钢结构下册复习题及参考答案可编辑修改word版.docx

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钢结构下册复习题及参考答案可编辑修改word版

房屋钢结构

一、填空题

1.门式刚架结构通常用于跨度为m，柱距为m，柱高为m的单层工业房屋或公共建筑。

2.门式刚架屋面的坡度宜取；挑檐长度宜为m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。

3.门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：

纵向不大于；横向不大于m。

超过规定则需设。

4.门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的。

5.门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。

具体构造有、和三种形式。

6.压型钢板的板基厚度一般为mm。

7.屋面压型钢板侧向可采用、、

等不同连接方式。

8.当檩条跨度（柱距）不超过m时，应优先选用实腹式檩条。

9.檩条在垂直地面的均布荷载作用下，按构件设计。

10.当檩条跨度大于m时，应在檩条跨中位置布置拉条；当檩条跨度大于m时，应在檩条跨度三分点处各布置一道拉条。

11.实腹式檩条可通过与刚架斜梁连接。

12.钢屋架中受压杆件的容许长细比为，只承受静力荷载的钢屋架中拉杆的容许长细比为。

13.钢屋架的受压杆件，其合理的截面形式，应尽量对截面的两个主轴具有。

14.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据来选定的。

15.由两个角钢组成的T形截面杆件，为了保证两个角钢共同工作，在两角钢间每隔一定距离应设置。

16.钢屋架的轴心受拉杆件应进行和；钢屋架的轴心受压杆件应进行和。

17.梯形钢屋架的跨度大于等于m时，在下弦拼接处宜起拱，起拱高度一般为跨度的。

18.网架按跨度分类时：

大跨度为m以上；中跨度为m，小跨度为m以下。

19.当采用钢檩条屋面体系时，网架的跨高比可选；上弦网格数可选。

L2为网架的短向跨度。

20.网架结构的容许挠度不应超过下列数值：

用作屋盖时为；用作楼盖时为。

L2为网架的短向跨度。

21.网架屋面的排水坡度一般为。

22.网架焊接空心球节点的直径D取决

于、、等因素.23.网架焊接空心球节点的壁厚应根据由承载力验算公式确定，但不

宜小于mm。

空心球外径与壁厚的比值可在范围内选

用，空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜在之间。

24.网架螺栓球节点的直径D取决于、

、等因素.

25.网架杆件当采用钢管时，截面不宜小于mm.

二、简答题

1.简述单层轻型钢结构房屋的结构组成。

2.简述门式刚架结构梁柱构件的截面形式及连接方法。

3.简述门式刚架轻型房屋的柱间支撑、屋盖横向支撑和系杆的布置原则。

4.简述门式刚架斜梁腹板横向加劲肋的设置位置。

5.简述门刚架斜梁截面设计要点。

6.简述隅撑的设置要点。

7.门式刚架斜梁与柱的连接常用那些形式？

如何确定端板厚度？

8.压型钢板的常用的截面形式是什么？

板型如何表表示？

按波高如何分类？

9.压型钢板的挠度与跨度之比的限值为多少？

10.压型钢板长度方向的搭接的构造要求有哪些？

11.屋面压型钢板侧向连接的构造要求有哪些？

12.墙面压型刚板之间的侧向连接构造要求有哪些？

13.简述实腹式檩条的常用截面形式及如何选用。

14.简述墙架构件常用的截面形式。

15.简述梯形钢屋架的跨度和高度如何确定。

16.网架屋盖的排水坡度一般为多少？

常用的找坡方法有哪些？

三、设计题

（一）．简支卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条验算。

设计资料

封闭式建筑，屋面材料为压型钢板，屋面坡度1/10（=5.710），檩条跨度6m。

于l/2

处设一道拉条；水平檩条1.50m。

钢材Q235，E=2.06⨯105。

屋面能阻止檩条侧向失稳和

扭转。

荷载标准值（对水平投影）

⑴永久荷载

压型钢板（二层含保温）0.30

檩条（包括拉条）0.05

0.35kN/m2

⑵可变荷载标准值：

屋面均布活载0.30kN/m2，雪荷载0.35kN/m2，计算时取两者的较大值0.35kN/m2。

风荷载小，故不考虑风吸力的组合。

檩条截面几何特征

檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢，截面尺寸为C160⨯60⨯20⨯2.5，几何特征为：

