建筑钢结构设计复习思考题(含参考答案)

《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点？（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2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式？柱脚形式？(1).屋面荷载较小，横向跨度为12～48m(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。3.什么是摇摆住？摇摆柱：梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么？柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定，无吊车时宜取30m-45m，端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；有吊车时，下层柱间支撑宜设置在温度区中部。柱间支撑间距不大于50m。端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。5.门式刚架所受的荷载有哪些？风荷载在规范中是怎么考虑的，风荷载标准值如何计算？风荷载系数是什么？风荷载系数w考虑了结构内、外风压最大值组合。风可以从任意方向吹来，需要考虑“鼓风效应”（+i）和“吸风效应”（-i）分别与外部压力系数组合的两种工况。设计时，两种工况均需要考虑，取最不利工况。6.荷载效应组合的原则是什么？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑（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7.刚架侧移计算的原则是什么？（1）变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。（2）如果最后验算时刚架的侧移不满足要求，即需要采用下列措施之一进行调整：a.放大柱或梁的截面尺寸；b.改铰接柱脚为刚接柱脚；c.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。8.变截面柱在整体稳定计算时，内力和截面的取值有什么特点？这里按新规范，变化很大：公式中的轴力、弯矩、有效截面积、截面模量都是以大端计算；新增加一个与长细比有关的修正系数。9.变截面梁的整体稳定计算有什么特点？(1)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（接近梁）。(2)实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支承点的间距。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。(3)当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按规范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作用时的折算应力外，尚应满足相关公式的要求。10.隅撑有什么作用？隅撑布置的原则是什么？规范中隅撑的设计方法是什么？(1)当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑(山墙处刚架仅布置在一侧)作为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。(2)隅撑间距须根据斜梁的强度和稳定承载力确定。一般取3倍隅撑间距的梁段进行验算。(3)隅撑应根据规范规定按轴心受压构件的支撑来设计。隅撑截面选用单根等边角钢，轴向压力按公式计算11.刚架连接节点的形式和构造特点？斜梁与柱的连接及斜梁拼接一般采用高强螺栓－端板连接，按刚接节点设计，其形式：端板斜放、端板平放、端板竖放节点有加腋与不加腋两种基本形式。在加腋形式中又有梯形加腋与曲线加腋之分，一般采用梯形加腋并在加腋部分的两端设置加劲肋及侧向支撑，以保证该加腋部分的稳定性。12.檩条的设计特点？檩条的设计方法？(1)当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中位置设置拉条。当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条。(2)拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较大的构件。为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。(3)檩条的荷载和荷载组合a.1．2×永久荷载+1．4×max{屋面均布活荷载，雪荷载}；b.1.2×永久荷载+1．4×施工检修集中荷载换值。c.当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还应进行下式的荷载组合：1.0×永久荷载+1．4×风吸力荷载。(4)檩条的截面选择—强度、整体稳定（如檩条之间设有拉条，则可不验算整体稳定）、变形(5)根据受力特点，檁条应按双向受弯构件进行内力计算和截面设计。(6)檁条在进行内力分析时，内力计算与拉条的布置有关，当布置一道或两道拉条时，在水平荷载qx作用下按两跨或三跨连续梁计算。（见习题）(7)拉条布置应考虑风荷载影响，按实际受力计算拉条截面，并满足构造要求。13.檩条的连接和构造如何实现？檩条一般用檩托与屋架上弦相连，檩托用短角钢做成，先焊在屋架上弦，然后用C级螺栓（不少于2个）或焊缝与檩条连接14.拉条的作用是什么？拉条作为檩条的平面外支承点，减少了檩条的平面外的计算长度，增加了它的平面外的稳定性（有拉条时不用计算平面外的整体稳定）。15.压型钢板的种类有哪些？压型钢板如何命名？⑴镀锌压型钢板⑵彩色涂层压型钢板⑶锌铝复合涂层压型钢板表示方法：YX波高-波距-有效覆盖宽度。16.压型钢板截面几何特性的计算方法是什么？计算单元:采用单槽口作为计算单元，用其板厚的中线来计算截面特性。以此算得的截面特性A、I，乘以板厚t，便是单槽截面的各几何特性值。当板件的受压部分为部分有效时，应采用有效宽度代替它的实际宽度。17.压型钢板的荷载计算及荷载效应组合的特点？