2013门刚问答829

第十一章门式刚架塑性设计1．钢结构设计总要求是什么？技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。2．门刚设计原则有哪些？门式刚架轻型房屋钢结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按分项系数设计表达式进行计算。门式刚架轻型房屋钢结构的承重构件，应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。3.1.3当结构构件按承载能力极限状态设计时，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用荷载效应的基本组合计算，并符合下列要求：γ0S≤R式中——结构重要性系数。对一般的门式刚架钢结构构件安全等级取二级，当设计使用年限为50年时，结构承重性系数取不小于1.0；当设计使用年限为25年时，取不小于0.95；S——不考虑地震作用时，荷载效应组合的设计值；R——结构构件承载力的设计值。结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效净截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。当结构构件按正常使用极限状态设计时，应根据现行国家标准。建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用荷载效应的标准组合计算变形，并规程3.4节的要求3．安全等级可分为几级？安全系数分别是多少？安全等级为三级：一级、二级、三级。安全系数分别是1.1、1.0、0.95。？4．结构构件在何时按净截面计算？按有效净截面计算？按毛截面计算？一般强度验算按净截面计算；利用腹板的屈曲后强度按有效净截面计算，验算稳定性，正常使用极限状态验算按毛截面计算，如裂缝、挠度、长细比等。5．单层门式刚架的组成是哪些？1)主结构:柱和斜梁（主刚架）、抗风柱、吊车梁。柱和斜梁多是实腹式工字形或H形等截面，也可是沿长度方面变化的楔形截面。2)次结构:檩条和墙梁。3)支撑体系:柱间支撑、屋面支撑、拉条和隅撑4)围护体系:屋面板、墙面板、保温棉5)其他（非结构构件）:收边、泛水、采光板、通风器、天沟、落水管等6．单层门式刚架结构的有哪些优缺点？（课本思考题11.1）1）质量轻：一般10~30kg/m2，柱底反力小，地震反应小，注意风吸力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5）梁柱多用变截面，省材6）整体性←檩条、墙梁、隅撑；支撑→张紧的圆钢；可考虑屋面蒙皮效应支撑：靠檁条、墙梁、隅撑作支撑，减少了支撑数量。同时用张紧的圆钢作支撑。7）主刚架梁多这变截面，－－省料、轻便8）刚架设计时利用屈服后的强度－腹板很薄，但安全储备小。9）杆件较薄，对制作安装、运输、要求较高。10）特点：轻、薄7.门式刚架结构形式哪些？如何选用哪种结构形式？1)按跨数：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式.2)按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡.选用哪种结构形式，要根据建筑的使用功能要求和建筑当地的气候条，结构功能、经济等因素确定，如：单脊多脊和屋面的坡数的不同，屋面的排水方式不同，屋面的坡长度和坡度对屋面排水速度也不同，坡度大，坡长短排水速度快，否则排水速度慢。8.什么是门式刚架？见课本470页。多为边柱顶刚接，柱底铰接，不可柱顶底同为铰接。多为一次超静定。安全系数小。9．门式刚架的设计方法？一是弹性设计方法，多用于变截面刚架；二是塑性设计方法，用于等截面刚架设计。10．使用摇摆柱体现了什么原则？门式刚架中柱顶底都为铰接的柱，为轴心受力构件，可承受竖向压力，不抵抗水平力，柱顶可以自由前后、左右摆动。摇摆柱截面相对可取小。门刚的边柱多是檐口刚接，底部铰接，此柱为压弯构件，承受竖向压力，抵抗水平力，梁柱交接位置截面相对较大，有较大的抗弯刚度，所以说：采用摇摆柱体现了材料相对八哥嘴使用的有规则。11.刚架梁断面高度与跨度关系怎样？等截面：1/40~1/30跨度变截面：1/40~1/35跨度12.门刚屋面坡度范围是多少？屋面坡度：1/20~1/8,雨量大的地方取大值，雨量小的地方取小值。11）门式刚架柱脚连接形式有哪些？刚接或铰接。12）门式刚架高度、跨度范围分别是多少？跨度：横向刚架柱轴线间的距离；宜9~36m高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。13）温度区段分别是多少？温度区段（长）：纵向≤300m，横向≤150m14）在设伸缩缝处结构如何处理？1）缝两侧分别为独立的结构单元；设缝处为双柱；2）单柱：檩条和屋面板构造（搭接檩条及吊车梁的螺拴连接处采用长圆孔进行调节）15）檩条布置有何要求？1）檩条一般1.5m等间距2）屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm）3）天沟附近布置一根以固定天沟16．墙梁布置有何要求？a)一般为2mb)一般布置在柱的外侧，也可布置在内侧17．支撑布置原则原则？a)保证几何不变体b)与普通厂房类似要求18．支撑形式有哪些？支撑形式：a)支撑：圆钢、型钢b)系杆：檩条、圆管、其他截面支撑和各类：19．柱间支撑布置要求有哪些？画柱支撑图简图（1）无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜设设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m；（2）当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑；（3）支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°；（4）柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥式吊车起重量大于5ｔ时，宜采用型钢支撑；（5）柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向荷载（如风、吊车制动力）按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算；（6）对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同一柱列设有多道柱间支撑时，纵向力在支撑间可按均匀分布考虑；（7）在每一伸缩缝区段，沿每一纵向柱列均应设置柱间垂直支撑20．屋面支撑要求有哪些？