钢结构复习思考题.docx
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钢结构复习思考题
《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？
各有什么作用？
（P305、317）
答：
柱间支撑（上柱支撑、下柱支撑）、屋盖支撑（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）
柱间支撑的作用：
组成纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度；承受风荷载、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给基础；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。
屋架支撑的作用：
保证屋盖形成空间几何不变体系，增大其空间刚度；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；为上、下弦提供侧向支撑点，减少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？
（P313-315）
答;①上线横向水平支撑一般布置在屋盖两端（或每个温度区段的两端）的两榀相邻屋架的上下弦杆之间，位于屋架上弦平面沿屋架全跨布置，形成一平行弦桁架，其节间长度为屋架节间距的2~4倍。
②下弦横向水平支撑布置在与上弦横向水平支撑同一开间，它也形成一个平行桁架，位于屋架下弦平面。
③下弦纵向水平支撑屋架下弦梁端节间处，位于屋架下弦平面，沿房屋全厂布置，也组成一个具有交叉斜杆的平行斜桁架，它的端竖杆就是屋架端节间的下弦。
④垂直支撑位于上、下弦横向水平支撑同一开间内，形成一个跨长为屋架间距的平行弦桁架。
⑤系杆通常在屋架两端，有垂直支撑位置的上、下弦节点以及屋脊和天窗侧柱位置，沿房屋纵向通长布置。
3、檩条有哪些结构型式，是什么受力构件，需要验算哪些项目？
常见的强度计算验算截面（P317－319，P319第2段）
实腹式和桁架式。
双向受弯构件。
强度，整体稳定（如檩条之间设有拉条，则可不验算整体稳定）、刚度、檩条的连接和构造
常见的强度计算验算截面为檩条刚度最大面和刚度最小面
4、设置檩条拉条有何作用？
如何设置檩条拉条（P319倒2段）
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。
如何设置檩条拉条：
在实腹式檩条之间往往要设置拉条和撑杆，当檩条的跨度为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联系，或设斜拉条和撑杆。
Z型薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。
在檐口处有圈梁或承重天沟时，可只设直拉条并与其相连接。
拉条通常采用直径10-16mm的圆钢制成。
撑杆主要是限制檐檩或天窗侧檩的侧向弯曲，故多用角钢。
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）
型钢板根据其波形截面可分为：
高波板：
波高>75mm,适用于屋面板
中波板：
波高50-75mm，适用于楼面板及中小跨度的屋面板
低波板：
<50mm，适用于墙面板
（查看p323表9.5.3了解型号）
6、目前许多常用的压型钢板生产厂家已给出了按强度和刚度条件进行选用的
表格可资利用，设计者可根据檩距，压型钢板是悬臂、简支还是连续（跨越多道檩条）和屋面荷载情况等直接选用合适的型号（P317,326）。
7、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：
形式：
三角形、梯形及平行弦
梯形桁架的腹杆形式有：
人字式、再分式。
人字式还可分为上承式和下承式。
8、在进行梯形屋架设计时，为什么要考虑半跨作用？
答：
梯形屋架中部某些斜杆可能会在全跨荷载时受拉，而半跨荷载时受压，由拉杆变为压杆为不利情况之一。
9、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?
