建筑钢结构设计复习提纲12

《建筑钢结构设计》复习提纲

第一章

1、 绘图说明门式刚架常用的结构形式？(P3－4) 轻型门式刚架组成构件有哪些，这些构件的受力性质(如轴压、压弯、双向受弯构件)？

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）。

组成构件：

? 主要承重骨架－门式刚架

? 檩条、墙梁 －C形、Z形冷弯薄壁型钢 ? 屋面、墙面 －压型金属板、彩钢夹芯板

? 屋面及墙面保温芯材 －聚苯乙烯泡沫塑料、 聚氨酯泡沫塑料、岩棉等 ? 支撑－屋面支撑、柱间支撑

2、 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)

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。

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3、 对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法方法确定各种内力，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。

4、 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。

5、 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。

6、 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，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) 计算公式： N

0?x?Ae0??mxM1?f?0??x???1??N0NExWe1N0——为小头的轴向压力设计值 M1——为大头的弯矩设计值； Ae0——为小头的有效截面面积；

We1——为大头的有效面积最大受压纤维截面模量；

?xy——杆件轴心受压稳定系数，楔形柱轴心受压稳定系数，计算长细比时取小头的回转半径； ?mx——为等效弯矩系数；

——计算?时回转半径i0以小头为准

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

7、 压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板（波高小于30mm）、中波板（波高为30～70mm）和高波

板（波高大于70mm）。屋面板一般选用中波板和高波板，墙板常采用低波板（P31）

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。 。

8、 压型钢板的截面几何特性可以采用什么算法计算？（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”。 9、 檩条是双向受弯构件，需要验算哪些项目？（P37－40）

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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，变形计算 10、 设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条（P41或课件）

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。

11、 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？(P42) 阻止檩条端部截面的扭矩，以增强其整体稳定性

第二章

1. 重型工业厂房的柱子截面形式（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。布置要求：

1、 每列柱都必须设置柱间支撑。

2、 多跨厂房的中间柱的柱间支撑宜与其边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。

3、 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。

4、 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。 5、 每列柱顶均要布置刚性系杆。

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3. 屋盖支撑有何作用？（P58－59）支撑形式有哪些？如何布置？(P60-62) 作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性

2、保证屋盖的刚度和空间整体性 3、为弦杆提供适当的侧向支撑点 4、承担并传递水平荷载 5、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起重量较大的中轻工作制吊车;房屋跨度较大、空间刚度要求较高时，均需设置下弦纵向水平支撑。

4）垂直支撑 ：设有上弦横向支撑的开间内，每隔4～5个开间布置一道。垂直支撑联系屋架上、下弦水平支撑，并和屋架水平支撑一起形成几何不变的屋盖空间结构，是上弦横向水平支撑的支承点，在屋盖安装过程中保证屋盖稳定。

5）系杆：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆，屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆。当屋架横向支撑设置在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。

4. 屋架结构主要有哪些形式？(P58)如何确定屋架高度？

桁架的外形直接受到它的用途影响。就屋架来说，外形一般分为：三角形、梯形、平行弦三种。桁架的腹杆形式常用：人字式、芬克式、豪式、再分式、交叉式 五种。前四种为单系腹杆，第五种复系腹杆。 三角形屋架H。=（1/4—1/6）L;梯形屋架H。=（1/6—1/10）L,但当屋架跨度大时要注意尽可能不超出运输界限。梯形屋架的端部高度H。与中部高度相关连。当为多跨屋架时,H。应取一致,以利屋面构造。我国常将H。取为（1.8—2.1)米等较整齐的数值。当屋架与柱刚接时,应取足够的大小,以便能较好地传递支座弯矩而不使端部弦杆产生过大内力。端部高度的常用范围是 H。 =（1/10—1/16）L。 5. 屋架设计中，积灰荷载应与屋面活荷载或雪荷载两者中的较大值同时考虑。

6. 在进行梯形屋架设计时，为什么要考虑半跨荷载作用？（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。）

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。活荷载、雪荷载或某些厂房受到的积灰荷载作用在屋盖半边的情况，以及施工过程中由一侧开始安装大型屋面板所产生的情况等。所以内力计算的除了应该按满跨荷载计算外，还要按半跨荷载进行计算，以便找

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出各个杆可能的最不利内力。

7. 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(上册P169) 8. 钢屋架里各杆件计算长度如何确定？（上册P169-171） 桁架平面内的计算长度 ：1）弦杆、支座斜杆、支座竖杆： 2）其他腹杆：

桁架平面外的计算长度 ：1）全部腹杆：双角钢T型：

单角钢、双角钢十字形： 2）弦杆： （侧向支承点间距离）

9. 三角形屋架支座处的节点板要传递端节间弦杆的内力，因此，节点板厚度由上弦杆内力 来决定，中间节点板受力小，厚度可比支座节点板减小2mm。

10. 钢屋架杆件尽量选取肢宽壁薄截面，普通梯形钢屋架各杆的合理截面形式是什么？(P74) 杆件截面形式及选择截面形式：以双角钢拼成一根构件。选择原则：等稳定 。 二不等边角钢短肢相并：计算长度l0y较大的上、下弦杆 二不等边角钢长肢相并：端斜杆、端竖杆、受较大弯矩作用的弦杆 二等边角钢相并：其余腹杆、下弦杆

