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（受压屈曲，），并利用其（屈曲后强度）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（隅撑）
6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（ 2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。
7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）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（20mm ）。
1、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（等稳定）的要求。
2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（垫板数不宜少于两个）。
3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（腹杆中的最大内力）来选定的。
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（两个普通螺栓）。
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( 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（下弦端节间）。
7、屋盖中设置的刚性系杆（可以受压）。
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（ C 纵向支撑）。
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（C不等肢角钢长肢相连）。
10、屋架设计中，积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑。
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
四、计算题（20分） 1、如图所示，一梁柱刚接节点，钢材均为Q235，梁截面尺寸如图所示。其翼缘经焊透的对接焊缝与柱相连（焊接时未用引弧板），腹板通过10.9及摩擦型高强螺栓M20和角钢连接于柱.计算时可假定翼缘焊缝与腹板螺栓孔在同一截面,该截面弯矩与剪力设计值分别为100kN ·m 和42kN 。焊缝抗拉、抗压和抗弯强度设计值均为215kn/mm 2,抗剪强度设计值为125kN/mm 2，螺栓预应力为155kN ，抗滑移系数为0.45。试验算翼缘焊缝的连接是否满足强度要求
试验算腹板螺栓的连接是否满足强度要求
解：（1）翼缘焊缝及腹板螺栓受力：
腹板分担的弯距按I MI M w
w 计算，剪力全部由腹板承担。
梁截面惯性矩：I=21609cm 4
梁腹板惯性矩：I w =3544cm 4
梁腹板连接处弯矩为：M w =16.4kN ·m
梁翼缘连接处弯矩为：M 1=83.6kN ·m
（2）验算翼缘焊缝强度
翼缘分担的弯矩由上下两条焊缝受拉或受压来承担
梁柱铰接：
梁柱刚接：
一侧翼缘焊缝所承受的轴力为：N=215.5 kN
б=94.52N/mm2 翼缘焊缝强度满足要求。 （3）验算腹板高强螺栓强度 10.9级，M20高强螺栓，预应力P=155kN，该高强螺栓的抗滑移系数μ=0.45 a.高强螺栓受力V=42kN，M=16.4kN·m b.验算高强螺栓的强度 扭矩产生的螺栓中的最大水平剪力值为：N x =54667N 剪力产生的每个螺栓的剪力为：N y =10.5kN 因此一个螺栓承受的最大剪力为55.7kN 一个高强螺栓的抗剪承受力：［N v b］=0.9n f μP=62.775kN 此处角钢为单面连接，承受能力需乘系数0.85，所以此处每个高强螺栓实际承 载力为62.776x0.85=53.4kN，略小于单个螺栓所受到的最大剪力，不安全。 1、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）。 2、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（为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性）。 3、屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是（0.9L）。 4、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的K形）焊缝。 5、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。 6、屋盖支撑可以分为（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）五类。 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、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。 5、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（不等边角钢短边相连，短边尖向上）。 6、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（20mm）。 7、屋架上弦杆为压杆，其承载能力由（整体稳定）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（强度）确定。 8、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l≤6m，工作级别为Al~A5的吊车梁，宜采用（加强上翼缘）的办法，用来承受吊车的横向水平力。 三、简答题（共20分） 1、简述轻型门式钢架结构中支撑和刚性系杆的布置原则（8分） 答：上弦横向水平支撑的间距不宜超过60m。当房屋纵向长度较大时，应在房屋长度中间再加设置横向水平支撑。布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或第二柱间。 下弦横向水平支撑的布置。以下几种情况下都需设置下弦横向水平支撑：屋架跨度不小于18m 时；屋架跨度小于18m，但屋架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它振动设备时；山墙抗风柱支撑与屋架下弦时。下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。 下弦纵向水平支撑的布置。当房屋内设有中级工作制吊车或吨位较大的中、轻级工作制吊车时；房屋内设有大型振动设备时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；房屋较大、跨度较大、空间刚度要求较高时。下弦纵向水平支撑应设置在屋架下弦端节间内，与下弦横向水平支撑组成封闭 的支撑体系。 垂直支撑布置。对于梯形物价和平行弦屋架，当屋架跨度不大于30m时，应在屋架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道竖向支撑；当屋架跨度大于30m时，在无天窗的情况下，应在屋架跨度l/3处竖杆平面内和屋架两端各布置一道竖向支撑，在有天窗时，竖向支撑可布置在天窗架下的屋架竖杆平面内。三角形屋架当跨度不大于18m时，应在屋架中间布置一道竖向支撑，当跨度大于18m时，应按具体情况布置两道竖向支撑。 刚性系杆布置。在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长的刚性系杆；当屋架横向支撑设在厂房两端或温度缝区段的第二开间时，则在支承节点与第一榀屋架之间应设置刚性系杆。其余可采用柔性或刚性系杆。 2、为何冷弯薄壁构件在其强度和稳定性计算公式中截面特性以有效截面为准（6分） 答：因为冷弯薄壁构件允许办件受压屈曲并利用其屈曲后强度。因此，在其强度和稳定性计算公式中截面特性一般以有效截面为准。 3、简述D值法的计算步骤（6分） 答：(1)计算各柱侧移刚度D值(2)计算各柱剪力(3)计算各柱反弯点高度比(4)计算各柱端弯矩1、轴心受压柱，轴心压力设计值（包括自重）为3000kN，两端铰接。钢材为Q235钢，要求确定底板尺寸B及靴梁高度h。