西南大学-钢结构设计-2015作业答案-论述题

1：[论述题]26、在选用钢材时应考虑哪些因素？27、设计实腹式檩条时应进行哪些验算？28、简述拉条的布置原则。29、疲劳破坏分类？30、选择轴心受压实腹柱的截面时应考虑哪些原则？参考答案：26、在选用钢材时应考虑哪些因素？答：结构的重要性、荷载情况、连接方法、结构所处的温度和环境、钢材厚度。27、设计实腹式檩条时应进行哪些验算？答：实腹式檩条设计时可不考虑扭矩，按双向受弯构件计算，需验算强度、整体稳定和刚度。28、简述拉条的布置原则。答：1）跨度小于4m可不设拉条，4-6m在跨中设一道拉条，大于6m在1/3跨度处设二道拉条。2）当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间设置斜拉条和直撑杆。29、疲劳破坏分类？答：1）高周疲劳（应力疲劳）：工作应力小于，没有明显的塑性变形，寿命大于次以上。典型对象：厂房吊车梁、游乐设施、桥梁、高耸塔架、海洋平台等在日常荷载下的疲劳破坏。�2）低周疲劳（应变疲劳）�工作应力达到或大于，有一定的塑性变形，寿命在次以内，甚至几百次、几十次。�典型对象：强烈地震下的一般钢结构疲劳破坏。30、选择轴心受压实腹柱的截面时应考虑哪些原则答：①面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定性和刚度；②使两个主轴方向等稳定性，以达到经济效果；③便于与其他构件连接；④尽可能构造简单，制造省工，取材方便。2：[论述题]21、钢结构的合理应用范围是根据什么决定的？22、为什么梯形屋架除按全跨荷载计算外，还要按半跨荷载进行计算？23、试述上弦横向水平支撑的作用及布置要求。24、选择轴心受压实腹柱的截面时应考虑哪些原则？25、简述柱间支撑的作用？参考答案：21、钢结构的合理应用范围是根据什么决定的？答：钢材的合理使用范围由钢材的特点所决定。钢结构主要应用于高、大、重型和轻型结构。应用于重型工业厂房的主要原因是钢材具有较好的韧性和钢材轻质高强。应用于大跨度结构、高耸结构和高层结构主要是由于钢材的轻质高强和机械化程度高。应用于可拆卸和移动的结构也是因为钢材的轻质高强和连接方便。应用于容器和管道是由于钢材的强度高且密闭性好等。22、为什么梯形屋架除按全跨荷载计算外，还要按半跨荷载进行计算？答：因为对梯形屋架、人字形屋架、平行弦屋架等的少数斜腹杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可能在半跨荷载作用下产生最大内力或引起内力变号，所以对这些屋架还应根据使用和施工过程的荷载分布情况考虑半跨荷载的作用。23、试述上弦横向水平支撑的作用及布置要求。答：作用：为屋架上弦提供侧向支撑，承受山墙传来的风荷载等。布置要求：上弦横向水平支撑最好设置在屋盖两端或温度区段的第一柱间。但当两端第一柱间比中部缩进0.5m时，也常设在端部第二柱间。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横向水平支撑。24、选择轴心受压实腹柱的截面时应考虑哪些原则？答：①面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定性和刚度；②使两个主轴方向等稳定性，以达到经济效果；③便于与其他构件连接；④尽可能构造简单，制造省工，取材方便。25、简述柱间支撑的作用？答：1）承受并传递纵向水平荷载：作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。2）减少柱在平面外的计算长度。3)保证厂房的纵向刚度。3：[论述题]16、三角形、梯形、平行弦横加各适用于哪些屋盖体系？17、试述吊车梁的类型及其应用范围？18、布置柱网时应考虑哪些因素？19、为什么要设置温度缝？20、厂房柱有哪些类型？它们的应用范围如何？参考答案：16、三角形、梯形、平行弦横加各适用于哪些屋盖体系？答：三角形屋架主要用于屋面坡度较大的有檩条屋盖结构中或中、小跨度的轻型屋面结构中。