定性保证参考书页梯形钢屋架受压杆件其合理截面形式应使所选截面尽量满足什么要求受压杆件一般为屋架的上弦杆符合不等角钢且短肢相连的情况应满足的要求书页和课件第二章杆件截面形式屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里厂房内设大空间刚度要求高时参考书页屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的设置在厂房的两端一般设在第一个柱间或设在第二个柱间间距参考书页当端部支撑设在端部第二个开间时在第一个开间的相应位置应设置哪种系杆当屋架