男孩-_-不老
范文一：钢结构
钢结构设计原理试卷 （Ａ卷）
一、单项选择题：（每小题2分，共20分）
1. 对于碳素结构钢来讲其含碳越高，则（ ）。
A. 强度越高 B.变形能力越好 C. 焊接性能好 D.疲劳强度提高
2. 在抗剪连接中，强度等级、直径和数量相同的承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( ) A. 承载力低, 变形大 C. 承载力低, 变形小
B.
D. 3. 满足；若受偏心压力时， A.一定满足 B. C.也刚好满足 D.4. 临界应力时, 其支承条件为( ) A. 四边简支
B.D. 悬臂C. 两边简支, 两边自由
5. 设计焊接工字形截面梁时, A. 抗弯刚度 B.抗弯强度6. A. 荷载标准值 B.荷载设计值
C. 考虑动力系数的荷载标准值 D.考虑动力系数的荷载设计值
7. 格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比λ0x 代替长细比λx ，这是考虑( )。 A. 格构柱弯曲变形的影响 C. 缀材弯曲变形的影响
B.格构柱剪切变形的影响 D.缀材剪切变形的影响
8. 两端铰接轴心受压杆件，轴力图如下图所示，其它条件相同，则发生弹性失稳时，各压杆的临界力的关系是（ ）。
A. N cr1＞N cr2＞N cr3＞N cr4 B. N cr4＞N cr2＞N cr3＞N cr1 C. N cr4＞N cr3＞N cr2＞N cr1 D．N cr1＞N cr3＞N cr2＞N cr4
9. 10. A. C.
二、填空题（每空1分，共10分）
1. 对于钢结构用钢材应严格控制硫的含量，这是因为含硫量过大，在焊接时会引起钢材的 。
2. 钢材的伸长率是衡量钢材 性能的指标，是通过一次静力拉伸试验得到的。 3. 当轴心受压构件发生弹性失稳时，提高钢材的强度将 构件的稳定承载力。 4. 焊接工字形组合截面轴压柱，腹板局部稳定条件为 h 0/t w ≤(25+0. 5λ) 235／f γ, 其中λ应取 。
5. 提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点，但侧向支承点必须设在钢梁的 翼缘处。
6. 实腹式偏心压杆在弯矩平面外的失稳属于 屈曲。
7. 普通螺栓受拉力作用时, 螺栓的设计强度取值较低，这是考虑到 对螺栓的不利影响。
8. 对轴心受力构件, 正常使用极限状态是控制构件的 。 9. 工字形截面轴压柱的翼缘宽厚比限值是根据 导出的。
10.Q235—A ·F 钢中的“A ”表示 。
三、判断题（每小题1分，共10分）
1. 钢结构既耐热又耐火。 ( )
2. 建筑结构常用的钢材（如Q235钢）塑性变形很大，所以钢结构发生的破坏都是塑性破坏。( ) 。
3. 梁的翼缘与腹板间的角焊缝长度l w 可以大于60h f 。 ( ) 4. 轴心压杆截面两主轴方向的等稳定条件是指λx =λy 。( )
5. 若弯矩作用在强轴平面内，则实腹式压弯杆件就不可能发生弯矩作用平面外的弯扭屈 曲。( )
6. 轴心受压格构柱的斜缀条与平行弦桁架中腹杆的计算方法完全一样。( ) 7. 箱形截面的实腹式压弯杆件，其腹板的受力很可能不均匀，腹板的嵌固条件亦不如工字形戳面，故与工字形截面相比腹板应厚一些。( ) 8. 拉弯构件一般都会产生强度破坏和失稳破坏。( )
9. 如有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上，即可认为梁的整体稳定满足要求。 ( ) 10. 当简支组合截面梁整体稳定不满足时，宜增加下翼缘的宽度。( )
4. （提示：βmx
2；）
'x ==0. 65+0. 35N E
M 11. 1λ2x
b 类截面轴心受压构件的稳定系数?
钢结构设计原理试卷 （Ｂ卷） 适用专业: 土木工程
一、单项选择题：（每小题2分，共20分）
1. 钢材的强度设计值取为( )
A. f y B.f u C.f u /γR D.f y /γR
2. 在三向正应力状态下，当出现下列何种情况时，钢材易发生脆性破坏（ ）。 A. 异号应力，且应力差较小 B.
