钢结构复习提纲

《建筑钢结构设计》复习思考题 2014.10

第1章 轻型门式刚架结构

1.单层门式刚架结构和混凝土结构相比有哪些特点？

⑴质量轻；⑵工业化程度高、施工周期短；⑶综合经济效益高 ⑷柱网布置比较灵活

2. 屋面支撑和刚性系杆的布置原则是什么？

⑴在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。

⑵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。 ⑶端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。 3.荷载效应组合的原则是什么？

⑴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； ⑵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；

⑶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； ⑷多台吊车的组合应符合《荷载规范》 的规定；

⑸当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。 4.刚架侧移计算的原则是什么？

⑴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。

⑵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：放大柱或梁的截面尺寸；改铰接柱脚为刚接柱脚； 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。 5.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？

实际上往往是大头截面用足，其应力大于小头截面，故公式左端第二项的弯矩M1 ，和有效截面模量We1 应以大头为准。

6.斜梁的整体稳定计算有什么特点？隅撑布置的原则是什么？

斜梁：⑴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。

⑵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

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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，可取斜梁下翼缘宽度的 倍。 隅撑布置的原则：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。隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的 倍。 7.刚架连接节点的形式和构造特点？ （a）端板竖放 （b）端板斜放 （c）端板平放 （d）斜梁拼接

8.压型钢板的荷载计算及荷载效应组合的特点？

⑴1.2× 永久荷载+1.4× max{屋面均布活荷载，雪荷载} ；

⑵1.2× 永久荷载+1.4× 施工检修集中荷载换算值。当需考虑风吸力对屋面

⑶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。 9.檩条的设计特点？

强度计算 —按双向受弯构件计算；整体稳定计算；变形计算 ⑴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。

⑵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。

⑶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。 10.墙梁的布置和荷载组合原则？

布置：墙梁的最大刚度平面在水平方向；墙梁应尽量等距设置，在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙梁。

荷载组合原则：⑴1.2X竖向荷载＋1.4X水平风荷载（迎风） ⑵1.2X竖向荷载＋1.4X水平风荷载（背风）

第2章 中、重型厂房结构设计

1.吊车的工作制等级与工作级别有何关系?柱网及温度伸缩缝如何布置？ 轻级A1-A3;中级A4，A5;重级A6,A7;特重级A8

柱网布置⑴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。 ⑵跨度不大于18m时，以 3m为模数；跨度大于18m时，以 6m为模数； ⑶柱距一般以 6m为模数； 工艺有要求时，局部采用 12m柱距。

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温度伸缩缝布置：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）

2、柱间支撑有几种？其作用是什么？怎样布置？支撑构件的设计有那些特点？ 柱间支撑形式：十字交叉式、八字式、门架式等。 作用：⑴ 组成纵向构架，保证纵向刚度；

⑵ 承受纵向力（风荷载、纵向制动力，温度应力、地震作用）； ⑶ 减少柱在框架平面外的计算长度。

布置：⑴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。 ⑵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。 特点：对于带有交叉腹杆的支撑可按拉杆体系设计，也可按压杆设计。 3. 钢屋盖结构的组成、屋盖结构体系有哪些？

组成：由屋面、檩条、屋架、托架和天窗架等构件组成。

结构体系：无檩屋盖结构体系； 有檩屋盖结构体系； 天窗架形式；托架形式。 4.屋盖支撑有几种？其作用是什么？怎样布置？支撑构件的设计有那些特点？ 屋盖支撑及布置：

⑴上弦横向水平支撑；布置： 在无檩体系中，尽管有大型屋面板可以作为横向支撑，但考虑施工中条件不好，焊接质量难以保证，加上施工过程中屋盖系统的整体稳定性要求，必须设置。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。 ⑵ 下弦横向水平支撑；布置： 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。

⑶ （下弦）纵向水平支撑；位置： 屋架下弦两端节间处。一般只在几种情况下才设置：a. 硬钩吊车或抓斗等类似吊车；b. 设有壁行吊车或双层吊车的厂房；c. 有5 t以上锻锤的厂房；d. 屋盖有托架和中间屋架时；

e.跨度≥30M,轨顶标高≥15M，并有大吨位吊车。（轻、中级>30吨，重级>10吨） ⑷ 垂直支撑；设置： 跨度小于30m梯形屋架，屋架两端及可

中跨中各设一道； 跨度小于18m三角形屋架，跨中设一道。 沿厂房纵向每隔4～

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6个屋架应设置垂直支撑，以保证安装时的稳定。

⑸ 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。 作用：?（1）保证钢屋盖的空间稳定性──形成几何不可变体系。?（2）保证屋架受压上弦平面外稳定，同时减小下弦的受迫震动。?（3）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。（4）增加厂房的整体刚度。 特点：

5.厂房平面结构内力计算的特点？

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。 6. 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。 桁架的外形：三角形、梯形、平行弦。