A=7.48cm2

W=36.02cm3

W=19.47cm3

W=8.66cm3

I=288.13cm4，I

=35.96cm4，I

=0.1559cm4，I=1887.71cm6

ix=6.21cm，iy=2.19cm，e0=4.45cm，a=e0-x0+b/2=5.60cm

要求：

1.计算檩条的设计内力；

2.验算檩条的强度；

3.验算檩条的挠度。

（二）钢桁架设计

试设计如图所示悬挑在钢筋混凝土墙上的钢桁架（仅B点平面外有侧向支撑点），图中集中荷载设计值P=50kN，采用双角钢节点板连接型式，钢材Q235，手工焊，焊条E43型。

要求：

1.计算各杆件的几何长度；

2.计算各杆件的设计内力及支座反力（忽略自重产生的内力）；

3.确定各杆件平面内和平面外计算长度；

4.确定各杆件角钢型号。

设计题2图

参考答案

一、填空题

1.9-366-124.5-9

2.1/20-1/80.5-1.2

3.300150伸缩缝

4.1/60

5.端板竖放端板斜放端板平放

6.0.4-1.6

7.搭接式扣合式咬合式

8.9

9.双向受弯

10.46

11.檩托

12.150350

13.等稳定

14.腹杆最大内力

15.填板

16.强度验算刚度验算；稳定性刚度验算

17.241/500

18.6030-6030

19.（13-17）-0.03L2（6-8）+0.07L2

20.L2/250L2/300

21.3%—5%

22.相邻杆件的夹角杆件的外径球面上相连杆件之间的施焊缝隙

23.杆件内力424—451.2—2.0

24.相邻杆件的夹角螺栓的直径螺栓伸入球体的长度

25．48⨯2

二、简答题

1.答：

单层轻型钢结构房屋一般采用门式刚架、屋架和网架为主要承重结构。

其上设

檩条、屋面板（或板檩合为一体的太空轻质屋面板），其下设柱（对刚架则梁柱合一）、基础，柱外侧有轻质墙架，柱的内侧可设吊车梁。

2.答：

实腹式刚架构件的截面一般为工字形（或称H形）；格构式刚架的截面为矩形或三角形。

门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采用铰接；当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，柱脚与基础可采用刚接。

变截面构件与等截面相比，前者可以适应弯距变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计变截面。

3.答：

在房屋（或每个温度区段或分期建设区段）的端部第一或第二个开间，设置柱间支撑；柱间支撑的间距一般取30-45m，当房屋较长时，应在中部增设柱间支撑；当房屋宽度大于60m时，内列柱宜适当设置柱间支撑；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置。

在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑（沿刚架横梁上表面）。

在边柱柱顶、屋脊、及多跨刚架的中柱柱顶，应沿房屋全长设置刚性系杆；若端部支撑设在端部第二开间，在第一开间的相应位置应设置刚性系杆。

4.答：

梁腹板应在与中柱连接处、较大固定集中荷载处和梁翼缘转折处设置横向加劲肋；其他部位是否设置中间加劲肋，由计算确定；但《规程》规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度

时，梁腹板横向加劲肋的间距a宜取hw-2hw。

5.答：

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。

实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支撑点的间距。

当斜梁两翼缘侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离。

斜梁不需要计算整体稳定性的侧

向支撑点间最大长度，可取斜梁下翼缘宽度的16倍。

6.答：

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）作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上，如下图。

简答题6隅撑的连接

隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的16倍。

7.答：

门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。

具体构造有端板竖放、端板斜放和端板平放三种形式。

端板的厚度t可根据支撑条件按公式计算，但不应小于16mm，和梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。