（P331-333）
方向
弦杆
腹杆
端斜杆和端竖杆
其他腹杆
在桁架平面内（Lox）
L
L
0.8L
在桁架平面外（Loy）
L1
L
L
斜平面（Lo）
—
—
0.9L
333页表9.6.1
10.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（P335表9.6.3）。
二不等边角钢短肢相并
计算长度较大的上下弦杆
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.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）
对压杆：
ld<=40i对拉杆：
ld<=80i
（在T型截面中i为一个角钢对平行于填板的。
。
。
。
这个要看书里面的图335页最后一段）
12.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腹杆最大内力确定，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，支座节点板的厚度比中间的增大2mm；中间节点板厚度与填板厚度相同。
13.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？
（课件）
答：
1、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；2、计算节间荷载产生的局部弯矩，3、按压弯构件进行设计上弦杆
14、在确定单层厂房框架的计算简图时，什么情况下可以认为横梁刚度无穷大？
（P361）
答：
对柱顶刚接的横向框架，当满足KAB/KAC≤4时，除了直接作用在横梁上的垂直荷载外，横梁在框架其他荷载作用下变形很小，此时可近似认为横梁刚度无限大，否则横梁按有限刚度考虑。
15、框架柱按结构形式可分为等截面柱、阶形柱和分离式柱三大类（P363）
16、 叙述厂房中阶形柱计算长度如何确定？
（P366）
答：
面内计算长度：
根据上段柱和下段柱的线刚度比
和临界力参数
查表得到下柱计算计算长度系数
，由
计算得到上柱计算长度系数
，
，
面外计算长度
具体的取法是：
当设有吊车梁和柱间支撑而无其他支承构件时，上段柱的计算长度可取制动结构顶面至屋盖纵向水平支撑或托架支座之间柱的高度；下段柱的计算长度可取柱脚底面至肩梁顶面之间柱的高度。
（P367）
《钢结构设计》
第一章 概述
1根据被连接构件间的传力和相对变形性能，钢结构的节点分为刚接、半刚接和铰接节点三类。
（P1）
第二章 钢—混凝土组合结构
1、组合梁翼板为什么要采用有效宽度进行计算?
（P13）
答：
组合梁通过抗剪连接件在混凝土板和钢梁上翼缘之间传递剪力，由于剪力滞后效应，混凝土翼板中的纵向应力分布是不均匀的，为了计算简便，按受力等效的原则，确定混凝土板的有效宽度。
2、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：
分为完全抗剪连接组合梁和部分抗剪连接组合梁。
3、组合梁抗剪连接件宜采用哪些？
其主要作用是什么？
（P20）
答：
栓钉、也可以采用槽钢、弯筋或有可靠依据的其他类型连接件，
作用：
传递混凝土翼板与钢梁之间的纵向水平剪力，此外，还可以抵抗钢梁和混凝土翼板的掀起作用。
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：
承受作用：
栓钉根部混凝土承受局部承压作用，而栓钉本身承受剪、弯、拉作用。
破坏形式：
栓钉周围混凝土被挤压破坏或栓钉钉杆被剪断。
有关因素：
栓钉截面面积、混凝土弹性模量、混凝土弹性等级。
5、组合梁计算一些问题：
计算简图（是全截面塑性吗）、受拉混凝土的作用、板托的作用、抗剪计算、挠度的计算及荷载组合等（P15-18,P23-24）图详见课本
6、能够绘出组合梁翼板和托板抗剪计算时的受剪界面并说明横向钢筋在抗剪中的受力性能及作用（P19）见课本图2.11。
答：
受力性能：
截面抗剪承载力与所配的垂直于界面的横向钢筋多少有关，当横向钢筋两侧有足够的锚固长度时，当混凝土沿界面剪坏时，因破坏面凹凸不平，将产生垂直于界面分离的倾向。
作用：
此时横向钢筋受拉，将对受剪界面提供一定的夹紧力，提高界面的抗剪能力。