梯形屋架一般用于屋面坡度较小的屋盖结构中，现已成为工业厂房屋盖结构的基本形式。平行弦屋架一般用于单坡屋面的屋架及托架或支撑体系中。17、试述吊车梁的类型及其应用范围？答：吊车梁按结构体系可分为实腹式、下撑式和桁架式。按支承情况分为简支和连续。实腹简支吊车梁应用最广，当跨度及荷载较小时，可采用型钢梁，否则采用焊接梁，连续梁比简支梁用料经济，但由于它受柱的不均匀沉降影响较明显，一般很少应用；下撑式吊车梁和桁架式吊车梁用钢量较少，但制造费工、高度较大，桁架式吊车梁可用于跨度大但起重量较小的吊车梁中。18、布置柱网时应考虑哪些因素？答：柱网布置主要是根据工艺、结构与经济的要求确定。此外，还要考虑建筑内其他部分与柱网的协调，如基础、地下管道、烟道等。19、为什么要设置温度缝？答：当厂房平面尺寸很大时，由于温度影响会使构件内产生很大的温度应力，并导致墙和屋面的破坏，因此要设置温度缝。20、厂房柱有哪些类型？它们的应用范围如何？答：厂房横向框架柱按其形式可分为等截面柱、均匀变截面柱、台阶式柱和分离式柱。等截面柱适用于吊车起重量小于200kN的车间；均匀变截面柱适用于轻钢结构厂房；台阶式柱适用于传统厂房；分离式柱一般较台阶式柱费钢材，上部刚度较小，但在吊车起重量较大而厂房高度小于18m时采用分离式柱，还可用在有扩建的厂房中，吊车荷载比较大而厂房用压型钢板做屋面的厂房中。4：[论述题]11、简述在什么情况下，宜设置屋架下弦横向水平支撑？12、试述屋面支撑的种类及作用。13、如何确定桁架节点板厚度？一个桁架的所有节点板厚度是否相同？14、檩条分实腹式和格沟式，这两种结构形式各适用于哪种情况？15、为什么檩条要布置拉条？是不是凡是檩条均配置拉条？参考答案：11、简述在什么情况下，宜设置屋架下弦横向水平支撑？答：①下承式屋架跨度≥24m时，或厂房内有振动设备，(A6级以上)重级工作制桥式吊车或起重量在30t以上中级工作制(A4级以上)桥式吊车时。②山墙抗风柱支承于屋架下弦时。③屋架下弦设有悬挂吊车(或悬挂运输设备)时。④在屋架下弦平面设置纵向支撑时。⑤采用弯折下弦屋架时。12、试述屋面支撑的种类及作用。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定性2、保证屋盖结构的空间刚度和整体性3、为受压弦杆提供侧向支撑点4、承受和传递纵向水平力5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性13、如何确定桁架节点板厚度？一个桁架的所有节点板厚度是否相同？答：节点板上应力分布比较复杂，一般不作计算，通常节点板厚度可根据腹杆（梯形屋架）或弦杆（三角形屋架）的最大内力选用。一个桁架的所有节点板厚度不相同。14、檩条分实腹式和格沟式，这两种结构形式各适用于哪种情况？答：实腹式檩条构造简单，制造几安装方便，常用于跨度为3-6m的情况；当檩条跨度大于6m时，采用格构式檩条。15、为什么檩条要布置拉条？是不是凡是檩条均配置拉条？答：为了给檩条提供侧向支承，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，减小檩条在施工和使用阶段的侧向变形和扭转，需要设置檩条。不是所有檩条均配置拉条，如空间桁架式檩条和T形桁架檩条都不需要设置。5：[论述题]6、格构柱绕虚轴的稳定设计为什么要采用换算长细比？7、对于重要的受拉或受弯的焊接结构，需要具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷、碳含量，冷弯试验的合格保证，为什么还需要具有常温冲击韧性的合格保证？8、在选用钢材时应考虑哪些因素？9、有人说，轴心受压格构式构件绕虚轴失稳时截面产生剪力，因此需要采用换算长细比考虑剪切变形的影响；绕实轴失稳时截面不会产生剪力，因此采用与实腹式构件相同的计算方法。你认为对吗？为什么？10、高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？并解释符号的含义。参考答案：6、格构柱绕虚轴的稳定设计为什么要采用换算长细比？