建筑钢结构考前复习思考题()

横向框架（柱和屋架）；屋盖结构（横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条）；支撑体系（屋盖支撑和柱间支撑）；吊车梁和制动梁；墙架。屋盖结构、柱、制动梁、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系。

2.重型厂房屋盖结构常有哪些支撑，屋盖支撑的主要作用是什么？

屋盖上弦横向水平支撑、屋盖下弦横向水平支撑、屋盖下弦纵向水平支撑、竖向支撑（垂直支撑）、系杆、天窗支撑。

屋盖支撑的作用：1）保证结构的空间整体作用；2）承担和传递水平荷载；3）保证结构安装时的稳定与方便；4）避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大振动。

3.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，充分满

足承载能力。

4.屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里？

下弦纵向支撑一般在屋架的两边沿两纵向柱列设置，与下弦横向支撑形成封闭的支撑系统；当屋架间距<12m时，纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面内；当屋架间距>或=12m时，纵向水平支撑宜布置在屋架上弦平面内。

5.屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的？

相邻两道横向水平支撑的间距L0≤60m

6.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

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。

8.屋架上弦杆为压杆，其承载能力由稳定控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由强度确定。

9.在厂房钢结构中为什么要设置支撑体系（保证结构空间刚度和稳定性）

如何布置屋盖支撑和柱间支撑（a屋盖支撑布置原则：在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能构成空间稳定结构的支撑体系。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。端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。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。在刚架转折处(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。由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。刚性系杆可由檩条兼任，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求。

b柱间支撑布置原则：柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取30~45m；有吊车时不宜大于60m。当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置。

端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑。每列柱都要设柱间支撑。多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部1/3范围内，以减少纵向温度应力的影响。上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应在每个温度区段的两端设置。每列柱顶均要布置刚性系杆。）

10.普通钢屋架有哪些常见型式？各有何特点？

a平行弦(矩形)屋架: 腹杆等长/杆件类型少/节点构造相同/标准化/工业化排水困难/桁架高度未随弯矩变化/弦杆内力不均匀

b三角形屋架: 腹杆受力小/排水坡度大弦杆内力不均匀/与柱铰接，刚度差

c梯形屋架: 受力性能好/腹杆较短/可与柱刚接排水坡度小

d曲拱形屋架: 受力性能好制作加工不方便/可改进为折线形

11.普通钢屋架的主要尺寸有哪些，是如何确定的？

a屋架跨度: 根据工艺/使用要求确定

b屋架高度: 根据经济/刚度/建筑/屋面坡度/运输条件等条件确定

c节间尺寸: 上弦节间尺寸根据屋面做法确定

12.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据腹杆最大内力来选定的。支座处节点板比其他节点

板厚2mm

13.在钢屋架设计中，对屋架杆件（上、下弦杆，腹杆）截面选择有什么基本要求？

承载能力高，抗弯强度大，便于连接，用料经济（常用角钢和T型钢）

14.在钢屋架节点设计有什么基本原则和要求？

1.杆件形心线应与钢屋架几何轴线重合，并汇交于节点中心；

2.当偏心e＞0.05h时应考虑附加弯矩；

3.节点板的外形应尽量简单，规则；

4.节点板应有足够的强度和刚度；5.节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小于15°;

15.在厂房结构设计中钢屋架、吊车梁各简化为何种结构？试画出它们的力学计算简图。

16.在厂房结构设计中横向框架简化哪几种结构？试画出它们的力学计算简图。

17.多层及高层建筑钢结构有哪几种主要的结构体系？它们各有什么特点？

1. 框架结构体系：平面布置较灵活、刚度分布均匀、延性较大、自振周期较长、对

地震作用不敏感、但由于抗侧移刚度小;2. 框-剪结构体系：能形成较大的使用空间，有较好的抗水平侧移能力;

3. 框-支结构体系：是高层建筑钢结构中应用最多的一种结构体系

用于地震区时，具有双重设防的优点。;

4. 框-筒体结构体系：平面布置较灵活，有良好的抗水平侧移能力;