7、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） 对于完全抗剪连接的组合梁，混凝土板与钢梁之间存在滑移吗，应如何考虑（P24）
答：
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be范围内配置的纵向钢筋的作用，其余区段任取折减刚度，最后按变截面梁计算连续组合梁的挠度。
8、钢管混凝土结构有什么优点？
（P27-28）论述钢管混凝土产生紧箍力的原因（P9），写出相对指标钢管混凝土套箍系数ξ=Asfy/（Acfck）反映了什么性能？
（P27）
答：
优点：
1、承载能力高；2、具有良好的塑性和抗震性能；3、施工简单；
4、耐火和抗锈蚀性能较好；5、有利于高强混凝土的应用；6、经济效益高。
原因：
当钢管纵向压应力s3超过比例极限之后，由于钢材的泊松比ms小于核心混凝土的横向变形系数mc，核心混凝土的横向变形将大于钢管的横向变形而受到钢管的约束，相互间产生的分布作用力p称为紧箍力。
性能：
反映钢管对核心混凝土横向约束作用的大小。
9、钢管混凝土只能用在轴心受压构件吗？
（P29-31）
答：
钢管混凝土宜用作轴心受压或作用力偏心较小的受压构件，当作用力偏心较大采用单根构件不够经济合理时，宜采用格构式构件。
10、钢筋混凝土结构计算的一些基本假定适用于SRC结构（P47）
叠加法、极限状态设计法。
第三章 多高层钢结构
1、多高层钢结构如何设置三种变形缝？
（P65）
答：
一般情况下，多高层钢结构不宜设置变形缝，但当建筑平面尺寸大于90m时，可考虑设温度伸缩缝，伸缩缝仅将基础以上的房屋断开，其宽度不小于50mm。
当结构特别不规则需设防震缝时防震缝的最小宽度应符合下列要求：
a、框架结构的防震缝宽度不超过15m时可采用105mm;当超过15m时，抗震设防烈度为6度、7度、8度、9度时，相应每增加5m、4m、3m、2m，宜加宽30mm。
b、框架-支撑体系结构的防震缝宽度可采用框架结构规定数值的70%，筒体结构和巨型框架结构的防震缝宽度可采用框架结构规定数值的50%，但均不宜小于70mm。
为了防止地基不均匀沉降引起房屋结构产生裂缝，下列情况下可考虑设置沉降缝：
a、地基土质松软，土层变化较大，各部分地基土的压缩性有显著差别。
b、
建筑物本身各部分高度、荷载相差较大或结构类型、体系不同。
C、基础底面标高相差较大或基础类型、地基处理不一致。
沉降缝应连同房屋及基础一起分开，其宽度不小于120mm.
在结构平面布置时，应优先考虑调整平面形状和尺寸，使尽可能不设变形缝，以免构造复杂，构建类型增多。
如必须设置变形缝时，可将温度缝、防震缝和沉降缝三者综合考虑。
防震缝可兼起温度缝的作用，而沉降缝可兼起温度缝和防震缝的作用。
2、高层钢结构房屋结构平面不规则有哪些类型，高层钢结构房屋结构竖向不规则的有哪些类型？
（P62-66）
平面：
扭转不规则，凹凸不规则，楼板局部不连续
竖向：
侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变
3、多高层钢结构平面应如何布置以有利于结构抗风和抗震？
（P63）
答：
A、多层与高层钢结构的建筑平面应力求简单、规则、对称。
B、为减小扭转对结构产生的不利影响，应尽量使水平荷载合力作用线与结构的刚度中心重合，通常偏心距e不宜超过变长的5%;c、符合建筑设计要求。
D、抗侧力构建的布置符合要求。
4、多高层钢结构按其抗侧力体系可分为哪些结构型式？
适用于哪些房屋高度？
（P66-67）
答：
框架结构体系（非地震区：
30层以下。
地震区：
不超过12层）、框架——支撑结构体系（40-60层公共建筑）、筒体结构体系（250m以上超高层建筑）和巨型结构体系（超高层建筑）。
5、框架结构梁柱连接有哪些形式（刚接、半刚接），什么情况下采用刚接、半刚接？
在水平荷载作用下变形的特点？
（P67倒3段）
答：
框架结构可分为半刚接框架和刚接框架。
一般情况下，尤其是地震区的建筑采用框架结构时，应采用刚接框架。
某些情况下，为加大结构的延性，或防止梁与柱连接焊缝的脆断，也可采取半刚性连接框架，但其外周围一般仍采用刚接框架。
框架结构在水平荷载下的变形以剪切变形为主。
6、多高层建筑钢结构需考虑的主要作用哪些？
（P76）
答：
有结构自重、楼（屋）面活荷载、风荷载、地震作用、温度作用及火灾作
用。
7、什么是剪滞效应？