已知：基础混凝土局部承压强度设计值fc=8N/mm2,底板单个锚栓孔面积A0=594mm2,靴梁厚度14mm，与柱焊接角焊缝h f=10mm,f w f=160N/mm2。（15分） 解：B2≥N/f c+(A0x 2)=376188mm2,得B=613.3mm取B=620mm. 靴梁计算：靴梁受到的均布反力：q=2.42x103N/mm 靴梁与柱焊接处弯矩、剪力为最大，此时，M=2.72x107N?mm，V=363x103N 根据靴梁与柱的焊缝连接，需要靴梁的高度h为：680mm。 σ＝25.2mm2τ=27.1N/mm2σz s=37N/mm2<1.1f=236.5N/mm2 经验算，靴梁强度满足要求，所以靴梁高度为680mm。 2、一工字形组合截面钢梁，其尺寸和受力如图所示。已知其腹板的高厚比h 0/t w ≥170y f 235 ， 为保证腹板的局部稳定，请在支座A、B处及其之间梁段内布置加劲肋。（15分） 解：在如图P力作用下，梁的弯矩图在支座A、B间皆为负弯矩，即工字形梁的下翼缘受压，上翼 缘受拉。由于腹板的高厚比h 0/t w ≥y f 235 170 ,因而需要设置横向加劲肋。其横向加劲肋的艰巨， 由于题目未给出其它条件，故可按一般构造要求取a=2h0;其纵向加劲肋则应设在距受压的下翼缘（1／4－1／5）h 处，如下图所示。在横向和纵向加劲肋相接处，横向加劲肋连续，切断纵向加劲肋。 1、（10分）完成下列铰接柱脚的立面图和平面图 （0．3kN／m2）。 6、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） 7、当檩条跨度大于4m时，应在檩条间（二分点）位置设置拉条。当檩条跨度大6m时，应在檩条跨度（三分点）分点位置各设置一道拉条。 8、实腹式檩条可通过（檩托）与刚架斜梁连接。 三、简答题（共20分） 1、试述上弦横向水平支撑的作用及布置要求。（6分） 答：作用：承受山墙传来的风荷载等。布置要求：上弦横向水平支撑的间距不宜超过60m。当房屋纵向长度较大时，应在房屋长度中间再加设置横向水平支撑。 2、简述轻型门式钢架结构中屋面檩条中的拉条布置原则（8分） 答：当檩条跨度大于4m时，应在檩条跨中位置设置拉条。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。 3、举出两种常见的网壳结构的基本形式，并简述其特点（6分） 答：答：肋环形球面网壳：每个节点只汇交四根杆件，节点构造简单。整体刚度差。适合于中、小跨度。 施威德勒型球面网壳：在肋环形基础上加斜杆而组成。它大大提高了网壳的刚度，提高了抵抗非对称荷载的能力。它适合于大、中跨度。 四、计算题 1、图示梯形屋架由Q235钢材制作。已知斜腹杆AB所受拉力为150kN，几何长度L=3400mm，杆件采用2 L 50 X 5角钢，其截面面积A=9.6cm2，绕x，y轴的回转半径分别为ix=1.53cm，iy=2.38cm，设计强度f=215N/mm2，[λ]=350，试确定在此条件下AB杆是否能够满足要求。（15分） 解：强度要求：σ＝156.3N/mm2 长细比要求：lox=2720mm loy=3400mm λx=177.8<[λ]=350 λy=142.8<[λ]=350 强度、刚度都满足要求 2、已知一双轴对称焊接工字形简支梁，其腹板截面尺寸为1280mm x 10mm，翼缘截面尺寸为340mm x 14mm，突缘支座加劲肋截面尺寸为170mm x 16mm，计算出支座反力R=770kN（设计值），钢材为Q235，其强度设计值f=215N/mm2，验算突缘支座加劲肋的整体稳定性。（15分） 解：计算支撑加劲肋整体稳定性时，面积包括两侧各y w f t 23515范围内腹板。对于本题仅右侧15x10=150mm 范围。此时：A=170x16+150x10=4220mm 2，设水平对称轴为x ：I x =6.55x106mm 4 I x =(I x /A))1/2=39.4mm λx =l 0/I x =32.5 T 型截面属C 类，查表得υ＝0.887 N/(υA)=205.7N/mm 2 所以整体稳定满足要求 1、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q ≤30t ，跨度l ≤6m ，工作级别为Al ～A5的吊车梁，可采用（加强上翼缘）的办法，用来承受吊车的横向水平力。当吊车额定起重量和吊车梁跨度再大时，常在吊车梁的上翼缘平面内设置（制动梁）或（制动桁架），用以承受横向水平荷载。 2、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的K 形）焊缝。 3、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（60m ）。 4、桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取（杆件侧向支撑点）之间的距离。 5、能承受压力的系杆是（刚性）系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是（柔性）系杆。 6、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于（2 ）个。 7、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。 1、当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取（0．5kN ／m 2）；对受荷水平投影面积超过60m 2的刚架结构，计算时采用的竖向均布活荷载标准值可取（0．3kN ／m 2）。 2、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（等稳定）的要求。 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（腹杆中的最大内力）来选定的。 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上（两个普通螺栓 ）。 5、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（下弦端节间）。 6、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（拉杆） 7、实腹式檩条可通过（檩托）与刚架斜梁连接。 8、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（不等边角钢短边相连，短边尖向上）。 9、屋架设计中，积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑。 1、为什么上弦杆采用不等边角钢短肢相并的T 型截面 为什么支座斜腹杆采用不等边角钢长肢相并的T 型截面。（6分） 答：为了使两个主轴的回转半径与杆件在屋架平面内和平面外的计算长度相配合，而使两个方向的长细比接近，以达到用料经济、连接方便，且具有较大的承载能力和抗弯刚度。 2、简述单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具有的特点（8分） 答：(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 3、举出两种常见的网壳结构的基本形式，并简述其特点（6分） 答：肋环形球面网壳：每个节点只汇交四根杆件，节点构造简单。整体刚度差。适合于中、小跨度。施威德勒型球面网壳：在肋环形基础上加斜杆而组成。它大大提高了网壳的刚度，提高了抵抗非对称荷载的能力。它适合于大、中跨度。 四、计算题 1、（15分）一实腹式轴心受压柱，承受轴压力3500kN （设计值），计算长度lox=10m ，loy=5m ，截面为焊接组合工字形，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为Q235，容许长细比［λ］＝150。要求： （1）验算整体稳定性 （2）验算局部稳定性 解：（1）验算整体稳定性：A=2x104mm 2，I x =7.595x108mm 4，I y =2.134x108mm 4，i x =194.87mm,i y =103.3mm λx =51.32<[λ]=150,λy =48.4<[λ]=150 对x 轴为b 类截面，对y 轴为c 类截面，查表：υx ＝0.85>υy =0.785 N/(υy A)=222.9N/mm 2>f=215N/mm 2,如果承受静力荷载，材料为镇静钢，则在允许范围之 内。 （2）验算局部稳定 a. 翼缘b/t=9.75<(10+0.1λ) y f 235 =15.13 b.