钢结构设计试题

试卷一一、填空题（每空2分，共计20分）1、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。2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。3、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。4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（），并利用其（）强度进行设计。5、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（）6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（）倍螺栓直径。7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（）构件设计计算。8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（）。1、1／20—1／82、屋盖横向支撑3、刚性4、受压屈曲，屈曲后强度5、隅撑6、2，37、双向受弯8、20mm二、选择题（1A2A3D4B5D6C7A8C9C10C1、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（）的要求。(A)等稳定(B)等刚度(C)等强度(D)计算长度相等2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。(A)垫板数不宜少于两个(B)垫板数不宜少于一个(C)垫板数不宜多于两个(D)可不设垫板3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（）来选定的。(A)支座竖杆中的内力(B)下弦杆中的最大内力(C)上弦杆中的最大内力(D)腹杆中的最大内力4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢（檩托）上（）。(A)一个普通螺栓(B)两个普通螺栓(C)安装焊缝(D)一个高强螺栓5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取()。(A)L(B)0.8L(C)0.9L(D)侧向支撑点间距6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（）。(A)端竖杆处(B)下弦中间(C)下弦端节间(D)斜腹杆处7、屋盖中设置的刚性系杆（）。(A)可以受压(B)只能受拉(C)可以受弯(D)可以受压和受弯8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（）。(A)上弦横向支撑(B)下弦横向支撑(C)纵向支撑(D)垂直支撑9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（）。(A)等肢角钢相连(B)不等肢角钢相连(C)不等肢角钢长肢相连(D)等肢角钢十字相连10、屋架设计中，积灰荷载应与（）同时考虑。(A)屋面活荷载(B)雪荷载(C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载四、作图题（10分）1、完成下列主次梁铰接和刚接连接答案一、填空题（每空2分，共计20分）1、1／20—1／82、屋盖横向支撑3、刚性4、受压屈曲，屈曲后强度5、隅撑6、2，37、双向受弯8、20mm二、选择题（每题2分，共计20分）三、问答题（共计20分）1、试述屋面支撑的种类及作用。（8分）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2、试述空间杆系有限元法的基本假定。（6分）答：(1)网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力；(2)结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小变形理论。3、举出两种常见的网架结构的基本形式，并简述其特点。（6分）答：平面桁架系网架：此类网架上下弦杆长度相等，上下弦杆与腹杆位于同一垂直平面内。一般情况下竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆夹角宜在40°－60°之间。四角锥体系网架：四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定规律组成。网架上下弦平面均为方形网格，下弦节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽去一些弦杆和腹杆，可得到各种形式的四角锥网架。四、作图题（10分）1、完成下列梁柱铰接和刚接连接梁柱铰接：梁柱刚接：《建筑钢结构设计》复习提纲《钢结构设计原理》第九章单层厂房钢结构1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些？(P305、317)各有什么作用？答：⑴柱间支撑分为上柱（层）支撑和下柱（层）支撑（★吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成部分，承担并传递单层厂房钢结构纵向水平力）。柱间支撑作用：①组成坚强的纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度②承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵向地震作用，并将这些力和作用传至基础③可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度⑵屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成屋盖支撑作用：①保证屋盖形成空间几何不变结构体系，增大其空间刚度②承受屋盖各种纵向、横向水平荷载（如风荷载、吊车制动力、地震力等），并将其传至屋架支座③为上、下弦杆提供侧向支撑点，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，提高其侧向刚度和稳定性④保证屋盖结构安装时的便利和稳定2、屋盖支撑系统应如何布置？（可能考作图题）答：参考书P313-315及图9.4.33、檩条有哪些结构型式，是什么受力构件，需要验算哪些项目？（P317－319）答：结构形式：实腹式和桁架式：檩条通常是双向弯曲构件，需要验算强度、整体稳定、刚度。