剪滞效应有什么后果？
它与哪些因素有关？
（P72倒2-倒3）
答：
由于深梁的剪切变形，使得框筒结构中柱子的轴力分布呈非线性分布，这种现象称为剪力滞后效应。
剪力滞后效应应使框筒结构的角柱要承受比中柱更大的轴力，并且框筒结构的侧向挠度呈现明显弯剪型变形。
因素：
梁与柱的线刚度比和结构平面的长宽比。
8、框架-支撑结构工作特点（P68中部）其弯矩分布有何特点（课件，P70）
答：
框架——支撑结构的工作特点是框架与支撑协同工作，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，单独受水平荷载作用时，变形以弯曲变形为主。
9、高层钢结构中心支撑有哪些形式，哪些不能应用于抗震设防，中心支撑有何受力特点？
（P68-69）
答：
形式：
十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字支撑、K形支撑和V形支撑等中心支撑类型。
不能用于抗震设防的是K形支撑以及非对称的单斜杆支撑。
特点：
具有较大侧向刚度，较好改善了结构的内力分布，提高了结构承载力，水平地震作用下易产生屈曲
10、高层钢结构偏心支撑有哪些形式，偏心支撑的工作原理是什么？
（P69）
答：
形式：
门架式、单斜杆式、人字形式、v字形式
原理：
偏心支撑在支撑斜杆与梁柱节点（或支撑斜杆）之间设耗能梁段，其承载力一般比支撑斜杆的承载力低，在重复荷载作用下具有良好的塑性变形能力。
在正常荷载作用下，偏心支撑框架具有足够的水平刚度；在强地震作用下，耗能梁段首先屈服吸收能量，有效地控制了作用在支撑斜杆的的荷载份额，使支撑不屈曲丧失承载力，从而保证整个结构不会坍塌。
11、多高层钢结构需考虑的荷载有哪些？
（P76）
答：
结构自重、建筑物使用时的楼面活荷载、风荷载、地震作用、温度作用及火灾作用。
对于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。
12、在抗震设计中，结构的偏心距设计值取决于哪些因素？
（P81）
答：
（1）、地面的扭转作用；
（2）、结构的扭转动力效应；（3）、计算模型和实际结构之间的差异；（4）、恒载、活载的不均匀分布；（5）、非结构构件引起的结构刚度中心偏移。
13、钢框架结构梁柱节点腹板域应该验算哪些项目？
节点域的剪切变形对框架的水平位移和内力的有何影响？
（P94-95）
答：
验算项目：
a、节点域的稳定；b、节点域抗剪强度；c、节点连接的极限承载力。
影响：
框架结构节点域的剪切变形会使框架产生水平位移，计算时应予以考虑，对框架内力的影响较小，可以忽略。
14、结构稳定分析主要是计及二阶效应的结构极限承载力计算，二阶效应主要是指P—D效应和梁柱效应。
（P82）
15、《高层民间建筑钢结构技术规程》通过对柱子的轴压比和长细比以及结构层间位移来考虑结构整体稳定问题。
（P82-83）
16、结构抗震计算的常用方法有底部剪力法、振兴分解反应谱法和时程分析法，第一阶段抗震设计计算方法（底部剪力法、振兴分解反应谱法）和第二阶段抗震设计计算方法（时程分析法）（P84、P86）
17、高层钢结构在大风作用下容易发生哪几种破坏情况？
（P87倒1）
答：
①由于长时间的振动，结构因材料疲劳或侧移失稳而破坏。
②因结构变形过大，填充墙和隔墙开裂。
③建筑外墙装饰物和玻璃墙幕，因较大局部风压而破坏。
④因风振加速度过大，使用者产生头晕等不适症状，甚至恐慌、不安。
18、为了不影响高层建筑钢结构在风荷载作用下的正常使用和观感，《高层民用建筑钢结构技术规程》对哪些指标进行了限值？
（P88-89）
答：
顶层质心位置的侧移不宜超过建筑高度的1/500，质心层间侧移不宜超过楼层高度的1/400，在验算顶点位移时，结构平面端部的最大位移不得超过质心位移的1.2倍，对顶点顺风向和横分向的风振加速度进行限制。
耗能梁段的屈服强度越高，屈服后的延性越差，因此，耗能梁段的钢材屈服强度不应大于345MPa（P93）
19、钢框架结构梁柱节点域应该验算哪些项目（P94-95内容概括叙述）？
节点域的剪切变形对框架的水平位移和内力的有何影响？
答：
柱腹板的稳定性和抗剪强度
框架结构节点域的剪切变形会使框架产生不容忽视的水平位移，计算时应予以考虑，对框架内力的影响较小，可以忽略。
20、钢结构节点及连接设计应考虑哪些问题？
（P94-98）
答：