腹板h 0/t w =40<(25+0.5λ) y f 235=50.66 所以局部稳定均满足 2、如图所示的摩擦型高强度螺栓连接中，被连接板件钢材为Q235，螺栓8.8级，直径为20mm ，接触面采用喷砂处理，试验算此连接是否安全，荷载值均为设计值。P=110kN,μ=0.45。（15分） 解：忽略F 作用对螺栓群的偏心，则有作用于一个螺栓的最大拉力： N t 1=60.4kN<0.8P=88kN 最上排的最不利螺栓抗剪承载力设计值：沿受力方向的连接长度l 1=70cm>15d 0=15x2.15=32.3cm ， 故需将螺栓的承载力设计值乘以下列折减系数，即：β＝0.88，N b v1=12.3kN v1 ＝28.9kN 故按受力最不利螺栓承载力计算时不满足强度要求，现在按整个连接的承载力计算。 N t2=48.5kN，N t3 =36.6kN，N t4 =24.7kN，N t5 =12.8kN，N t6 =0.9kN (N t1+ N t2 + N t3 + N t4 + N t5 + N t6 )x2=367.8kN kN V kN N n i b vi 460 4. 463 1 = > = ∑= 钢结构设计规GB50017-2003 第一章总则 第1.0.1条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规。 第1.0.2条本规适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。 第1.0.3条本规的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》(CBJ68-84)）制订的。 第1.0.4条设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。 第1.0.5条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规》）。 第1.0.6条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规的要求。 第二章材料 第2.0.1条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢（沸腾钢或镇静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。 第2.0.2条下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢: 一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。 二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。 注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋的结构可按该规定值提高10℃采用。 第2.0.3条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度（或屈服点）和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验的合格保证。对于重级工作制和吊车起重量等于或大于50ｔ的中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。但当冬季计算温度等于或低于－20℃时，对于3号钢尚应具有－20℃冲击韧性的合格保证；对于16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢尚应具有－40℃冲击韧性的合格保证。对于重级工作制的非焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,必要时亦应具有冲击韧性的合格保证。 第 2.0.4条钢铸件应采用现行标准《一般工程用铸造碳钢》中规定的ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500或ZG310-570号钢。 第2.0.5条钢结构的连接材料应符合下列要求: 一、手工焊接采用的焊条，应符合现行标准《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的规定。选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。对重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，宜采用低氢型焊条。 钢结构设计规范GB50017-2003 第一章总则 第1.0.1 条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。 第1.0.2 条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。 第1.0.3 条本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》（CBJ68-84））制订的。 第1.0.4 条设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。 第1.0.5 条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规范》）。 第1.0.6 条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。 第二章材料 第2.0.1 条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3 号钢（沸腾钢或镇静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。 第2.0.2 条下列情况的承重结构不宜采用3 号沸腾钢: 一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－ 20C时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于—30 C 时的其它承重结构。 二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于- 20 C时的重级工作制吊车梁、吊车桁架 或类似结构。 注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内的结构可按该规定值提高10 C采用。 第2.0.3 条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度（或屈服点）和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验的合格保证。对于重级工作制和吊车起重量等于或大于50 t的中级工作制焊 接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。但当冬季计算温度等于或低于-20 C时，对于3号钢尚应具有-20C冲击韧性的合格保证；对于16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢尚应具有—40C冲击韧性的合格保证。对于重级工作制的非焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,必要时亦应具有冲击韧性的合格保证。 第2.0.4 条钢铸件应采用现行标准《一般工程用铸造碳钢》中规定的ZG200-400、ZG230-450 、ZG270-500 或ZG310-570 号钢。 第2.0.5 条钢结构的连接材料应符合下列要求: 一、手工焊接采用的焊条，应符合现行标准《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的规定。 选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。对重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，宜采用低氢型焊条。 二、自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属强度相适应。焊丝应符合现行标准《焊接用钢丝》的规定。 1.