5．筒体体系：具有很好的空间整体性，有效减缓剪力滞后效应；

6.芯筒体系(悬挂结构)：打破了密柱深梁对建筑设计的禁锢，充分发挥钢结构抗拉强

度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势；

18.钢与混凝土组合楼板和组合梁中，栓钉的作用是承受剪力，起到使两种材料共同受力

的作用。

19.普通钢屋架中各类杆件合理截面形式是什么？（图）

适用于钢屋架腹杆适用于钢屋架上下弦杆

适用于端竖杆、端斜杆适用于竖腹杆

20.普通钢屋架中节点类型及节点构造（图）。

1.无集中荷载也无弦杆拼接的下弦节点

2.有集中荷载的上弦节点①节点板缩进;有集中荷载的上弦节点②节点板部分伸出

3.弦杆跨中拼接节点构造：采用拼接角钢，规格与弦杆角钢相同。切去竖肢及切去直角边棱，焊接拼接前采用定位螺栓定位；拼接角钢与节点板各焊于不同的连接单元。

4.支座节点

21.钢框架中梁和柱的连接形式及其构造（图）。

22.钢框架楼盖结构中主梁和次梁的连接构造（图）

23.在厂房布置中，厂房平面尺寸较大时需设置温度伸缩缝？

24.变形缝有哪些具体形式？其作用是什么？

三种变形缝是指伸缩缝、沉降缝和抗震缝.其中伸缩缝的作用是防止结构在温差作用下开裂；沉降缝是防止避免地基的不均匀沉降而使结构开裂；抗震缝是为了防止地震时建筑物在高地或平面变化处内力过度集中而造成局部破坏.

25.吊车梁上的荷载有什么特点?

主要荷载:a.竖向荷载标准值为吊车最大轮压;

b.横向水平荷载可按小车重量和额定最大起重量百分数确定;

c.纵向水平荷载按一侧轨道所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用;

次要荷载：a.吊车梁或桁架走道板活荷载和积灰荷载；

b.结构自重的影响;

c. 吊车梁承受的其它荷载;

26.吊车梁结构体系中制动梁有什么作用？

1.承受横向水平荷载;

2.保证吊车梁的整体稳定性;

3.可用作检修走道.

27.吊车梁进行四类验算时，荷载和动力系数是如何考虑的？

1.强度验算最大弯矩截面正应力，支座的切应力，腹板计算高度上边缘局部压应力，

当梁同时承受较大正应力、切应力和局部应力时，需要计算折算应力；

2.整体稳定性验算整体稳定性、局部稳定性；

3.刚度验算；

4.局部稳定性验算；

28.在什么情况下应对吊车梁某些区域进行疲劳验算？

A6～A8级吊车梁应进行疲劳验算：

1.受拉翼缘的连接焊缝处;

2.受拉区加劲肋端部;

3.受拉翼缘与支撑连接处;

4.连接的角焊缝.

29.横向框架计算中，风荷载的类型及其作用位置。

横向框架计算中，风荷载主要为墙面风荷载，其折算为均布荷载（活载）作用在框架柱上，迎风面为压力，背风面为吸力。

30.试归纳厂房钢结构设计中，各种构件及连接的构造要求。

31.框-架支撑结构体系中，竖向支撑应怎样布置？

两根柱构件间设置一系列斜腹杆；可在建筑物纵向的一部分柱间布置，也可在横向或纵横两向布置；在平面上可沿外墙布置，也可沿内墙布置。

32.绘图说明偏心支撑的基本形式。

33.耗能梁段宜设计成剪切屈服型

34.框-筒结构中，何种情况需要设置帽桁架和腰桁架，它们的作用是什么？

一般建筑高度较大时需要设置帽桁架和腰桁架,内外竖向变形差.

35.当仅设一道腰架时，最佳位置在离建筑物顶端0.445H（H为建筑物高）高度处。

36.在框-筒结构中，我们通常将形成筒体的构件面内存在的剪切变形现象，称为剪力滞

后

37.为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，通常可采取哪两个措施？

1.控制框筒平面的长宽比不宜过大;

2.加大框筒梁与柱的线刚度之比.

38.高层钢结构抗震设计采用两阶段设计法分别为什么？每个阶段分别进行哪些方面的

验算？

★第一阶段为多遇地震作用下的弹性分析，验算构件的承载力和稳定性以及结构的层间位移;

★第二阶段为罕遇地震作用下的弹塑性分析，验算结构的层间位移.

39.多、高层建筑钢结构的常用楼盖结构有哪些？

现浇钢筋混凝土楼板、预制楼板、压型钢板组合楼板.

40.组合楼板在施工和使用阶段的受力有何特点？

1)施工阶段:钢板自重、湿混凝土重、施工荷载和附加荷载和施工产生的冲击与振动；

2)使用阶段:主要承受弯剪以及冲切作用。

41.简述组合梁的缺点。

1.结构需要特定的剪力连接件;

2.混凝土出现临时裂缝;

3.需要进行二次抗火设计.

42.压型钢板组合梁设计的基本假定有哪些？

1.符合平行面假定;

2.忽略钢梁与混凝土翼板连接处的微小的相对位移;3.钢材与混凝土均为理想的弹塑性体;

4.忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用;

5.假定剪力全部由钢梁承受，并不考虑剪力对组合梁抗弯承载力的影响.

43.简述如何保证高层钢结构的舒适感？

1.顶点质心位置的侧移不宜超过建筑高度的1/500;

2.第一阶段抗震设计，层间侧移标准值不得超过结构层高的1/300;

3.第二阶段抗震设计，其结构层间侧移不得超过层高的1/50.