（1）节点域的稳定
（2）节点域抗剪强度（3）节点连接的极限承载力
21、钢结构连接设计原则（P95）
答：
钢结构连接设计原则是强连接弱构件，钢结构构件连接应按照无震组合和地震组合内力进行弹性设计，并应进行大震时极限承载力验算。
22、运用3D3S软件进行钢结构高层设计的基本流程（光盘）
答：
（1）开始一个新模型，
（2）建立第一个标准层；（3）建立第二层及以上标准层；（4）楼层组装；（5）施加荷载；（6）设置分析和设计参数；（7）运行分析；（8）以图形方式查看分析结果；（9）运行设计。
第四章、大跨度房屋钢结构
1、针对屋盖而言，网架结构大、中、小跨度是根据短向跨度划分的，通常大跨度为L2>60m；中跨度为L2=30～60m；小跨度为L2<30m。
2、按网格形式划分，空间网架结构有哪些结构形式？
（P157-163）
答：
一、平面桁架系网架
①两向正交正放网架 ②两向正交斜放网架 ③两向斜交斜放网架 ④三向网架 ⑤单向折线型网架
二、四角锥体系网架
①正方四角锥网架 ②正放抽空四角锥网架 ③斜放四角锥网架 ④棋盘形四角锥网架 ⑤星形四角锥网架
三、三角锥体系网架
①三角锥网架 ②抽空三角锥网架 ④蜂窝型三角锥网架
3、网架结构设计控制条件通常是压杆稳定性、拉杆强度、节点强度等，网壳结构设计要考虑压杆稳定性及结构稳定性。
结构稳定性经常是网壳结构特别是单层网壳结构设计控制条件（关键）。
4、网壳结构按曲面外形分有哪些形式？
（P164）
答：
球面网壳、柱面网壳、双曲扁网壳、扭曲面网壳、单块扭网壳、双曲抛物面网壳、切割或组合形成曲面网壳 。
5、按索的使用方式及受力特点，悬索结构有那些结构体系？
（P174）
答：
单层悬索体系、预应力双层悬索体系、预应力鞍形索网、劲性悬索、预应力横向加劲单层索系、预应力索拱体系、组合悬索结构、悬挂薄壳、混合悬挂结构。
6、悬索结构如何保证必要的形状稳定性？
（P172-183）
答：
对单层悬索体系：
（1）采用重屋面，如装配式钢筋混凝土屋面板等
（2）
采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳（3）采用横向加劲构件。
（4）采用预应力双层索系 （5）采用预应力鞍形索网 （6）采用含劲性构件的悬索结构。
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（P256图5.1）
2、轻型门式刚架在设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系（P259）
3、变截面门式刚架结构可以采用塑性设计方法设计吗？
（P262）
答：
塑性设计方法不适应于变截面钢架。
4、轻型单层框架（轻型门式刚架）斜梁与柱采用端板连接形式有哪些？
（P274）
答：
端板竖放、端板横放、端板斜放、斜梁拼接
5、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：
梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。
横向加劲肋承受集中荷载、翼缘转折产生的压力、拉力场产生的拉力。
6、门式刚架结构分别在水平荷载、竖向荷载作用下的内力图（结构力学问题，P283-285），设计控制截面？
（P262）、控制截面的内力组合？
（P263）
答：
对于刚架横梁，其控制截面位置一般为每跨的两段支座截面、梁跨中截面。
对于钢架柱，其控制截面为柱底、柱顶和柱阶形变截面处。
最不利内力组合应按梁、柱控制截面分别进行，一般可选柱底、柱顶、柱阶形变截面处及梁端、梁跨中等截面进行组合和截面的验算。
计算钢架梁控制截面的内力组合时一般应计算以下三种最不利内力组合：
① Mmax及相应V；
② Mmin（即负弯矩最大）及相应V；
③ Vmax及相应M；
计算钢架柱控制性截面的内力组合时一般应计算以下四种组合：
① Nmax及相应M、V；
② Nmin及相应M、V；
③ Mmax及相应N、V；
④ Mmin（即负弯矩最大）及相应N、V。
7、如果刚架的侧移不满足要求，可采取哪些措施进行调整？
答：
放大柱或（和）梁的截面尺寸；改铰接柱脚为刚接柱脚；把多跨框架中的个别摇摆柱上端改为与梁刚接。
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