刚结构的特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火（钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小） 2. 钢结构应用范围：（技术角度）大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构 3.钢结构的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态 4.压应力是使构件失稳的原因 5.超静定梁或跨框架可以允出现许在受力最大的截面全面塑性，形成所谓塑性铰 6.索和拱配合使用，常称为杂交结构 7. 钢材的基本的性能：①较高的强度：屈服点fy抗拉强度fu 级较高②足够的变形能力：塑性和韧性性能好③良好的加工性能：具有良好的可焊性 8. 钢材三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率 9.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标 10.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性 11.碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（钢：C<2%；铸铁：C>2%） 12.反映钢材质量的主要力学指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能 13.有益元素：Mn、Si；有害元素：S、P、O、P 14.250?C附近有兰脆现象，260~320?C时有徐变现象 15.钢材的主要破坏形式：塑性破坏（延性破坏）脆性破坏（脆性断裂）损伤累积破坏疲劳破坏 16.A级钢不提供冲击韧性保证，B、C、D、E分别提供20?/0?、-20?、-40?的冲击韧性 17.选材考虑因素：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格 18.热轧H型钢：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）窄翼缘H型钢（HN） 19.钢梁：型钢梁、组合梁 20.荷载较大高度受限的梁，可考虑采用双腹板的箱型梁，有较大的抗扭刚度 21.承载能力极限状态计算内容：截面强度、构件的整体稳定、局部稳定 22.吊车梁应力循环次数n>50000时要进行疲劳验算 23.单跨简支梁中截面出现塑性铰，即发生强度破坏；超静定梁出现塑性铰后，仍能继续承载 24.单轴对称截面有实腹式和格构式 25.塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁 26.计算拉弯（压弯）时3种强度计算准则：边缘纤维屈服准则、全截面屈服准则、部分发展塑性准则 27.横梁对柱的约束作用取决于横梁的线刚度I0/L和柱的线刚度I/H的比值K0,即K0=I0H/IL 28.超出正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性能的局部破坏、影响正常使用或耐久性能的震动、影响正常使用或耐久性能的其他特定状态 29.连接的要求：足够的强度、刚度和延性 30.连接方法：焊接、铆接和普通螺栓连接、高强度螺栓连接 31. 常用焊接方法：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 32. 焊缝连接的优缺点：优点：省工省材、任何形状的构件均可直接连接、密封性好，刚度大缺点：材质劣化、残余应力、残余变形、一裂即坏、低温冷脆 33. 焊缝等级分三级：三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷 34. 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝 35. 施焊分类（位置）：俯焊（最好）、立焊、横焊和仰焊（最差） 36.角焊缝的焊脚尺寸h f应不小于1.5t^0.5,t为较厚焊件的厚度（mm）；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍 37. 残余应力对结构性能的影响：对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对压杆稳定的影响4、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响 38.高强度螺栓连接的性能等级：10.9级、8.8级 【国家标准】 1、GB-50017-2003、《钢结构设计规范》 2、GB50018-2002、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 3、GB-50205-2001、《钢结构结构施工质量验收规范》 4、GB50191-93、《构筑物抗震设计规范》 5、GBJ135-90、《高耸结构设计规范》 6、GB500046、《工业建筑防腐蚀设计规范》 7、GB8923-88、《涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级》 8、GB14907-2002、《钢结构防火涂料通用技术条件》 9、GB-50009-2001、《建筑结构荷载规范》 10、GBT-50105-2001、《建筑结构制图标准》 11、GB-50045-95、《高层民用建筑设计防火规范》(2001年修订版) 12、GB-50187-93、《工业企业总平面设计规范》 【行业标准】 1、JGJ138-2001/J130-2001、型钢混凝土组合结构技术规程 2、JGJ7-1991、网架结构设计与施工规程 3、JGJ61-2003/J258-2003、网壳结构技术规程 4、JGJ99-1998、高层民用建筑钢结构技术规程(正修订) 5、JGJ82-91、钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 6、JGJ81-2002/J218-2002、建筑钢结构焊接技术规程 7、DL/T5085-1999、钢－混凝土组合结构设计规程 8、JCJ01-89、钢管混凝土结构设计与施工规程 9、YB9238-92、钢－混凝土组合楼盖结构设计与施工规程 10、YB9082-1997、钢骨混凝土结构技术规程 11、YBJ216-88、压型金属钢板设计施工规程(正修订) 12、YB/T9256-96、钢结构、管道涂装技术规程 13、YB9081-97、冶金建筑抗震设计规范 14、CECS102:2002、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 15、CECS77：96、钢结构加固技术规范 16、YB9257-96、钢结构检测评定及加固技术规范 17、CECS28：90、钢管混凝土结构设计与施工规程 18、YB9254-1995、钢结构制作安装施工规程 19、CECS159：2004、矩形钢管混凝土结构技术规程 20、CECS24:90、钢结构防火涂料应用技术规范 21、CECS158：2004、索膜结构技术规程 22、CECS23:90、钢货架结构设计规范 23、CECS78:96、塔桅钢结构施工及验收规程 24、CECS167:2004、拱形波纹钢屋盖结构技术规程 25、JGJ85-92、预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程 26、CECS、多、高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程 27、CECS、热轧H型钢构件技术规程 28、CECS、钢结构住宅建筑设计技术规程 29、CECS、建筑拱形钢结构技术规程 30、CECS、钢龙骨结构技术规程 一、判断题 1.高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，以垂直荷载作用为主。（×） 2.在构件发生断裂破坏前，有明显的先兆是脆性破坏的典型特征。（×） 3.在焊缝设计时要尽量避免采用俯焊，因为其工艺难以操作，焊缝质量也差。（×） 4.普通螺栓连接受剪时，限制端距e≥2d, 是为了避免钢板被剪切破坏。（√） 5.在对接焊缝的应力计算时，焊缝中最大应力或者折算应力不能超过焊缝的强度设计值。（√） 二、单项选择题 1．大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（ B ） A．密闭性好 B．自重轻 C．制造工厂化 D．便于拆装 2．钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（ B ） A．