二等边角钢组合成的十字形截面：与竖向支撑相连的屋架竖杆 单角钢：轻型钢屋架中内力较小的杆件 钢管：轻型钢屋架中的杆件

11. 双角钢组成的屋架杆件中填板如何设置？(P77) 杆件间填板厚度与节点板厚度的关系为t填?t节 由双角钢组成的T形或十字形截面杆件按实腹式杆件进行计算，必须每隔一定距离在两个角钢间加设填板。 填板的宽度一般取50～80mm；填板的长度：对T形截面应比角钢肢伸出10～20mm，对十字形截面则从角钢肢尖缩进10～15mm。填板的厚度与桁架节点板相同。 填板的间距对压杆l1≤40i1，拉杆l1≤80 i1；在T形截面中，i1为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径；在十字形截面中，填板应沿两个方向交错放置，i1为一个角钢的最小回转半径，在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少应设置两块填板 12. 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)，各焊缝传递什么内力，如何计算这些焊缝？(上册P282-294或课件)

1、 一般节点：1）腹杆与节点板：采用两边侧焊，角焊缝，传递轴力

2）弦杆与节点板：采用施加两侧角焊缝或L形围焊缝或三面围焊缝，传递轴力差值 计算： 肢背焊缝： 肢尖焊缝：

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第四章

1、高层钢结构的结构体系有框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、 框架-支撑结构体系、框架-核心筒结

构体系等。(P168)

2、 为减小风压作用，多高层房屋结构应采用怎样的平面形式，为减小风荷载下扭转振动呢?(P174) 为减小风压作用，多高层房屋结构应首选由光滑曲线构成的凸平面形式，以减小风载体型系数。 要尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式，以减小或避免在风荷载作用下的扭转动。

3、 高层建筑平面不规则结构有哪些情形?(P175)，竖向布置不规则结构有哪些情形？（P175－176） 1、高层建筑平面不规则结构有哪些情形：①结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25 % ；②楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50 % ；③抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两个互相垂直的主轴。

2、竖向布置不规则结构有哪些情形：①楼层刚度小于其相邻上层刚度的 70 % ，且连续三层总的刚度降低超过 50 % ；②相邻楼层质量之比超过1.5 (建筑为轻屋盖时，顶层除外)；③立面收进尺寸的比例为L1/L<0.75 ；④竖向抗侧力构件不连续；⑤任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力，小于其相邻上层的 80 % 。

4、 高层建筑水平荷载是主要荷载，大跨度结构竖向荷载是主要荷载。

5、 在水平荷载作用下，纯框架结构剪切变形模式，剪力墙结构的侧向位移模式是弯曲变形模式，两者结

合形成的框剪结构可显著减少纯框架结构的侧向位移(P170)。

6、 框筒结构为了避免严重的剪力滞后造成内力分布不均匀，致使角柱的轴力过大，通常可采取两种措施，

其一是 控制框筒平面的长宽比不宜过大 ，其二 是加大框筒梁和柱的线刚度比。 7、 组合楼板设计在施工阶段和使用阶段分别需要验算哪些内容？(P184-186)

施工阶段:应对作为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形验算 使用阶段：组合板正截面受弯承载力验算；组合板受冲剪承载力验算；组合板斜截面受剪承载力验算

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第四章

1、高层钢结构的结构体系有框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、 框架-支撑结构体系、框架-核心筒结

构体系等。(P168)

2、 为减小风压作用，多高层房屋结构应采用怎样的平面形式，为减小风荷载下扭转振动呢?(P174) 为减小风压作用，多高层房屋结构应首选由光滑曲线构成的凸平面形式，以减小风载体型系数。 要尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式，以减小或避免在风荷载作用下的扭转动。

3、 高层建筑平面不规则结构有哪些情形?(P175)，竖向布置不规则结构有哪些情形？（P175－176） 1、高层建筑平面不规则结构有哪些情形：①结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25 % ；②楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50 % ；③抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两个互相垂直的主轴。

2、竖向布置不规则结构有哪些情形：①楼层刚度小于其相邻上层刚度的 70 % ，且连续三层总的刚度降低超过 50 % ；②相邻楼层质量之比超过1.5 (建筑为轻屋盖时，顶层除外)；③立面收进尺寸的比例为L1/L<0.75 ；④竖向抗侧力构件不连续；⑤任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力，小于其相邻上层的 80 % 。

4、 高层建筑水平荷载是主要荷载，大跨度结构竖向荷载是主要荷载。

5、 在水平荷载作用下，纯框架结构剪切变形模式，剪力墙结构的侧向位移模式是弯曲变形模式，两者结

合形成的框剪结构可显著减少纯框架结构的侧向位移(P170)。

6、 框筒结构为了避免严重的剪力滞后造成内力分布不均匀，致使角柱的轴力过大，通常可采取两种措施，

其一是 控制框筒平面的长宽比不宜过大 ，其二 是加大框筒梁和柱的线刚度比。 7、 组合楼板设计在施工阶段和使用阶段分别需要验算哪些内容？(P184-186)

施工阶段:应对作为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形验算 使用阶段：组合板正截面受弯承载力验算；组合板受冲剪承载力验算；组合板斜截面受剪承载力验算

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