8.答：

（1）压型钢板的常用的截面形式为波型。

（2）压型钢板板型表示方法为：

YX波高-波距-有效覆盖宽度，板厚另外注明。

（3）压型钢板按波高可分为：

高波板——波高大于70mm，适用于重载屋面板；

中波板——波高30-70mm，适用于楼盖板及一般屋面板；低波板——波高小于30mm，适用于墙面板。

9.答：

压型钢板的挠度与跨度之比，按GB50018规范不应超过下列限值：

（a）屋面板

屋面坡度<时

屋面坡度≥时

250

200

（b）墙板

150

《规程》则对屋面板和墙板分别规定为1/150和1/100。

10.答：

压型钢板长度方向的搭接端必须与支撑构件（如檩条、墙梁等）有可靠的连接，搭接部位应设置防水密封胶带，搭接长度不宜小于下列限值：

波高大于或等于70mm的屋面板：

350mm

波高小于70mm的屋面板

当屋面坡度≤110时：

250mm

当屋面坡度>110时：

200mm

墙面板120mm

11.答：

屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式、咬合式等不同连接方式。

当采用搭接式时，一般搭接一波，特殊要求时可搭接两波。

搭接处用连接件紧固，连接件应设置在波峰上，连接件宜采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓。

对于高波压型钢板，连接件间距一般为700-800mm；对于低波压型钢板，连接件间距一般为300-400mm。

当采用扣合式或咬合式时，应在檩条设置与压型钢板波型相配套的专用固定支座，固定支座与檩条采用自攻螺栓或射钉连接，压型钢板搁置在固定支座上。

两片压型钢板的的侧边应确保扣合或咬合连接可靠。

12.答：

墙面压型刚板之间的侧向连接宜采用搭接连接，通常搭接一个波峰，板和板的连接可设在波峰，亦可设在波谷。

连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓或射钉。

自攻

螺钉直径d为3.0-8.0mm，板上孔径d0=0.7d+2tt且d0≤0.9d，tt为被连接板总厚度

（mm）。

13.答：

（a）热轧槽钢截面：

因板件较厚，用钢量较大，目前已不在工程中采用。

（b）高频焊接H型钢截面：

具有腹板薄、抗弯刚度好、梁主轴方向的惯性矩比较接近等特点，适应于檩条跨度较大的场合，但与刚架斜梁的连接较复杂。

（c）冷弯薄壁型钢截面：

在工程中应用普遍。

卷边槽钢（C形钢）檩条适用于屋面坡度i≤13的情况；直卷边Z形和斜卷边Z形檩条适用于屋面坡度i>13的情况；斜卷

边Z形檩条存放时还可叠层堆放，占地少。

14.答：

墙梁一般采用带卷边的冷弯薄壁槽形钢（C形钢）或Z形钢。

当跨度超过6m

时宜采用高频焊接轻型H型钢。

墙架柱应采用高频焊接轻型H型钢。

当柱距较大且柱高较高时宜采用热轧H型钢。

15.答：

屋架的跨度由使用和工艺方面的要求决定。

梯形钢屋架跨度一般为15—30m，柱距6-12m，通常以铰接支承于混凝土柱顶。

梯形钢屋架的跨中高度，从经济和刚度的要求来看，最好是跨度的1/10—1/6。

从运输条件来看，一般不应超过3.85m。

梯形屋架端部高度，常取1.8—2.1m。

梯形钢屋架的上弦坡度宜为18-120,多数取110。

16.答：

网架屋盖的排水坡度一般为3%-5%，可采用下列方法找坡：

（a）在上弦节点上加设不同高度的小立柱（图a）,当小立柱较高时，须注意小立柱自身的稳定性；

（b）对整个网架起拱（图b）；

（c）采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。

简答题16网架屋盖找坡

（a）用小立柱；（b）起拱

三、设计题

（一）．简支卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条验算。

解：

1．内力计算

荷载组合：

1.2永久荷载+1.4屋面活载（雪荷载）

檩条上的线荷载：

qk=（0.35+0.35）⨯1.5=1.05kN/m

q=（1.2⨯0.35+1.4⨯0.35）⨯1.5=1.365kN/m

荷载设计值分量

qx=qsin=1.365⨯sin5.71=0.136kN/m

qy=qcos=1.365⨯cos5.71=1.358kN/m

弯矩设计值：

=1q

l2=1⨯1.358⨯62=6.11kN⋅m

2.强度计算

My=

32qx

l2=

1⨯0.136⨯62=0.15kN⋅m

（1）有效截面计算

hb=16060=2.67<3.0，

bt=602.5=24<31

=31

且at=202.5=8>7.2

故檩条全截面有效。

跨中设拉条使截面有孔洞，统一考虑0.9的折减系数，则有效净截面抵抗矩为：

Wenx=0.9⨯36.02=32.42cm3

Wenymax=0.9⨯19.47=17.52cm3