冷弯试验B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验D．疲劳试验 3．钢号Q345A中的345表示钢材的（ C ） A．fp值 B．fu值 C．fy值 D．fvy值 4．现行钢结构设计规范所采用的结构设计方法是下列哪种（ C ） A．半概率、半经验的极限状态设计法； B．容许应力法； C．以概率理论为基础的极限状态设计法； D．全概率设计法。 5．下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？（ C ） Ⅰ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值； Ⅱ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值； Ⅲ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值； Ⅳ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。 A．Ⅰ、Ⅲ B. Ⅱ、Ⅲ C. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅱ、Ⅳ 6．产生纵向焊接残余应力的主要原因是（ D ）。 A．冷却速度太快 B．焊接各纤维能自由变形 C．钢材弹性模量太大，使构件刚度很大 D．施焊时焊件上出现冷塑和热塑区 7．为了提高梁的整体稳定性，下列哪项是最经济有效的办法。（ B ） A．增大截面 B．增加侧向支撑点，减少 C．设置横向加劲肋 D．改变荷载作用的位置 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（受压屈曲，），并利用其（屈曲后强度）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（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（ 2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）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（20mm ）。 1、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（等稳定）的要求。 2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（垫板数不宜少于两个）。 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（腹杆中的最大内力）来选定的。 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（两个普通螺栓）。 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( 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（下弦端节间）。 7、屋盖中设置的刚性系杆（可以受压）。 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（ C 纵向支撑）。 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（C不等肢角钢长肢相连）。 10、屋架设计中，积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑。 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 西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷学期：2020年秋季 课程名称【编号】：钢结构设计【0759】 A卷考试类别:大作业满分：100分 一、填空题（3分/题，共15分） 1、钢结构目前采用的设计方法是以概率为基础的极限状态设计方法。 2、在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为折算应力。 3、承受轴心力的板件用斜向的对接焊缝对接，焊缝轴线方向与作用力方向的 夹角符合tgθ≤ 1.5时，其强度可不计算。 4、对于单轴对称的轴心受压构件，绕对称轴屈曲时，由于截面重心与弯曲中心不重合， 将发生弯扭屈曲现象。 5、在不改变梁的截面规格、荷载作用形式和位置的前提下，提高梁整体稳定性的最有效措施是增加侧向支承点或减小侧向支承点间距。 二、选择题（3分/题，共30分） 1、钢结构更适合于建造大跨度结构，是因为（C）。 A、钢材具有良好的耐热性 B、钢材具有良好的焊接性 C、钢结构自重轻而承载力高 D、钢结构的实际受力性能和力学计算最符合 2、北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?( D) A．Q345A B．Q345B C．Q345C D．Q345E 3、钢材经过冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）所产生的冷作硬化（应变硬化）后，其（D）基本保持不变。 A、抗拉强度和屈服强度 B、塑性 C、韧性 D、弹性模量 4、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（C）型焊条。 A、E50 B、E45 C、E43 D、E55 5、下列关于焊缝的描述，其中错误的是（D）。 A、在钢板厚度大于4mm的承受静力荷载的对接连接中，应从板的一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜坡，以减少应力集中 B、当对接正焊缝的强度低于焊件强度时，为提高连接的承载力，可改用斜焊缝 C、在钢结构设计中，当板件较厚而受力较小时，可采用部分焊透的对接焊缝 D、当对接焊缝的质量等级为一级或二级时，必须在外观检查的基础上再做无损检测，检测比例为焊缝长度的1/5 6、图示连接，角焊缝的最大计算长度为（D）。 A.60h f B.40h f C.8h f D.无构造限制 7、螺栓承压承载力设计值 b c b c f t d N∑ = 计算公式中的∑t是指（C）。 A、被连接的所有板件厚度之和 B、被连接的所有板件厚度的平均值 C、在一受力方向承压板件厚度之和的较小值 D、在一受力方向承压板件厚度之和的较大值 8、缀条式轴压柱的斜缀条可按轴心压杆设计，但钢材的强度要乘以折减系数以考虑（C）。 A、剪力的影响 B、杆件的焊接缺陷的影响 C、单面连接偏心的影响 D、节点构造不对中的影响 9、当梁整体稳定系数6.0 > b ?时，用 b ?'代替 b ?主要是因为（B）。 A、梁的局部稳定有影响 B、梁已进入弹塑性阶段 C、梁发生了弯扭变形 D、梁的强度降低了 10、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（C）。 A、构件实际剪力设计值 B、由公式 235 / 85y f Af V= 计算的剪力 C、构件实际剪力设计值和由公式 235 / 85y f Af V= 计算的剪力两者中之较大值 D、计算值 三、计算题（共55分） 1、如图所示，角钢与柱用角焊缝连接，焊脚尺寸h f=10mm，钢材为Q345，2 / 200mm N f w f = 焊条E50型，手工焊。试计算焊缝所能承受的最大静力荷载设计值F。