4、设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条答：作用：为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形，减小My以及增加抗扭刚度，设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度（课件）如何设置：当檩条的跨度4~6m时，宜设置一道拉条；当檩条的跨度为6m以上时，应布置两道拉条。屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系，或设斜拉条和撑杆。Z形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。当檐口处有圈梁或承重天沟时，可只设直拉条并与其连接。5、压型钢板根据波高的不同，有哪些型式，分别可应用于哪些方面？(P323)答：高波板：波高75mm，适用于作屋面板中波板：波高50~75mm，适用于作楼面板及中小跨度的屋面板低波板：波高50mm，适用于作墙面板6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式？(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系？(P327)答：普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。梯形桁架的腹杆体系有人字式、再分式。7、在进行梯形屋架设计时，为什么要考虑半跨荷载作用？答：梯形屋架中部某些斜杆可能在全跨荷载时受拉，而半跨荷载时受压，由拉杆变为压杆为不利受力情况之一。8、屋架中，汇交于节点的拉杆数越多，拉杆的线刚度和所受的拉力越大时，则产生的约束作用越大，压杆在节点处的嵌固程度越大，压杆的计算长度越小，根据这个原则桁架杆件计算长度如何确定?(P331-332)此题答案仅供参考答：⑴桁架平面内：弦杆、支座斜杆、支座竖杆---杆端所连拉杆少，本身刚度大，则0xll；其他中间腹杆：上弦节点所连拉杆少，近似铰接或者下弦节点处、下弦受拉且刚度大，则00.8xll；⑵桁架平面外：对于腹杆发生屋架外的变形，节点板抗弯刚度很小，相当于板铰，取01yll；1l范围内，杆件内力改变时，则2011(0.750.25)yNllN⑶斜平面：腹杆计算长度00.9yll9、选择屋架杆件截面时应选择壁薄肢宽截面，以节省材料，画出屋架中常用角钢截面形式并说明其适用位置答：P335表9.6.310、由双角钢组成T形或十字形截面的的杆件，为保证两个角钢共同工作，在两角钢间每隔一定距离加设填板以使两个角钢有足够的连系，填板间距有何要求？(P335-336)答：填板间距：对压杆4dli，对拉杆80dli；在T形截面中，i为一个角钢对平行于填板的自身形心轴的回旋半径；在十字形截面中i为一个角钢的最小回旋半径；11、屋架节点板厚度如何确定？，中间节点板厚度与支座节点板厚度有何关系？中间节点板厚度与填板厚度有何关系？(P336)答：节点板的厚度对于梯形普通钢桁架等可按受力最大的腹杆内力确定，对于三角形普通钢桁架则按其弦杆最大内力确定；在同一榀桁架中，所有中间节点板均采用同一种厚度，支座节点板由于受力大且很重要，厚度比中间的增大2mm；中间节点板厚度与填板厚度相等12、屋架上弦杆有非节点荷载作用应如何设计？杆件局部弯矩如何确定？答：⑴把节间荷载化为节点荷载，计算屋架在节点荷载作用下轴力⑵计算节间荷载产生的局部弯矩⑶按压弯构件进行计算13、角钢宜切肢尖不宜切肢背。14、钢结构节点设计时应遵循的基本原则是什么？答：(P265)⑴连接节点应有明确的传力路线和可靠的构造保证。传力应均匀和分散，尽可能减少应力集中现象。在节点设计过程中，一方面要根据节点构造的实际受力状况，选择合理的结构计算简图；另一方面节点构造要与结构的计算简图相一致。避免因节点构造不恰当而改变结构或构件的受力状态，并尽可能地使节点计算简图接近于节点实际工作情况。⑵便于制作、运输和安装。节点构造设计是否恰当，对制作和安装影响很大。节点设计便于施工，则施工效率高，成本降低；反之，则成本高，且工程质量不易保证。所以应尽量简化节点构造。⑶经济合理。要对设计、制作和施工安装等方面综合考虑后，确定最合适的方案。在省工时与省材料之间选择最佳平衡。尽可能减少节点类型，连接节点做到定型化、标准化。总体来说，首先节点能够保证具有良好的承载能力，使结构或构件可以安全可靠地工作；其次则是施工方便和经济合理。《钢结构设计》第二章钢—混凝土组合结构1．组合梁依据其钢和混凝土的交界面上抗剪连接件的纵向水平抗剪能力，有哪些形式？(P14)答：完全抗剪连接组合梁和部分抗剪连接组合梁2、钢混凝土组合梁按换算截面计算组合梁的挠度时，如何考虑混凝土翼板与钢梁间的滑移效应。连续组合梁按什么截面计算梁挠度。(P23倒3-4段)答：当按换算截面计算组合梁的挠度时，尚应考虑混凝土翼板与钢梁间的滑移效应对组合梁的抗弯刚度进行折减。对于连续组合梁，考虑到在中间支座负弯矩区处混凝土翼板受拉开裂，规定在距中间支座两侧各0.15l（l为梁跨度）范围内，不计受拉区混凝土对刚度的影响，但应计入翼板有效宽度eb范围内配置的纵向钢筋的作用，其余区段仍取折减刚度。最后按变截面梁计算连续组合梁的挠度。3、组合梁验算需要验算项目？（P15）答：⑴组合梁正截面受弯承载力验算⑵组合梁受剪承载力验算⑶组合梁栓钉连接件验算4、钢混凝土组合梁栓钉及附近混凝土承受什么作用，有哪些破坏形式？栓钉抗剪承载力与哪些因素有关？(P20倒1段)答：在栓钉根部混凝土受局部承压作用，而栓钉本身承受剪、弯、拉作用；主要有两种破坏形式：栓钉周围混凝土被挤压破坏或栓钉杆被剪断；有关因素：栓钉截面面积、混凝土弹性模量、混凝土的强度等级；第五章门式刚架轻型钢结构1、掌握轻型门式刚架结构组成，支撑布置答：P256图5.12、绘图说明门式刚架常用的结构形式？答：P257图5.23、.轻型单层框架斜梁与柱采用端板连接有哪些？（P274）答：端板竖放、端板横放、端板斜放4、门式刚架粱腹板应如何设置横向加劲肋，其中间横向加劲肋承受什么荷载？（P271倒1）答：门式刚架梁腹板与中柱连接处、较大集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋；梁腹板利用屈曲后强度时，其中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场产生的压力；5、门式刚架结构分别在水平荷载、竖向荷载作用下的内力图，设计控制截面？答：内力图参见P283-285设计控制截面：P262对于刚架横梁：其控制截面一般为每跨的两端支座截面和跨中截面。对于刚架柱：其控制截面为柱底、柱顶和柱阶形变截面处6、如果刚架的侧移不满足要求，可采取哪些措施进行调整？答：⑴放大柱或(和)梁的截面尺寸⑵改铰接柱脚为刚接柱脚⑶把多跨框架中的个别摇摆柱上端改为与梁刚接