enymin

W=0.9⨯8.66=7.79cm3

（2）强度计算

屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，计算①、②点的强度：

=Mx1+

My1

=6.11⨯106

+0.15⨯106=

2<2

Wenx

Wenymax

32.42⨯103

17.52⨯103

197.1N/mm

205N/mm

=Mx1+

Wenx

My1

Wenymin

=6.11⨯106

32.42⨯103

-0.15⨯106

7.79⨯103

=169.2N/mm2<

205N/mm2

满足强度。

3.挠度计算（用荷载标准值）按公式计算的挠度为

5qcosl451.05⨯cos5.710⨯60004

vy=k=⨯

=29.7mm

384

EIx

384

2.06⨯105⨯288.13⨯104

[v]=

l150

=l000=40mm150

vy<[v]

挠度满足要求。

（二）钢桁架设计

解：

1.杆件的几何长度计算：

EF=1500

EF=1AD=1⨯1500=500mm

AD450033

BC=2AD=2⨯1500=1000mm

CE=

=1.581m=1581mm

DB==1.803m=1803mm

AB==1.581m=1581mm

BE=EG=1581mm

各杆件的几何长度如图1。

图1杆件的几何长度（mm）

2.支座反力和杆件内力计算

①支座反力：

∑MA=0

1.5XD=4.5P

XD=3P=3⨯50=150kN

∑X=0

XA=150kN

∑Y=0

YA=50kN

②杆件内力如图2。

图2支座反力和杆件内力图（kN）

3.杆件平面内和平面外的计算长度：

①上弦杆：

平面内

②下弦杆：

平面内

lox=l=150cm；平面外

lox=l=158.1cm；平面外

loy

=l1=3l=3⨯150=450cm

=l1=2l=2⨯158.1=4316.2cm

③支座斜杆及支座竖杆：

平面内

lox=l；平面外loy=l

AD杆：

平面内

lox=l=150cm；平面外loy

=l=150cm

BD杆：

平面内

lox=l=180.3cm；平面外loy

=l=180.3cm

④其它腹杆：

平面内

lox=0.8l；平面外loy=l

BC杆：

平面内

lox=0.8l=0.8⨯100=80cm；平面外loy

=l=100cm

CE杆：

平面内

lox=0.8l=0.8⨯158.1=126.5cm；平面外loy

=l=158.1cm

EF杆：

平面内

lox=0.8l=0.8⨯50=40cm；平面外loy

=l=50cm

4.选择各杆件角钢型号：

①上弦杆：

选一种截面。

设计内力N=150kN；拉杆

lox=150cm；loy

=450cm

按强度：

A≥N

=150⨯103

215

=698mm2

=6.98cm2

查角钢规格，选用2∟56×36×5不等边角钢短边相拼。

A=8.83cm2；i=1.01cm；i=2.80cm（节点板厚为6mm）

强度验算：

N=150⨯103

A8.83⨯102

=170.5N

mm2

=215N

mm2

满足。

刚度验算：

=lox

=150

=148.5<[]=350

ix1.01

满足。

=loy

=450=160.7<[]=350

iy2.8

②下弦杆：

选一种截面。

设计内力N=-158.1kN；压杆

lox=158.1cm；loy

设=90

=316.2cm

查表=0.621

所需的

A≥N

158.1⨯103

1184mm2

0.621⨯215

=11.84cm2

查角钢规格，选用2∟90×50×5不等边角钢短边相拼。

A=14.424cm2；i=1.59cm；i

=4.32cm

（节点板厚为6mm）

验算：

=lox

=158.1=99.4<[]=150

ix1.59

满足。

=loy

=316.2=73.2<[]=150

iy4.32

查表=0.557

N=158.1⨯103

A0.557⨯14.424⨯102

=196.8N

mm2

=215N

mm2

满足。

③其它杆件：

内力为零。

按压杆的容许长细比设计。

按较长杆选一种截面（

lo=180.3cm）。

=l0≤150

即：

i≥

150

=180.3=1.202cm150

查角钢规格，选用2∟50×5等边角钢相拼。

A=9.606cm2；i=1.53cm；i=2.3cm（节点板厚为6mm）

验算：

=lox

=180.3=117.6<[]=150

ix1.53

满足。

=loy

=180.3=78.4<[]=150

iy2.3

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