（10分）(提示:不需要考虑荷载的偏心，焊缝的受力为竖向集中力) - 1 - 钢结构规范及图集 【国家标准】 1、GB-50017-2003《钢结构设计规范》 2、GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范》 3、GB-50205-2001《钢结构结构施工质量验收规范》 4、GB50191-93构筑物抗震设计规范》 5、GBJ135-90高耸结构设计规范》 6、GB500046《工业建筑防腐蚀设计规范》 7、GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级》 8、GB14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》 9、GB-50009-2001《建筑结构荷载规范》 10、GBT-50105-2001《建筑结构制图标准》 11、GB-50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(2001年修订版) 12、GB-50187-93 《工业企业总平面设计规范》 【行业标准】 1、JGJ138-2001/J130-2001型钢混凝土组合结构技术规程 2、JGJ7-1991网架结构设计与施工规程 3、JGJ61-2003/J258-2003网壳结构技术规程 4、JGJ99-1998高层民用建筑钢结构技术规程(正修订) 5、JGJ82-91钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 6、JGJ81-2002/J218-2002建筑钢结构焊接技术规程 7、DL/T5085-1999钢－混凝土组合结构设计规程 8、JCJ01-89钢管混凝土结构设计与施工规程 9、YB9238-92钢－混凝土组合楼盖结构设计与施工规程 10、YB9082-1997钢骨混凝土结构技术规程11、YBJ216-88压型金属钢板设计施工规程(正修订)12、YB/T9256-96钢结构、管道涂装技术规程13、YB9081-97冶金建筑抗震设计规范14、CECS102:2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程15、CECS77：96钢结构加固技术规范16、YB9257-96钢结构检测评定及加固技术规范17、CECS28：90钢管混凝土结构设计与施工规程18、YB9254-1995钢结构制作安装施工规程19、CECS159：2004矩形钢管混凝土结构技术规程20、CECS24:90钢结构防火涂料应用技术规范21、CECS158：2004索膜结构技术规程22、CECS23:90钢货架结构设计规范23、CECS78:96塔桅钢结构施工及验收规程24、CECS167:2004拱形波纹钢屋盖结构技术规程25、JGJ85-92预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程26、CECS多、高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程27、CECS热轧H型钢构件技术规程28、CECS钢结构住宅建筑设计技术规程29、CECS建筑拱形钢结构技术规程30、CECS钢龙骨结构技术规程31、CECS 轻型房屋钢结构技术规程32、CECS冷弯型钢受力蒙皮结构技术规程33、CECS混凝土钢管叠合柱技术规程34、CECS钢管结构技术规程35、CECS预应力钢结构技术规程36、CECS 建筑用铸钢节点技术规程37、CECS钢结构抗火设计规程 【地方标准】1、DB29-57-2003/J10297-2003天津市钢结构住宅设计规程2、DBJ13-51-2003/J10279-2003钢管混凝土结构技术规程（福建省）3、DBJ13-61-2004/J10429-2004钢－混凝土混合结构技术规程（福建省）4、DG/T08-008-2000/J10041-2000建筑钢结构防火技术规程（上海市）5、DBJ08-68-97轻型钢结构设计规程（上海市）6、DBJ01-616-2004/J10411-2004建筑防火涂料（板）工程设计、施工与验收规程（北京市）7、DBJ08-32-92高层建筑钢结构设计暂行规定（上 模拟题 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（受压屈曲），并利用其（屈服后强度）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（隅撑） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（ 3 ）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）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（20mm ）。 二、选择题（每题2分，共计20分） 1、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（A ）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 ）。 (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（D ）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（ B ）。 (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(D )。 (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（ C ）。 (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 ）。 (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（C ）。 (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（C ）。 (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（ C ）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 三、问答题（共计20分） 0759《钢结构设计》 一 1.指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 2.用高强度钢制造的，或者需要施以较大预紧力的螺栓，皆可称为高强度螺栓。 3.消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。机械加工和强化工艺都能引起残余应力。 4.当M比较小时，构件仅仅在M作用平面内弯曲，当M增大到某一值时，突然发生侧向弯曲，同时有扭转发生，结构丧失继续承载的能力，这种现象称为整体失稳。 二 1.钢结构厂房、仓库、超市、体育场馆、大型展厅、收费站、楼房加层、多层钢结构办公楼房、多高层钢结构建筑等。 2.焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求；二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外，还需用超声波或射线探伤20％焊缝，达到B级检验Ⅲ级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100％探伤，达到B级检验Ⅱ级合格要求。 3.普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。 4. 钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点，提高侧向抗弯刚度，提高抗扭刚度，增加支座约束，降低荷载位置。 三 1. 《钢结构设计规范》（GB 50017━2003）中是根据结构的重要性结构的重要性结构的重要性结构的重要性、荷载特性荷载特性荷载特性荷载特性、焊缝形式焊缝形式焊缝形式焊缝形式、工作环境以及应力状态作环境以及应力状态作环境以及应力状态作环境以及应力状态等情况，按四条原则分别选用不同的质量等级，一共有三个等级。四条原则如下： 1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为: 1)作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受限时应为二级; 2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2 不需要汁算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应护焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3 重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊 缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。 4 不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为: 1)对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级; 2)对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 对应的就是《钢结构工程施工质量验收规范》和《JGJ 81-2002建筑钢结构焊接技术规程》中所要求的焊缝要达到的质量要求（包括外观和无损探伤等）。 