(1)当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；(2)当屋面板为双层板构造时(中间设置玻璃棉保温层)，作用在底板(下层压型钢板)上的永久荷载除其自重外，还需考虑保温材料和龙骨的重量。(3)设计或选用屋面压型钢板时，应考虑风吸力引起截面应力反号的影响，此时，不计入风吸力外所有可变荷载效应的影响，构件自重的荷载分项系数取作1.0。(4)在计算屋面压型钢板的可变荷载时，与刚架荷载计算类似，需要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载.(5)施工检修集中荷载一般取情况下取1.0kN，当施工检修集中荷载大1.0kN时，应按实际情况取用。（6）屋面板和墙板的风荷载体型系数不同于刚架计算，应按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102-2002取用。（见11题）(7)计算内力时，应主要考虑以下两种荷载组合：a.1.2×永久荷载+1.4×max{屋面均布活荷载，雪荷载}；b.1.2×永久荷载+1.4×施工检修集中荷载换算值c.当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还应进行下式的荷载组合：1.0×永久荷载+1.4×风吸力荷载。18.压型钢板的搭接方式有哪些构造要求？墙面压型钢板之间的侧向连接：一般采用搭接连接，搭接宽度通常为半波。屋面压型钢板之间的侧向连接：有搭接和咬边连接两种。搭接宽度视压型钢板规格而定，可仅搭接半波，也可搭接一波半。屋面、墙面压型钢板的侧向搭接方向应与主导风向一致。屋面压型钢板的长向搭接：应将靠近屋脊方向的板件置于上方，并在搭接部位设置防水密封带，以利防水。第2章中、重型厂房结构设计1.单层厂房钢结构的组成？横向框架，屋盖结构，支撑系统，吊车梁和制动梁，墙架2.吊车的工作制等级与工作级别有何关系?对应关系（按照吊车使用的频繁程度）:工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1～A3A4,A5A6,A7A83.柱网及温度伸缩缝如何布置？(1)柱网布置跨度－柱子纵向定位轴线之间的尺寸柱距－柱子在横向定位轴线之间的尺寸应满足生产工艺要求、结构的要求、经济合理、统一化和标准化。跨度不大于18m时，以3m为模数;跨度大于18m时，以6m为模数；柱距一般以6m为模数；工艺有要求时，局部采用12m柱距。(2)温度伸缩缝厂房平面尺寸较大时，应设置横向或纵向温度伸缩缝。温度区段不超过表中数值时，可不计算温度应力。构造：一般设置双柱，双横向框架。单柱伸缩缝：构造复杂，少用。伸缩缝中线与定位轴线重合，或采用插入距（1m）4.柱间支撑有哪几种？其作用是什么？怎样布置？支撑构件的设计有那些特点？(1)柱间支撑作用：组成纵向构架，保证纵向刚度；承受纵向力（风荷载、纵向制动力，温度应力、地震作用）；减少柱在框架平面外的计算长度。(2)柱间支撑设置：下层支撑：与柱及吊车梁组成纵向桁架，应设在温度区段中部。（减少温度应力）上层支撑：传递风荷载等，应设在温度区段端部及有下层支撑处。(3)柱间支撑的形式十字交叉式：构造简单、传力直接、用料节省八字式：上层支撑在柱间距较大时可改用斜杆门架式：当柱间距较大或十字撑妨碍生产空间时采用。(4)支撑的交叉杆件一般按柔性杆件（拉杆）设计，非交叉杆以及水平横杆按压杆设计。某些重型车间对下层柱间支撑的刚度要求较高时，交叉杆的两杆均按压杆设计。5.钢屋盖结构的组成、屋盖结构体系有哪些？什么是托架，有什么作用？(1)无檩屋盖结构体系（大型屋面板）(2)有檩屋盖结构体系(3)天窗架形式(4)托架形式托架：是用于局部减少柱子时支承该处的屋架的平行弦桁架。6.屋盖支撑有哪几种？其作用是什么？怎样布置？支撑构件的设计有那些特点？(1)分5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、垂直支撑、系杆（2）屋架支撑的作用：(5个)a.保证钢屋盖的空间稳定性──形成几何不可变体系。b.保证屋架受压上弦平面外稳定，同时减小下弦的受迫震动。c.承受和传递纵向水平力：有作用于山墙的风荷载，悬挂吊车纵向刹车力及安装使用过程中的其他纵向力（如地震力）。纵向水平支撑将力传给柱间支撑最后传到基础。d.增加厂房的整体刚度。(3)布置a.上弦横向水平支撑：一般设在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第一柱间，且一般不超过60米要加设一道，厂房大于66M时，跨中要设一道。b.下弦横向水平支撑:当跨度大于18M，或小于18M但有悬挂吊车，或厂房内有震动设备，或山墙抗风柱支在下弦上。要设在与上弦横向水平支撑的同一柱间.间距不宜大于60m，当温度区段长度较长时，应在中部增设上下弦横向水平支撑。c.下弦纵向水平支撑:位置：屋架下弦两端节间处。（5种情况才设）d.垂直支撑:位置：与上、下弦水平支撑同一开间。e.系杆:设置：在横向支撑、垂直支撑的节点处沿房屋纵向通长设置。柔性系杆—只能承受拉力刚性系杆—能承受压力。檩条可以兼作系杆。（大型屋面板可充当系杆）。所有系杆必须连在横向支撑节点上。7.厂房平面结构内力计算的特点？格构式柱和屋架如何简化成线性单元？按计算模式分：横梁与柱铰接（排架），横梁与柱刚接（刚架）为简化计算，引入当量惯性矩将格构式拄和屋架换算为实腹式构件进行内力分析。按照《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定，结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，依照组合规则进行荷载效应的组合，并取最不利组合进行设计。8.桁架的类型、外形、腹杆布置有哪些？主要尺寸如何确定？普通钢桁架：用普通型钢（角钢）组成T形和十字形截面，适用跨度18～36m。轻钢桁架：角钢小于L45×4或L56×36×4，跨度宜≤18m。普通钢桁架按外形可分为三角形，梯形及平行弦三种。⑴三角形桁架:用于陡坡屋面，有檩体系，只能铰接腹杆形式:芬克式腹杆受力合力，便于运输人字式节点少，受压腹杆长⑵梯形桁架腹杆形式：人字式：上承式支承节点在上弦少用下承式支承节点在下弦再分式：1.5m节间，避免局部弯距，但节点多⑶平行弦桁架杆件规格统一，节点构造统一，便于制造，但弦杆内力不均匀。用于单坡屋架、托架、支撑体系。⑷其他⑸三铰拱桁架：桁架式斜梁和拱拉杆组成。受力合理，但侧向刚度差，无法垂直支撑。用于跨度≤18m。其他造型：波浪型等(5)桁架的主要尺寸a.跨度标志跨度：柱网轴线的横向间距。以3m为模数计算跨度：桁架两端支座反力间的距离。b.计算