C. 同号拉应力，且应力差较小
D. 3. 工字形截面吊车梁腹板高厚比h 0t w =100235f y A. 可不设加劲肋 B.C. 按计算设置横向加劲肋 D.4. 图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ ）。 A. a点
B. b点 C. c点 D. d点
5. 部稳定问题，承受以下哪种荷载时梁的临界弯矩为最大（ ）。 A. 三分点处各有一个集中荷载作用 B.均布荷载作用 C. 跨中一个集中荷载作用 D. 纯弯矩作用
6. 通常轴心受压缀条式格构柱的横缀条不受力，但一般仍设置，其主要理由是（ ）。 A. 起构造作用
B. 可以加强柱的整体抗弯刚度
D. 以上三种原因都有
C. 对单肢稳定起作用
1. 钢材的强度设计值按 分组。
2. 焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区域钢材材质 。 3. 规范规定，角焊缝的计算长度l w ≥8h f 和40mm ，是为了防止 。 4. 轴心拉杆需要进行 计算，并限制其长细比。 5. 高强螺栓群承受偏心拉力作用，连接的中性轴应在 。
6. 对于没有明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为________时所对应的应力作为假想屈服点，也称为条件屈服点。
7. 残余应力将减小构件的刚度，同时将_________构件的稳定承载力。 8. 保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其 。
9. 实腹式构件在N 、M x 作用下，其弯矩作用平面外的整体失稳属于 。 10. 格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比λ0x 代替长细比λx ，这是考虑格构柱 变形的影响。 λ
0x
三、判断题（每小题1分，共10分）
1. 对于摩擦型高强螺栓的抗剪连接，应进行螺栓杆的抗剪和板件的挤压计算。( ) 2. 构件的长细比是其计算长度与截面宽度之比。( )
3. 轴心压杆稳定系数?值，与钢种、截面种类和杆件长细比有关。( )
4. 当其他条件不变时，减少梁受压翼缘的自由长度，可提高梁的整体稳定性。（ ） 5. 为了保证受压构件的局部稳定，不应使组成板件的宽度过大。（ ） 6. 对于有孔眼削弱的梁，在其整体稳定计算公式M x ≤f 中，W x 应取净截面
?b W x
抵抗矩。( )
7. 在连续反复的循环荷载作用下，若每次循环中应力幅均为常数，称为常幅应力循环。( )
8. 钢材有两种性质各异的破坏形式：弹性破坏和脆性破坏。( ) 9. 受静载作用的侧焊缝的最大计算长度为40h f 。( ) 10. 拉弯构件也可能发生整体失稳。( )
四、简答题（每小题5分，共15分)
1. 简述钢结构用钢材的机械性能指标有哪些。
2. 什么是应力集中？对钢材的性能由什么影响？
面），[λ]=150，假设该柱的局部稳定有保证。试验算该柱能否安全工作。（10分）
b 类截面轴心受压构件的稳定系数?
4.
E =206?103γx =1. 05已知：A =675. 某用2∠125力设计值N =i x =4. 01cm
钢结构设计原理试卷 （Ａ卷） 适用专业: 土木工程
参考答案
一、单项选择题：（每小题2分，共20分）
1.A 2.B 3.B 4.A 5.D 6.A 7.B 8.B 9.B 10.D 二、填空题（每空1分，共10分）
1. 热脆 2.塑性 3.不影响 4. λx 和_λy 的较大值 5.受压 6.弯扭 7. 杠杆（或撬力） 8.长细比 9.等稳定 10.质量等级为A 级 三、判断题（每小题1分，共10分）
1. × 2.× 3.√ 4.× 5.× 6. × 7.√ 8.× 9.× 10.× 四、简答题（每小题5分，共15分) 1. 简述图示柱头的传力途径。 梁→突缘→垫板→顶板→加劲肋→柱 2. 简述影响钢材疲劳强度的因素。
影响钢材疲劳强度的因素主要是构造状况、应力幅?σ和反复荷载的循环次数n 构 造状况包括钢材的缺陷、构件或连接的构造细部等，《钢结构设计规范》将其划分为八类。应力幅为最大最小应力之差。 3. 影响钢梁整体稳定的因素有哪些?