画屋面支撑简图1）屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间；2）在刚架转折处（柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆；3）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载的支撑桁架；以构成几何不变体系。4）屋面交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆应按压杆设计；5）刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力要求；6）屋盖横向水平支撑可仅设在靠近上翼缘处；7）交叉支撑可采用圆钢，按拉杆设计；8）屋面横向水平支撑内力，应根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算，对于交叉支撑可不计压杆的受力。9）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（刚性）系杆。21．拉条的作用是什么？将作为檩条或墙梁中部支座的反力向主刚架传递。22．实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是什么？固定檩条，阻止檩条端部截面的扭转和侧翻。第二次课1．门式刚架房屋上荷载和作用有哪些？1）永久荷载：结构自重，一般为0.25～0.35kN/m2，屋面悬挂荷重按实际取值。2）可变荷载：包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、悬挂或桥式吊车荷载。3）地震作用一般采用基底剪力法，对无吊车且高度不大的刚架可采用单质点简图；当有吊车荷载时，可采用2质点简图。4）风荷载2．风荷载作用有何特点？风载作用在建筑上与随建筑围护体系是否封闭，建筑高度、部位有关，如：外墙迎风面为压力，另一则则为吸力，屋面为吸力，建筑端部与建筑中部差异，建筑赿高，风压赿大。封闭建筑表面风压作用值偏小，反之则较大，具体见门式刚架技术规程的有关表格。3．荷载组合原则有哪几点？1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑；4）多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定；5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。4．屋面均布活荷载与雪荷载是否可同时考虑？见前题5．积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；见前题6．施工或检修集中荷载在何时考虑？见前题7．地震作用与风荷载是否同时考虑？见前题8．刚架内力分析荷载组合有哪几种？9．1．不考虑地震作用时荷载组合①永久荷载×1.2+0.9（竖向可变荷载×1.4+风荷载×1.4+吊车竖向可变荷载×1.4+吊车水平可变荷载×1.4）；②永久荷载×1.0+0.9（风荷载×1.4+邻跨吊车水平可变荷载×1.4）；③永久荷载×1.0+风荷载（吸力）×1.4；④永久荷载×1.2+竖向可变荷载×1.4。上述1、4项组合用于计算最大弯矩及最大轴力的内力组合以进行刚架截面强度的计算；2、3项组合主要用于计算轴力最小而相应弯矩最大内力组合进行柱脚及锚栓的计算。10．刚架内力计算有哪几种方法？1）弹性分析方法2）塑性分析方法3）有限元法4）手算校核：结构力学的方法、静力计算的公式和图表11．塑性设计的特点是什么？1）假定钢材为理想的弹-塑性体，略去钢材的应变硬化影响，结构上的荷载为按比例增加，计算内力时假定结构上形成足够的数量的塑性铰使结构变为机构而破坏。2）钢结构塑性设计主要是利用在结构中的若干截面处形成塑性铰后，在该截面处发生转动而产生内力重分配，最后形成破坏机构，3）要求钢材必须具有良好的延性。结构的变形较大。12．塑性设计钢材必须满足三个条件是什么？1）强屈比fu/fy≥1.2；2）伸长率δ5≥15％；3）相应于fu的应变εu不小于20倍的屈服点应变εy。13．塑性设计的步骤？1）结构选型和建筑主要尺寸确定。2）结构平面布置;(刚架间距、伸缩缝)3）檩条、墙架和支撑布置4）刚架所受荷载计算及荷载组合5）对各种组合进行机构分析、确定结构的全塑性弯矩Mp,据此进行刚架截面选择。6）验算构件截面的局部稳性7）对各构件进行强度、整体稳定验算。8）根据容许长细比定构件侧向支承点9）侧移验算、柱脚设计静力法求塑性铰的位置？1.去除构件中超静定赘余力使之成为静定结构，绘制荷载作用下的弯矩图；2.将赘余反力作用在静定刚架上，画出其弯矩图。3.把上述弯矩叠加，得出塑性铰位置，求出Mp,塑性设计唯一性定理是什么？唯一性定理指塑性分析唯一结果，在破坏条件下同时满足三个条件：1.平衡条件2.机构条件3.屈服条件刚架的设计的控制截面一般在哪些位置？根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。14．控制截面的内力组合主要有几种？15．塑性设计构件的承载力验算的内容有哪些？1）弯曲强度验算、剪切强度验算、压弯强度验算。2）受压构件的长细比验算、塑性铰截面相邻区段长细比验算。3）压弯构件平面内与平面外稳定性验算。16．变截面门式刚架柱顶侧移应采用什么方法？荷载采用什么值？当单跨变截面刚架横梁上缘坡度不大于1：5时，在柱顶水平力作用下的侧移u，可按下列公式估算：柱脚铰接刚架刚架侧移限值是多少？不设吊车：采用轻型钢板墙时为h/60，采用砌体墙时为h/100，h为柱高；设有桥式吊车：吊车有驾驶室时为h/400，吊车由地面操作时为h/180。17．侧移超限调整方法是什么？)2(123tcEIHhu当刚架侧移不满足要求，需要采用下列措施之一进行调整：1）放大柱或梁的截面尺寸；2）改铰接柱脚为刚接柱脚；3）把多跨框架中的摇摆柱改为上端和梁刚接的节点连接形式。18．刚架斜梁的挠度限值是多少？19．梁柱板件宽厚比限值是多少？弹性梁柱板件宽厚比限值翼缘：不能发生局部失稳，要求受压翼缘：yftb23515(2)腹板:考虑屈曲后强度ywwfth235250(3)工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化不超过60mm／m时可考虑屈曲后强度（拉力场），其抗剪承载力设计值应按下列公式计算？20．工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M共同作用下的强度如何计算？21．工字形截面受弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下的强度应符合下如何计算？22．梁腹板加劲肋的配置如何配置？23．梁构件的稳定如何验算？24．柱的计算内容？边柱和梁以受弯为主，中柱以受压为主。梁柱截面采用焊接工字形截面并利用腹板的屈曲后强度，截面绕弱轴抗弯性能较