答：格构式轴心受压柱当绕虚轴失稳时，剪力主要由缀材分担，柱的剪切变形较大，剪力造成的附加挠曲影响不能忽略，故对虚轴的失稳计算，常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。7、对于重要的受拉或受弯的焊接结构，需要具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷、碳含量，冷弯试验的合格保证，为什么还需要具有常温冲击韧性的合格保证？答：重要的受拉或受弯焊接结构由于焊接残余应力δr的存在，往往出现多向拉应力场，因而有发生脆性破坏的较大危险。同时对受拉、受弯的焊接构件与受压（含压弯）构件的受力状态不同，导致对缺陷反映速度不同，受拉，受弯构件反映速度快，对钢材质量要求较高。因此对这类构件要求有常温冲击韧性的合格保证。8、在选用钢材时应考虑哪些因素？答：结构的重要性、荷载情况、连接方法、结构所处的温度和环境、钢材厚度。9、有人说，轴心受压格构式构件绕虚轴失稳时截面产生剪力，因此需要采用换算长细比考虑剪切变形的影响；绕实轴失稳时截面不会产生剪力，因此采用与实腹式构件相同的计算方法。你认为对吗？为什么？不对。绕实轴失稳时截面上也会产生剪力，但由于剪切变形很小，可以忽略不计。10、高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？并解释符号的含义。答：高强螺栓连接有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。高强螺栓性能等级分8.8级和10.9级。8.8级和10.9级：小数点前数字代表螺栓抗拉强度分别不低于800N/mm2和1000N/mm2，小数点后数字表示屈强比。6：[论述题]1、钢结构用钢材机械性能指标有哪些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？2、钢结构的承载能力极限状态包括以下哪几个方面？3、简述钢结构的建造过程及其初始缺陷。4、疲劳破坏的含义及特征是什么？5、某钢材强屈比为1.15，利用该钢材制作轴心受力构件。试问在进行强度设计时，可否只用公式N/An≤fd进行验算？为什么？式中N为轴力，An为净截面面积，fd为钢材强度设计值。参考答案：1、钢结构用钢材机械性能指标有哪些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性；承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。2、钢结构的承载能力极限状态包括以下哪几个方面？答：1）整个结构或其一部分作为刚体失去平衡（如倾覆）；2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏；3）结构转变为机动体系（倒塌）；4）结构或构件丧失稳定（屈曲等）；5）结构出现过度的塑性变形，而不适于继续承载；6）在重复荷载作用下构件疲劳断裂。3、简述钢结构的建造过程及其初始缺陷。钢结构的建造过程是由工厂加工制造和工地安装两个过程组成。工厂加工制造：原材料的验收，放养和下料，冷热加工，必要的矫正，除锈和涂漆；工地安装：拼装子结构，吊装，临时固定，调整各部分的相对位置最后固定。初始缺陷：几何缺陷（初弯曲、初偏心等）和力学缺陷（弹性模量、极限强度等力学参数的非均匀性，残余应力等）。4、疲劳破坏的含义及特征是什么？答：疲劳破坏是指循环荷载反复作用下，经历一定时间的损伤积累，构件和连接部位出现裂纹、最后断裂的现象。疲劳破坏的特征是，在循环荷载作用下，结构或构件在低于抗拉强度，甚至低于屈服强度的应力状态断裂，疲劳断裂常呈脆性破坏。5、某钢材强屈比为1.15，利用该钢材制作轴心受力构件。试问在进行强度设计时，可否只用公式N/An≤fd进行验算？为什么？式中N为轴力，An为净截面面积，fd为钢材强度设计值。答：不可以。强度验算包括毛截面强度验算N/A≤fd和净截面强度验算N/An≤fud两部分，当钢材强屈比大于1.25可简化为按N/An≤fd，强屈比小于1.25时仍应进行两部分验算。