建筑钢结构设计复习资料

《建筑钢结构设计》复习提纲《钢结构》上册1、轴心受压柱的柱脚形式，各部件的名称，各部件所起的作用，传力路径，计算简图，基础对底板反力分布形式。（P273－277，课件）2、压弯构件的柱脚形式，各部件的名称，各部件所起的作用，传力路径，计算简图，基础对底板反力分布形式。（P277－282，课件）3、桁架中四类典型节点设计：掌握需要施加哪些焊缝(在图上标出)，哪些是工厂焊缝，哪些是工地焊缝，各焊缝传递什么内力，如何计算这些焊缝？(P282-294，课件)《钢结构》下册第一章1、何谓单层门式刚架结构？有哪些特点？合理应用范围(P1－3)？其结构用钢量是多少(P2)？①单层门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧H形钢(等截面)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、Z形等)做檩条、墙梁；以压型金属板(压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。②特点：(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)柱网布置比较灵活设计③主要用于轻型的厂房、仓库、建材等交易市场、大型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。④根据国内的工程实例统计，单层门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30kg／m2；在相同的跨度和荷载条件情况下自重约仅为钢筋混凝土结构的1／20～1／30。2、绘图说明门式刚架常用的结构形式？(P3－4)门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式按跨度可分为单跨(图1-30a、b)、双跨(图1-3e、f、g、i)和多跨(图1—3c、d)，按屋面坡脊数可分为单脊单坡(图1—2a)、单脊双坡(图l-3b、c、d、g、h)、多脊多坡(图1-3e、f、i）。3、绘图说明什么是摇摆柱？它对门式刚架结构受力有何贡献？(P3－4，提供中间竖向支点)当刚架柱不是特别高且风荷载也不很大时，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱(图1—3c、g)，中间摇摆柱和梁的连接构造简单，而且制作和安装都省工。这些柱不参与抵抗侧力，截面也比较小。但是在设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两端刚接(图1—3d)，以增加刚架的侧向刚度。中柱用摇摆柱的方案体现“材料集中使用”的原则。边柱和梁形成刚架，承担全部抗侧力的任务(包括传递水平荷载和防止门架侧移失稳)。由于边柱的高度相对比较小(亦即长细比比较小)，材料能够比较充分地发挥作用。4、门式刚架屋面适宜坡度是多少(P4)？门式刚架合理的跨度和间距是多少（P5）？门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1／20-1／8，在雨水较多的地区取其中的较大值。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取6m、7．5m、或9m。5、门式刚架运输安装过程中如何采取必要措施防止发生构件发生弯曲和扭转变形?如何使提高门式刚架空间工作性能?(P3)构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔。因此，在运输和安装过程中要采取必要的措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。同时，要重视支撑体系和隅撑的布置，重视屋面板、墙面板与构件的连接构造，使其能参与结构的整体工作(蒙皮效应)。6、门式刚架支撑布置角度要求(P6)?门式刚架轻型房屋钢结构的支撑宜用十字交叉圆钢支撑，圆钢与相连构件的夹角宜接近45°，不超过30°~60°。圆钢应采用特制的连接件与梁、柱腹板连接，校正定位后张紧固定。张紧手段最好用花篮螺丝。7、对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。(P9)变截面门式刚架为什么不能用塑性设计?(P2)由于变截面门式刚架达到极限承载力时，可能会在多个截面处形成塑性铰而使刚架瞬间形成机动体系，因此塑性设计不再适用。8、考虑应力蒙皮效应，门式刚架结构的整体刚度和承载力有何变化？(P9)对于变截面门式刚架进行内力分析时，通常把刚架当作平面结构对待，一般不考虑蒙皮效应，只是把它当作安全储备。当有必要且有条件时，可考虑屋面板的应力蒙皮效应。蒙皮效应是将屋面板视为沿屋面全长伸展的深梁，可用来承受平面内的荷载。面板可视为承受平面内横向剪力的腹板，其边缘构件可视为翼缘，承受轴向拉力和压力。与此类似，矩形墙板也可按平面内受剪的支撑系统处理。考虑应力蒙皮效应可以提高刚架结构的整体刚度和承载力，但对压型钢板的连接有较高的要求。9、进行刚架内力分析时，需考虑的荷载效应组合有哪些？各适用于何种计算？(P9)(1)1．2x永久荷载+0．9x1．4x[积灰荷载+max{屋面均布活荷载、雪荷载㈠+0．9x1．4x(风荷载+吊车竖向及水平荷载)；(2)1．0x永久荷载+1．4x风荷载组合(1)用于截面强度和构件稳定性计算。在进行效应叠加时，起有利作用者不加，但必须注意所加各项有可能同时发生。为此，不能在计人吊车水平荷载效应的同时略去竖向荷载效应。组合(2)用于锚栓抗拉汁算，其永久荷载的抗力分项系数取1.0。当为多跨有吊车框架时，在组合(2)中还应考虑邻跨吊车水平力的作用。10、门式刚架强度计算时，结构的控制截面以及控制截面的内力组合有哪些？(P9－10)根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面，控制截面的内力组合主要有：(1)最大轴压力Nmax、和同时出现的M及V的较大值。(2)最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。(3)最小轴压力Nmin和相应的M及V，出现在永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。11、如果刚架的侧移不满足要求，可采取哪些措施进行调整？(P10)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改为上端和梁刚接。12、多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，摇摆柱上的荷载对边柱的计算长度有何影响？(P18)当框架趋于侧移或有初始侧倾时，不仅框架柱上的荷载Pfi对框架起倾覆作用，摇摆柱上的荷载Pli也同样起倾覆作用。