梁的临界弯矩M cr 愈大，梁的整体稳定性愈好，因而影响它的主要因素是：
EI y —梁的侧向抗弯刚度。它愈大，整体稳定性愈好。将受压翼缘加宽，有时就是为了
提高EI y 值。
GI t —梁的抗扭刚度。提高它也能提高梁的整体稳定性。
β—梁整体稳定屈曲系数。β与荷载种类、荷载作用位置、支承条件、截面形式等有关。
l 1—梁受压翼缘的自由长度（受压翼缘侧向支承点之间的距离）。减小l 1是提高梁的整体
稳定性的最有效办法。
五、计算题（共45分) 1. (8分)
解：
肢背焊缝：N 1=980?0. 65=637KN
l w 1=
N 1637000
=+162h e f f w 2?0. 7?8?160
=371. 47m m <60h f="480m">
肢尖焊缝受力：N 2=N -N 1=343KN
l w 2=
N 2343191. 4000
=+16=207. 4mm <60h f="480mm">
2h e f f 2?0. 7?8?160
2. （8分） 解：
作用于螺栓群截面形心处的内力有： 剪力V =0.707F=282.8KN 拉力N =0.707F=282.8KN
弯矩M =V ?e =282.8×0.2=56.56KN.m 最上面一排螺栓所受拉力：
N t 1=
N My 1282. 85656?16+=+2n 2y i 102?(2?82+2?162)
=28. 28+70. 7=98. 98KN V =282. 8KN
所以连接强度满足要求。 3. （10分） 解：
I x =2?(305+48. 7?13. 762) =19051cm 4,
i x =I x A =(2?48. 7) =13. 99cm
λx =l 0x i x =. 99=50 λ0x =
λ22+27?48. 7. 49=53. 6 x +27A A 1=
绕虚轴属b 类截面, 查得?x =0. 839
N 1650?103
则绕虚轴稳定：σ===202N mm 2
?x A 0. 839?4870?2
满足要求。 4. （10分） 解：
梁的最大弯矩:M x =
18ql 2=1
8
?60002q 弯曲正应力:σ=M x γW ≤f ?60002q
. 633?105
≤215?q ≤38. 29KN m x 8?1. 05?7整体稳定：
λl y y =
i =
600
7. 38
=81. 3 y
?3460Ah ?λt ?2
2353460592
y b =λ2??+ y W x ?4. 4h ???=?. 8?35?+??
f 81. 3?1???235y 81. 32763. 3?4. 4?35?235=1. 835＞１
?'=1. 07-0. 282
0. 282
b
?=1. 07-
b
1. 835
=0. 916
=M 2σx 6000q ?'≤f ?5
≤215?q ≤33. 41KN m b W x 8?0. 916?7. 633?10
该梁所能承受的最大荷载q =33. 41KN m 5. (9分) 解：
λ0x =
l i =1000=67V =270KN
所以连接强度满足要求。 3.
解：
A =2?25?1. 4+25?0. 8=90cm 2
1I x =25?27. 83-24. 2?253=13250cm 4
12
1
I y =2??1. 4?253=3650cm 4
123650i x ==12. 13cm ; i y ==6. 37cm
9090
l 0x =800cm ; l 0y =400cm
()
λx =λy =
l 0x 800
==66<[λ]=150i x="" 12.="" 13l="" 0y="" i="">
=
400
=63<[λ]=1506.>
查表得：?x =0. 774；?y =0. 791
N 1400?1032
==200. 98
4. 解： 由抗弯强度：
(M x 0. 52?1. 2+1. 4?q k )?62?106
≤f ?≤215?q 1k ≤24. 35KN m : 5
γx W x 8?1. 05?6. 92?10
刚度条件:
（1）可变荷载作用下：
5q 2k l 4l 5q 2k 600046000
v Q =?≤??≤=1238
384EI 500384206?10?1. 018?10500
?q 2k =16. 23KN m
（2）全部荷载作用下：
(5(g k +q 3k )l 4l 50. 52+q 3k )?600046000
v T =?≤??≤=1538
384EI 400384206?10?1. 018?10400
?q 3k =18. 64KN m
该梁所能承担的最大线荷载标准值q k =16. 23KN /m 5. 解： （1） 强度验算
轴心拉力设计值：N =190KN ； 弯矩设计值：M x =截面抵抗矩为： 肢背处：W nx1=肢尖处：W nx2=肢背处应力：
121
ql =?9. 8?42=19. 6KN ?m ； 88
I x 513. 343
==126.44cm
y 04. 06
I x 513. 34
==60. 82cm 3
12. 5-y 012. 5-4. 06
N M x 190?10319. 6?106
+=+23
A n γx1W nx133. 98?101. 05?126. 44?10
=203. 55mm 2＜f =mm 2
肢尖处应力：
M x N 19. 6?106190?1032
＜-=-=212. 64N mm 32
γx2W nx2A n 1. 2?60. 82?1033. 98?10
f =mm 2
强度满足要求。 （2） 刚度验算：
λx =
l ox 400==99. 75<[λ]=350，满足要求 i="" x="" 4.="">
λy =
l oy i y
=
400
=125<[λ]=350，满足要求 3.="">
该构件能可靠工作。
范文二：钢结构
1.1 钢结构创优策划
1.1.1 创优目标
1、本工程配合总包确保“海峡杯” ,争取 “ 鲁班奖 ” , “ 金钢奖 ” , “ 全国钢结 构金奖 ” , “ 全国优秀焊接工程 ” 。
2、本工程创优目标分解为以下目标:
1)各分项工程一次验收合格率达 100%;
2)检验批质量验收中主控项目的抽样检验一次合格率达到 100%;
3)检验批质量验收中一般项目的抽样检验一次合格率达到 100%;
4)各工序一次自检验收合格率到 100%;
5)质量控制资料的数量齐全,记录完整、准确、检验、试验结果符合规范 要求。
3、施工实物质量和工程资料全面满足现行施工质量验收规范及工程当地建 筑工程资料管理相关规程;
4、顾客满意度调查结果良好。
1.1.2 质量创优控制实施计划
1.1.2.1质量控制要点
1.1.2.2钢结构深化设计质量管理
设计是多阶段的集体创作。 工程设计的三个环节中, 质量控制是保证设计质 量的主要措施, 质量保证体系最终体现在各级岗位责任制的三级审核方面, 在深 化设计全过程中,始终贯彻“预防为主、防检结合”的全面质量管理原则,把设 计质量向前推进一步。
1、基本质量管理
由项目负责人下达任务,确定审核人、设计人、制图人和校对人,并制定深 化设计施工图进度计划, 深化设计过程始终与本工程设计单位相配合。 深化设计 施工图开展前, 由项目负责人编写统一技术规定。 各级审核人员均应在审核结束 后在质量记录卡上签字生效。
2、图纸会审与技术交底
1)工程施工前,由技术总工负责,组织工程技术人员、各施工工长、班组 长进行施工图纸进行会审, 并提出问题点和意见, 由技术部门负责收集整理各部 门关于施工图纸中的问题,并提出对各工序中质量控制难点的解决措施;
2)技术部门要及时将图纸会审情况报工程监理机构,对业主方组织的设计 交底, 特别是设计部门对图纸会审中提出的问题的解答和正式设计文件, 技术部 门要及时发各部门和施工班组;
3) 对施工中的图纸管理, 技术部门应对变更的版本图纸进行及时更换和旧 版图纸回收,防止因图纸错误带来的施工错误;
4) 通过对施工图纸的会审完成和审批, 组织项目各部们进行工程技术交底, 对施工中的技术要求, 质量要求, 施工难点, 重点和对应的处理措施向各部负责 人或全体管理人员进行详细交接和交底, 使参与人员熟悉了解工程情况、 施工技