《GB/T3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相》中的焊缝质量分类是在对焊缝进行射对焊缝进行射对焊缝进行射对焊缝进行射线照相时线照相时线照相时线照相时，根据焊缝缺陷的性质和数量根据焊缝缺陷的性质和数量根据焊缝缺陷的性质和数量根据焊 缝缺陷的性质和数量,将该焊缝的质量分为四级： （1）Ⅰ级焊缝：内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣. （2）Ⅱ级焊缝：内应无裂纹、未熔合和未焊透. （3）Ⅲ级焊缝：内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透.不 加垫板的单面焊中的未焊透允许长度按表10条状夹渣长度的Ⅲ级 评定. （4）焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级. 对于《钢结构设计规范》（GB 50017━2003）所提到的三个级别焊缝，在对一级和二级焊缝进行无损探伤时，对于一级焊缝要达到《GB/T3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相》中的Ⅱ级以上，对于二级焊缝要达到《GB/T3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相》中的Ⅲ级以上。关于焊缝等级的定义的部分要求见《钢结构设计规范》GB50017-2003的第7章连接计算。7.1焊缝连接7.1.1 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级： 1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为：1） 钢结构的特点： 1.钢材强度高、塑性和韧性好 2.钢结构的重量轻 3.材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4.钢结构制作简便，施工工期短 5.钢结构密闭性好 6.钢结构耐腐蚀性差 7.钢材耐热但不耐火 8.钢结构可能发生脆性断裂 钢结构的破坏形式 钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性，但一般也存在发生塑性破坏的可能，在一定条件下，也具有脆性破坏的可能。 塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu 后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。 构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。 脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，常是断裂的发源地。破坏前没有任 何预兆，破坏时突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性破坏。 在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。 低碳钢的应力应变曲线： 1.弹性阶段：OA 段：纯弹性阶段εσE = A 点对应应力：p σ（比例极限） AB 段：有一定的塑性变形，但整个OB 段卸载时0=ε B 点对应应力：e σ（弹性极限） 2.屈服阶段：应力与应变不在呈正比关系，应变增加很快，应力应变曲线呈锯齿波动，出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳定，设计中以下屈服点为依据。 3.强化阶段：随荷载的增大，应力缓慢增大，但应变增加较快。当超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升，至曲线最高处，这点应力fu 称为抗拉强度或极限强度。 4.颈缩阶段：截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑像变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F 点试件断裂。 疲劳破坏：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数，而和钢材的静力强度无明显关系。 钢结构的连接方法：焊接连接：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，焊缝处薄。弱铆钉连接：塑性和韧性极好，质量容易检查和保证，费材又费工。螺栓连接：操作简单便于拆卸。 焊接连接的优点：1.焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2.不削弱截面，节省材料3.连接的密闭性好，结构的刚度大4.可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。 缺点：1.焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3.焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也比较突出。 焊接连接通常采用的方法为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体保护焊。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端打而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但临界塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均与现象渐趋缓和。 焊脚不能过小：否则焊接时产生的热量较小，而焊件厚度较大，致使施焊是冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂。 焊脚不能过大：1.较薄焊件容易烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件容易出现翘曲变形 计算长度不能过小：1.焊件的局部加热严重，焊缝起灭狐所引起的缺陷相距较近，及可能的其他缺陷使焊缝不够可 两章，“构造要求（原第 8 章）” 中与柱设计相关的内容移入 钢结构设计规范》 2017 最新版— —对抗震更高要求 导读】 目前市面上通用最基础的钢结构设计规范是 GB50017-2003 ， 随着科技的进步，各种计算软件的更新及近年来频发的自然 灾害，尤其是自汶川地震以来，对建筑防灾减灾，尤其是抗 震有更高的要求，基于重重原因，新版《钢结构设计规范》 的修订出台是设计师一直很期待的。 12017 最新版《钢结构 设计规范》主要修订内容如下： 01 术语和符号（第 2 章） 删除了原规范中关于强度的术语 ,增加了本次规范新增内容 的术语。 02 基本设计规定（第 3 章）增加了“结构体系”和“截面板件 宽厚比等级”；“材料选用”及“设计指标”内容移入新章节“材料 第 4 章）”；关于结构计算内容移入新章节“结构分析及稳 定性设计（第 5 章）”；“构造要求（原第8 章）” 输及安装的原则性规定并入本章。 03 受弯构件的计算 （原第 4 章）改为“受弯构件（第 6 章）” 移入本章。 04 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算（原第 5 章）改 为“轴心受力构件（第 7 章）”及“拉弯、压弯构件（第 8 章）” 中制作、运 增加了腹板开孔的内容，“构造要求” 中与梁设计相关的内容 第7 章。 05 疲劳计算（原第6 章）改为“疲劳计算及防脆断设计（第 16 章）”增加了简便快速验算疲劳强度的方法，“构造要求（原第8 章）”中“提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求”移入本章，并增加了抗脆断设计的补充规定。 06 连接计算（原第7章）改为“连接（第11章）”及“节（点第 钢结构上 1.钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。 2.钢材的三个重要力学性能指标为屈服点，抗拉强度，伸长率。 3.钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。 4.钢结构是用钢板，热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。 建筑常用的热轧型钢包括角钢，槽钢，工字钢，H型钢和部分T型钢 钢结构特点：材料的强度高，塑性韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合； 制造简便，施工周期短；质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火。设计钢结构需处理两方面因素：结构和构件抗力；荷载施加于结构的效应 5. 结构用钢为何要选用塑性、韧性好的钢材？ 塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏的危险性，并且塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收较多的能量，同样也降低脆性破坏的危险程度 6. 用于钢结构的钢材必须具有哪些性能？ （1）较高的强度。即抗拉和屈服强度比较高（2）足够的变形能力，即塑性韧性好。 （3）良好的加工性能。 普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度钢Q345，Q390，Q420 7.钢材的主要强度指标和变形性能都是依据标准试件一次拉伸试验确定的。 弹性阶段，弹塑性阶段，塑性阶段，应变硬化阶段 材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限有差别：残余应力的影响 屈服点意义：作为结构计算中材料强度标准或材料抗力标准；形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础 低碳钢和低合金钢有明显的屈服点和屈服平台，而热处理钢材没有，规定永久变形0.2%时的应力作为屈服点 伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力 8.冷弯性能：按规定弯心直径将试样弯曲180°,其表面及侧面无裂纹或分层则为冷弯试 验合冷弯性能是判断钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。 冲击韧性：韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度 9.钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%则为铸铁 碳素结构钢由纯铁，碳及杂质元素组成，纯铁约占99%，碳及杂质元素1% 碳含量提高，钢材强度提高，塑性，韧性，冷弯性能，可焊性及抗锈蚀能力下降 硫，氧元素使钢材发生热脆，而磷，氮元素使钢材发生冷脆 10.冷加工硬化：在常温下加工叫冷加工。冷拉，冷弯，冲孔，机械剪切等加工使钢材 产生很大塑性变形，塑性变形后的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性 时效硬化：钢材紧随时间的增长而转脆；应变时效指应变硬化又加时效硬化。 钢材对温度相当敏感，相比之下，低温性能更重要。随温度升高，普通钢强度下降较快温度达600℃，其屈服强度仅为室温时的1/3左右，此时已不能承担荷载。弹性模量在500℃急剧下降，600℃为40%，250℃附近有兰脆现象 11.疲劳破坏属于脆性破坏；疲劳断裂三阶段：裂纹的形成，裂纹缓慢发展，最后迅速断裂 12.选择钢材时应考虑哪些因素？ 结构或构件的重要性；荷载性质（静载动载）；连接方法（焊接铆接螺栓连接）； 《钢结构设计原理》课程设计 计算书 专业：土木工程 姓名 学号： 指导老师： 目录 设计资料和结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.铺板设计 1.1初选铺板截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1.2板的加劲肋设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 1.3荷载计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 3.次梁设计 3.1计算简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.2初选次梁截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.3内力计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 3.4截面设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 4.主梁设计 4.1计算简图 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 4.2初选主梁截面尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 5.主梁内力计算 5.1荷载计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 5.2截面设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 6.主梁稳定计算 6.1内力设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - 11 6.2挠度验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 6.3翼缘与腹板的连接- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 7主梁加劲肋计算 7.1支撑加劲肋的稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.2连接螺栓计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.3加劲肋与主梁角焊缝 - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 15 7.4连接板的厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 7.5次梁腹板的净截面验算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 8.钢柱设计 8.1截面尺寸初选 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.2整体稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.3局部稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.4刚度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.5主梁与柱的链接节点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 9.柱脚设计 9.1底板面积 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.2底板厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.3螺栓直径 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 10.楼梯设计 10.1楼梯布置 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22钢结构最新设计规范方案
钢结构最新设计规范
钢结构设计原理重点
最新钢结构规范及图集
2015钢结构理论与设计大作业1
钢结构设计知识点
2020西南大学-钢结构设计【0759】大作业
钢结构规范及图集
钢结构设计下册试题(答案)及复习重点.
西南大学网络与继续教育学院0759《钢结构设计》大作业答案
钢结构设计规范
钢结构设计原理复习总结
《钢结构设计规范》2017最新版对抗震更高要求
钢结构考试知识点
钢结构设计计算书
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