44.概述普通钢屋架设计的全过程。

普通钢屋架的设计步骤主要有：

一、选择屋架外形和布置屋盖支撑并确定主要尺寸

二、屋架荷载计算

1)永久荷载(恒载)，它包括：屋面材料，防水、保温或隔热层，以及屋架、天窗架、檩条、支撑及悬挂管道等重量。

2)可变荷载，它包括：屋面均布活荷载、雪荷载、施工荷载、积灰荷载、风荷载以及悬挂吊车荷载等。

3)偶然荷载，如地震荷载、爆炸力或其他意外事故产生的荷载。

三、屋架内力计算

屋架内力分析时，应将荷载集中在节点上(屋架上弦杆的节间荷载可换算为节点荷载)，并假定所有杆件位于同一平面内，杆件重心线汇交于节点中心，且各节点均为理想铰，不考虑次应力的影响，这样就可用数解法或内力系数法解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨），即单位荷载作用下的杆件内力，然后求出各种荷载作用情况下的内力组合。但当杆件截面高度与其几何长度(节点中心间的距离)之比大于1／10(弦杆)和1／15(腹杆)时，或当钢管杆件截面高度(或直径)与其节问长度之比大于1／12(主管)和1／24(支管)时，则应考虑节点刚性引起的次弯矩。

节点荷载换算有两种近似方法：将所有节间内的荷载按该段节间为简支的支座反力分配到相邻两个节点上作为节点荷载；按节点处的负荷面积换算为该节点的集中荷载。两种方法的计算结果差别很小，但后者较为简便。上弦杆由于节间荷载产生的局部弯矩可近似按下列规定取用：

1)端节点按铰接时，该处弯矩取为零，但当有悬挑时，取最大悬臂端弯矩。

2)端节间的正弯矩取为0.8M0。

3)其他节间的正弯矩和节点负弯矩(包括屋脊节点)均可取0.6M0，其中M0为相应节间按单跨简支梁计算的最大跨中弯矩。

四、内力组合

永久荷载和各种可变荷载的不同组合将对各杆件引起不同的内力。设计时应考虑各种可能的荷载组合，并对每根杆件分别比较，考虑哪一种荷载组合引起的内力最为不利，取其作为该杆件的设计内力。

与柱铰接的屋架，引起屋架杆件最不利内力的各种可能荷载组合有如下几种：

1)全跨永久荷载+全跨可变荷载。可变荷载中屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，设计时取两者中的较大值与积灰荷载、悬挂吊车荷载组合；另外，当雪荷载较大时，将起控制作用。

2)全跨永久荷载+半跨可变荷载。

3)全跨屋架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载。当屋面与水平面的倾角小于30°时，风荷载对屋面产生吸力，起着卸载的作用，一般不予考虑，但对于采用轻质屋面材料的三角形屋架和开敞式房屋，在风荷载和永久荷载作用下可能使原来受拉的杆件变为受压。故计算杆件内力时，应根据荷载规范的规定，计算风荷载的作用。

五、屋架杆件设计

1)杆件计算长度的确定

在理想的铰接屋架中，杆件在屋架平面内的计算长度应是节点中心的距离；但实际上，汇交于节点处的各杆件是通过节点板焊接在一起的，并非真正的铰接，节点具有一定的刚度，杆件两端均属弹性嵌固。此外，节点的转动还受到汇交于节点的拉杆的约束。这些拉杆的线刚度愈大，约束作用也愈大，压杆在节点的嵌固程度愈大，其计算长度就愈小。

因此需考虑节点的实际嵌固作用来确定各杆的计算长度。各杆件计算长度的具体取值见下表。

2)杆件截面选择

屋架的杆件应根据其受力特性(拉杆还是压杆)、计算长度、构造要求等选择合适的截面形式。杆件截面选择的一般原则如下：

①用肢宽而壁薄的角钢，但最薄不能小于4mm。

②为了便于订货和制造，相近的角钢应尽量统一，同一屋架所采用的角钢型号不超

过5～6种。

③屋架弦杆一般采用等截面，但当跨度大于30m时，弦杆可根据内力的变化改变截

面，通常厚度不变而缩小肢宽，以利于拼接节点的构造处理。

④经济性要求。为满足刚度(长细比)要求，应使截面尽量开展，且对于压杆来说应尽

量实现等稳定要求，即φx=φy。

3)截面设计

对于拉杆应满足强度和刚度要求；压杆应满足强度、稳定和刚度要求。由于角钢屋架杆件是按实腹式截面设计的，因此为保证两角钢协同受力，尚应按构造设置一定数量的填板，填板尺寸按构造要求确定。

六、节点设计

屋架的一般节点设计主要是确定节点板尺寸。节点板的平面尺寸主要取决于该节点所连杆件的截面尺寸和所需焊缝长度。由于节点板受力比较复杂，因此节点板的厚度一般不进行计算，而根据经验确定，对于采用侧面角焊缝连接的节点，节点板的厚度可按相关规范确定。

屋架的支座节点应视其连接构造的形式(铰接还是刚接)进行相应的设计计算，可参见相应设计资料。