1.1.2.3制作、运输过程质量控制
1、构件制作质量控制体系
构件制作质量控制体系图
1)材料使用管理 (1)钢板材料
严格按生产计划、设计图纸、工程要求进行正确领料和落料;
实行专材专用, 严禁规格、 品牌私自代用, 如确实材料紧缺需要代用时必须 遵循由技术部门出具材料代用技术认定书,否则不得代用。
制作厂钢板材料
材料使用必须遵循先进先出的使用管理原则;
本项目材料使用必须按照以下要求正确使用:框架梁、柱、支撑、次梁、隅 撑及连接板 Q345B ;锚栓、耳板、栓钉、预埋件为 Q235B 。其中,当板厚 40≤ t ≤ 60时则具备 Z15向性能要求;对于使用的衬板必须与母材型号匹配使用;
(2)通过工艺评定选择焊接材料
制作厂在焊接材料使用前, 必须严格检查使用材料的质量状态, 不合格材料 或未经检验的材料严禁投入使用,根据设计要求规定手工焊中 Q345B 采用 E50型焊材, Q235B 采用 E43型焊材,且焊材在使用前必须按照要求进行烘焙处理。
当出现高低两种母材对接情况时, 选用低规格匹配型焊材进行焊接, 焊材使 用必须遵循先进先出使用原则。
2)材料加工前检验
加工时各班组负责人及工人应加强材料规格和质量识别,
材料在现场加工时
必须采用不能擦除的记号对零部件进行标注材料规格型号、 用途及使用工程名称 等区分标识,以防止材料混淆。
3)下料检验
(1) 钢板在下料前 , 应保证板材的平整度, 对不平整材料可用校平机进行校 平消除板材轧制应力, 为板单元制造平面度的保证奠定坚实基础。 严禁使用火炽 校正或用水冷却方式;
(2)号料前员工应认真核对钢板的牌号、规格,同时检查材料表面质量, 确认后方可进行号料,严禁使用不合格材料;
(3)号料时严格核对施工图纸,按工艺套料图进行,保证钢材轧制方向与 构件受力方向一致。 钢板及大型零件的起吊转运采用磁力吊具, 保证钢板及下料 后零件的平整度。
4)零件号料切割检测
钢板切割后的允许偏差符合下表规定:
5) H 型构件检测
组装后的 H 型钢允许偏差应符合下表的规定:
6)钢管构件外形尺寸的允许偏差
7)多头节点制作检测的允许误差
8)制孔检测控制
螺栓孔孔径检测如下表:
螺栓孔孔壁表面粗糙度 Ra 不应大于 25μm , 其允许偏差应符合下表的规定:
螺栓孔孔距的允许偏差应符合下表的规定:
制孔检测
9)焊缝外观检测控制
焊缝外观检查在成品尺寸检查合格后进行,检查项目及判定标准见下表:
构件焊缝外观检测控制 10)构件预拼装质量检测控制
构件预拼装的允许偏差应符合下表的规定:
11)超声波探伤焊缝质量检测控制
本工程焊接量大, 焊接质量的好坏是工程质量保证的重点, 制作过程中我单 位将加强自检并积极配合第三方检测, 切实保证焊缝焊接质量。 对于有探伤要求 的一、二级将在焊接完成 24小时后进行 100%探伤,合格后报第三方检测单位 进行探伤。原则上同一条焊缝不得超过三次返工处理。
一二级焊缝应采用超声波探伤,焊缝探伤质量等级及缺陷分级见下表:
12)端部处理检测
构件制作完成应对端部进行处理,端部铣平的允许偏差应满足下表规定。
外露铣平面应进行防锈保护, 并全数对端铣面进行观察检查, 出现的深度割 痕和焊接气孔, 班组不得随意进行挖补处理, 必须提交修补方案经监理工程师同 意后且在在监管人员旁站条件下进行返修处理, 完成后进行自主检查, 合格后提 交检验报告报监管小组验收复检。
端部处理
13)栓钉焊接检验
(1)检验方法为检查焊接工艺评定报告和烘焙记录,且全数检查。
拴钉的使用根据结构楼板厚度分为两种,焊钉焊接按照设计要求为板厚减 30mm ,翼缘宽度 200mm 用一个拴钉, 250mm 、 300mm 、 400mm 用 2颗拴钉,拴钉规 格为￠ 16、￠ 19,横向间距为 120、 150、 250mm ,纵向间距为 400mm ,基准以翼 缘中线线为准平均分布;
(2)进行弯曲试验检查,焊钉弯曲 30°后用角尺检查和观察检查,其焊缝 和热影响区不应有肉眼可见的裂纹。检验数量为每批同类构件抽查 10%,且不应 少于 10件,被抽查构件中每件检查焊钉数量的 1%,但不应少于 1个;