这就是说，图1-10框架边柱除承受自身荷载的不稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。因此需要根据比值Σ(Pli／hli)／Σ(Pfi／hfi)对边柱计算长度做出调整。13、门式刚架变截面柱在弯矩作用平面内和弯矩作用平面外稳定的计算公式是什么？为什么可以将小头和大头不同截面的内力项相加在一起(P14、P20)计算公式：式中N0——小头的轴线压力设计值；M1——大头的弯矩设计值；Ae0——小头的有效截面面积；We1——大头有效截面最大受压纤维的截面模量；φxγ——杆件轴心受压稳定系数，按楔形柱确定其计算长度，取小头截面的回转半径，由GB50017规范查得；βmx——等效弯矩系数。由于轻型门式刚架都属于有侧移失稳，故βmx=1．0；N′Ex0——参数，计算λ时回转半径i0以小头截面为准。原因：在同一个计算公式中，轴力和弯矩设计值分别取自不同的截面，但实际上稳定计算是考察构件的整体性能而非个别截面的承载能力，而且能可靠地反映楔形构件的性能。14、当斜梁坡度不超过1:5时，因轴力很小，可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支撑点的距离。当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支承点间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支承点间最大长度，可取受压翼缘的yf23516。15、绘图说明刚架斜梁与柱连接节点构造形式？(P23)门式刚架结构中的节点有：梁与柱连接节点、梁和梁拼接节点及柱脚。当有桥式吊车时，刚架柱上还有牛腿。门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。具体构造有端板竖放(图1-14a)、端板斜放(图1-14b)和端板子放(图1-14c)三种形式。16、压型钢板依波高划分有哪些形式?可用于哪些方面（P31）?压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板(波高30mm)、中波板(波高为30～70mm)和高波板(波高70mm)。波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的荷载也就越大。屋面板一般选用中波板和高波板，中波在实际采用的最多。墙板常采用低波板。因高波板、中波板的装饰效果较差，一般不在墙板中采用。17、压型钢板的截面几何特性可以采用什么算法计算？如何计算？（P31－32）压型钢板的截面特性可用单槽口的特性来表示。压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可用其板厚的中线来计算截面特性。这种计算法称为“线性元件算法”。18、了解压型钢板强度和挠度计算内容(P34-35)1)压型钢板腹板的剪应力计算(2)压刑钢板支座处腹板的局部受压承载力计算(3)压型钢板同时承受弯矩M和支座反力R的截面(4)压型钢板同时承受弯矩和剪力的截面(5)压型钢板的挠度限值19檩条的截面形式有哪些?檩条是双向受弯构件，需要验算哪些项目？（P37－40）檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。强度计算，整体稳定计算20各种檩条应用范围?21设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条（P41，课件）檩条的作用是防止檩条的侧移、扭转并且提供沿屋面方向的中间支点从而减小沿屋面方向的计算跨度。拉条设置：拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于lOmm。圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1／3腹板高度范围内。当在风吸力作用下檩条下翼缘受压时，屋面宜用自攻螺钉直接与檩条连接，拉条宜设在下翼缘附近。为了兼顾无风和有风两种情况，可在上、下翼缘附近交替布置。当采用扣合式屋面板时，拉条的设置根据檩条的稳定计算确定。第二章1、重型工业厂房的柱子截面形式及应用范围（P53－54）实腹式柱：实腹式等截面柱的构造简单，加工制作费用低，较少单独采用，一般用作阶梯形柱的上柱。只有当厂房高度不超过10m且吊车额定起重量不超过20t时采用。格构式柱：是重型厂房阶形下柱的常见型式。分离式承重柱:厂房高度不大，但吊车额定起重量超过100t，或吊车吨位不大而厂房高度较大(有刚度要求)时，宜采用分离式承重柱。阶梯形柱：阶形柱的上柱截面通常取实腹式等截面焊接工字形或类型(a)。下柱截面类型要依吊车起重量的大小确定：类型(b)常见于吊车起重量较小的边列柱截面;吊车起重量不超过50t的中列柱可选取(c)类截面，否则需做成(d)类截面;显然,截面类型(e)适合于吊车起重量较大的边列柱;特大型厂房的下柱截面可做成(f)类截面。2、柱间支撑的形式有哪些？如何布置（P56－57）柱间支撑分上层柱间支撑和下层柱间支撑。上层柱间支撑形式有十字形、人字形、K形、八字形、V形。下层柱间支撑的形式有单层十字形、人字形、K形、Y形、单斜杆形、双层十字形、门形、L形、刚架形。作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、纵向地震力等均要求厂房具有足够的纵向刚度。当温度区段长度大于150m或抗震设防烈度为8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，应当增设一道下层柱间支撑且两道下层柱间支撑的距离不应超过72m。上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外，还应当在每个温度区段的两端设置。3、屋盖支撑有何作用？（P61－63）支撑形式有哪些？如何布置？(P60-62)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撑点；承担并传递水平荷载；保证结构安装的稳定与方便；屋盖支撑的布置：1）上弦横向水平支撑：端部第一或第二开间。当布置在第二开间时，端屋架需与横向支撑用系杆刚性连接，确保端屋架的稳定和风荷载传递。横向支撑间距大于60m时，中间增设。屋面为大型屋面板，且屋面板有三点与屋架上弦牢固连接时，可不设。但一般高空作业较难保证，还是设上弦横向支撑，大型屋面板起系杆的作用。有天窗架时，上弦横向支撑仍需布置。2）下弦横向水平支撑：与上弦横向支撑布置在同一开间：屋架跨度大于18m时；屋架下弦设有悬挂吊车时；抗风柱支承在屋架下弦时；屋架下弦设通长纵向支撑时,宜设屋架下弦横向支撑.3）下弦纵向水平支撑：屋架两边第一节间，与横向支撑形成封闭框。有振动设备、屋架下弦有吊轨、有托架时；有重级工作制吊车或