腹杆布置：应使短杆受压，长杆受拉，腹杆数量少，总长度短。 ⑴ 跨度。标志跨度 ：柱网轴线的横向间距。以 3m为模数 计算跨度：柱网封闭结合时：l0=l0-(300~400mm) 柱网非封闭结合时：l0= l

桁架与钢拄刚接时： l0= 钢柱内侧面之间距离 ⑵ 高度 桁架的跨中高度，由经济、刚度、建筑要求、运输条件等因素定。 三角形桁架：h=(1/6 ~ 1/4)l 由排水坡度定

梯形桁架： h=(1/10 ~ 1/6)l跨度大或荷载大时取大值 端部高度：铰接时1.6～ 2.2m，刚接时1.8～ 2.4m。

跨度大的桁架（三角形 l>=15m ，梯形 l >=24m）宜起拱，一般取 (1/500)l。 7. 桁架的荷载计算、荷载汇集、荷载组合、杆件内力计算的特点？ ⑴ 桁架荷载

a. 永久荷载： 屋面、屋架、天窗、支撑、天棚 b. 可变荷载： 活荷载、风荷载、积灰、雪、悬挂吊车 桁架和支撑自重估算的经验公式：gwk =0.12+0.011l

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荷载组合：设计桁架时，考虑使用和施工过程中可能出现 的几种最不利荷载组合： ① 全跨永久荷载+全跨可变荷载

② 全跨永久荷载+半跨可变荷载 斜腹杆内力可能变号

③ 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（施工阶段） 内力计算特点：(1) 桁架的各节点均视为铰接； (2) 桁架的所有杆件的轴线都在同一平面内且在节点处交汇； (3) 荷载均在桁架平面内 作用于节点上。 （即理想的铰接桁架，另加局部弯矩 ）

8. 杆件的计算长度如何确定？截面形式有哪些？ 计算长度见上册p333表9.6.1 截面形式见上册p335表9.6.3

9. 填板布置有哪些原则？节点板厚度如何确定？

原则:厚度同节点板，宽40～ 60mm，伸出（或缩进）10～ 15mm。 填板间距对压杆ld=<40i，对拉杆ld=<80i。 节点板厚度见上册p336表9.6.4

10.杆件截面选择有哪些原则？如何计算？ 原则：⑴ 相同截面积情况下宜宽肢薄壁。

⑵ 角钢规格不宜小于L45x4或L56x36x4。有螺栓孔时，肢宽须满足附录10要求。 ⑶ 规格尽量统一，不宜超过5～ 6种。同种规格厚度之差不宜小于2mm。 ⑷ 弦杆一般不变截面。三角形屋架 或梯形屋架 时可变一次。 计算：⑴ 轴心拉杆；按强度条件选杆件：An>=N/f

单角钢单面连接时,f乘以 0.85的折减系数； 螺栓孔在节点板范围内且离节点板边缘不小于100mm时，可不考虑该孔对角钢截面的削弱。

⑵ 轴心压杆；按第6章方法，假定长细比 试选截面，再验算至合适。 ? ⑶ 拉弯和压；弯杆按第7章方法，根据经验试选截面，然后验算调整至满足。 ⑷ 受力很小的腹杆和构造杆截面由刚度条件（容许长细比）确定。

11. 节点设计的步骤和一般原则，各节点的设计要求和特点？如何设计和计算？ ⑴ 应使杆件形心线与桁架轴线重合。为便于制造， 取角钢肢背至形心距离为 5mm的倍数；⑵ 作图步骤：①按比例画轴线； ②按较大比例（ 1:10）画杆件（肢背与轴线距离按角钢形心距取5mm的倍数） ；杆端与其他杆件之间的间距不小20mm。

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⑶ 根据计算得到的腹杆焊缝所需长度（包括预留焊口尺寸），确定节点板外形及尺寸。要注意沿焊缝长度方向应多留约2hf的长度以考虑施焊时焊缝两端的缺陷影响，垂直于焊缝方向应留出10~15mm的焊缝位置； ⑷ 布置及验算弦杆与节点板的焊缝。设计弦杆拼接。 ⑸ 绘制节点大样，标明各种尺寸。 12.桁架施工图的主要内容和绘制要点？

设计图要求： 清晰、明确、准确无误，表达详尽。

⑴ 桁架施工图：按运输单元绘制，包括桁架正面图、上、下弦平面图及必要的侧面图、剖面图、零件图。

⑵ 左上角为桁架简图：左半跨标注几何尺寸，右半跨注明内力设计值，注明起拱高度。正中为桁架正面图和上下弦平面图。右上角为材料表。

⑶ 杆件的轴线尺寸比例一般用 1:20～ 1:30，节点和杆件尺寸用 1:10～ 1:15比例。

⑷ 应注明各零部件的型号和各种加工尺寸、定位尺寸、孔洞位置及焊缝尺寸，以及对工厂制造和工地安装的要求。

⑸ 各零部件应加以详细编号，完全相同的零件用同一编号，镜面对称的零件加正、反字样注明。

⑹ 应有文字说明，包括钢号、焊条型号、质量要求、未注明的焊缝和螺栓孔尺寸、防锈处理方法和对制造、安装的要求等。

13. 吊车梁的荷载及传力途径？吊车梁截面的验算内容？

荷载：吊车竖向荷载P；横向水平荷载（刹车了及卡轨力）T和纵向水平荷载（刹车力）TL。

验算内容：强度验算、整体稳定验算、刚度验算、疲劳验算。

第3章 大跨屋盖结构

1．大跨度钢结构屋盖有哪些结构形式？

平面结构体系：梁式结构（平面、空间桁架）；平面刚架结构；拱式结构 空间结构体系：平板网架结构；网壳结构；悬索结构；斜拉结构；张拉整体结构 2.双层网架的主要形式有哪些？

平面桁架系网架：两向正交正放网架；两向正交斜放网架；三向网架 四角锥体系网架：正放四角锥网架；正放抽空四角锥网架；棋盘四角锥网架

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斜放四角锥网架；星形四角锥网架

三角锥体系网架：三角锥网架；抽空三角锥网架；蜂窝形三角锥网架 3．网架的跨度大小如何划分？

大跨度为>60m，中夸度30~60m，小跨度<30m 4.网架结构的支承形式主要有哪些？

支承形式：周边支承；点支承；周边支承与点支承相结合；两边和三边支承 5．网架的高度和网格尺寸与哪些因素有关？ 网架高度确定原则：

⑴ 网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状、支承 条件及设备管道等因素有关。

⑵屋面荷载较大、跨度较大时，网架高度应选得大 一些。

⑶平面形状为圆形、正方形或接近正方形时，网架高度可取得小一些，狭长平面时，单向传力明显，网架高度应大一些。 ⑷ 点支承网架比周边支承的网架高度要大一些。 ⑸ 当网架中有穿行管道时，网架高度要满足要求。 网格尺寸确定原则

⑴网架的网格尺寸与高度关系密切，斜腹杆与弦杆夹角应控制在400-550之间为宜。如夹角过小，节点构造困难。

⑵网格尺寸要与屋面材料相适应，网架上直接铺设钢筋混凝土板时，网格尺寸不宜过大，一般不超过3m，否则安装困难。当屋面采用有檩体系时，檩条长度一般超过6m。

⑶对周边支承的各类网架高度及网格尺寸可按表3-1 选用。 6．网架结构的节点有哪些形式？

(1) 焊接空心球节点； (2) 螺栓球节点； (3) 焊接钢板节点； (4) 焊接钢管节点；(5) 杆件直接汇交节点

7．网架结构的支座形式有哪些？各有什么特点和适用范围？ ⑴平板压力或拉力支座，只适用于较小跨度网架； ⑵单面弧形压力支座，适用于中小跨度网架； ⑶单面弧形拉力支座适用于较大跨度网架；

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⑷双面弧形压力支座，在支座和底板间设有弧形块，上下面都有是柱面，支座既可转动又可平移；

⑸球铰压力支座只能转动而不能平移，适用于多支点支承的大跨度网架； ⑹板式橡胶支座适用于大中跨度网架。

第4章 多层及高层房屋结构

1、多高层钢结构主要有哪些结构类型？ 常见类型： 框架结构、 框剪结构、 筒体结构 2.压型钢板组合楼板的设计特点？ 组合楼板的设计考虑两个受力阶段：

⑴施工阶段: 对作为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形验算.

⑵使用阶段: 对于非组合板，压型钢板仅作为模板使用；验算组合板在永久 荷载和使用段的可变荷载作用下的强度和变形. 3、高层钢结构梁与柱连接节点的主要形式有哪些？

⑴柔性连接：梁腹板传递竖向剪力（连接角钢、端板、支托） ⑵半刚性连接：梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩

⑶刚性连接：梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力（完全焊接、完全栓接、栓焊混合）

4.高层钢结构中竖向支撑的分类以及受力特点？ 分类：⑴中心支撑: 斜腹杆都连接于梁柱节点 ⑵偏心支撑: 斜腹杆不都连接于梁柱节点 5.偏心支撑的特征和作用？

⑴几何特征： 支撑斜杆不交于梁柱节点；

⑵力学特征：位于支撑斜杆与梁柱节点(或支撑斜杆) 之间的耗能梁段，一般比支 撑斜杆的承载力低，同时具有在重复荷载作用下良好的塑性变形能力。 作用：⑴在正常的荷载状态下，偏心支撑框架 具有足够的水平刚度；

? ⑵在遭遇强烈地震作用时， 耗能梁段首先屈服吸收能量。 （支撑不屈曲） 6、消能梁段的长度对结构产生的影响？

净长a=<1.6MP/VP的消能梁为短段梁，其非弹性变形主要为剪切变形，属剪切屈服型；净长a>=1.6MP/VP的消能梁为长段梁，其非弹性变形主要为弯曲变形，属弯曲屈服型。

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