(3)焊钉根部焊脚应均匀,焊脚立面的局部未熔合或不足 360°的焊脚应 进行修补,检查数量为按总焊钉数量抽查 1%,且不应少于 10个;
(4)焊钉焊接施工,交接班时,焊接工人每个人必须先进行不少于 5个拴 钉的焊接,并做锤击试验检测,合格后方那个可进行批量施工生产。
栓钉焊接检测
14)除锈涂装质量检验
涂装前,钢结构构件应通过钢丸抛丸,喷砂等工艺进行除锈,达到 sa2.5级, 并达到 35um~55um的粗糙度, 油漆厚度检测时必须对构件阴阳角进行全面检 查, 使用涂层测厚仪对油漆厚度进行检测。 油漆涂装过程中, 严禁对现场焊接破 口和 100mm 区域内进行涂装,防止造成对无损检测和焊接质量的影响。
除锈涂装外观质量
2、构件质量标识管理
制作单位须对构件编号,焊工编号,安装方位,中心轴线(需用十字样冲, 深度不得小于 0.5mm ) 、质量状态等进行标识,防止制作过程使用错误和现场安 装错误。 标识字体应清晰, 不易脱落, 字体在 60mm 以上, 标注在构件端部约 300mm 水平轴向位置处。检验人员发现不合格须及时通知制作厂进行改正和重新标识。
3、成品检验
制作厂应根据深化图纸, 验收规范及相关标准严格对成品构件进行自主检验, 包括构件构件外观外形质量, 焊缝表观质量, 油漆表观质量, 安装用耳板位置方 向是否正确, 是否存在缺漏等。 监管人员需根据图纸对成品构件采用目测、 卷尺 等量具对成品构件表观质量, 构件外形尺寸, 油漆涂装质量, 构件标识进行检查 验收,并发现问题及时要求制作厂进行处理。
4、出厂检验
构件出厂时需对照发货计划对构件外观质量进行检查, 对焊缝无损检测探伤 报告, 材质证明, 合格证等进行对照检查。 对于质量不合格的构件驻现场总包代 表有权不予签字放行构件出厂,对检验出的资料问题制作厂必须及时进行处理。
5、倒运、运输环节质量控制
1
)构件倒运过程中根据构件结构形式,选择适宜的吊运方式,在固定构件
时严禁钢索与菱角直接使用, 防止钢索损坏断裂, 避免构件摔坏变形并造成安全 事故; 在选用挂具时尽可能焊接吊耳使用卡环吊运, 严禁使用钳式夹具, 防止对 构件表面,边沿造成夹伤。倒运过程中,注意构件行走路线,避免构件碰撞变形 和二次返修,保证构件质量;
2)装卸方法总体思想为采取有支点装车,捆绑固定,重心平衡,减少受压 变形、侧弯等,并防止部件碰撞滑落;
3)在运输过程中,制作厂应派专人负责汽车装运,对装卸的质量作全面的 负责与监控, 发现问题及时解决并及时反馈给制作厂, 以便作出第一时间的处理;
4)钢结构装载与加固的基本要求是必须能够经受正常的汽车运输中所产生 的各种力的作用, 以便保证钢结构在运输的全过程中不致发生移动、 滚动和坠落 等情况。
具体注意事项如下:
1)钢结构运输应按安装顺序进行配套发运; 2)汽车装载不准超过行驶证中核定的载质量; 3)装载须均衡平稳、捆扎牢固;
4)运输构件时,根据构件规格、重量选用汽车。大型货运汽车载物高度从 地面起不准超过 4米, 宽度不准超出厢, 长度前端不准超出车身,
后端不准超出
车身 2米;
5)钢结构长度未超出车厢后栏板时,不准将栏板平放或放下;超出时,构 件、栏板不准遮挡号牌、转向灯、制动灯和尾灯;
6)钢结构的体积超过规定时,须经有关部门批准后才能装车;
7)封车加固的铁线(或钢丝绳)与其在车底板上投影的夹角一般接近 45度;
8)加固材料。通常使用的加固材料有:支架、垫木、三角木 (包括钢材制作 的 ) 、挡木、方木、铁线、钢丝绳、钢丝绳夹头、紧线器、导链等;
9)加固车时,用铁线 (或钢丝绳 ) 拉牢,形式应为八字形、倒八字形,交叉 捆绑或下压式捆绑。
1.1.2.4钢结构施工测量质量控制
1、测量控制准备
1)技术准备
(1)对进场的测量仪器设备,在使用前进行计量检定,确保器具在受控状 态下使用;
(2)劳务必须向总包、监理提供所用测量仪器的计量检定证书;
(3)对业主提供的测量依据进行校算;
(4)对业主提供的起始桩点 (红线桩、楼座桩、水准点高程 ) 进行校测;
(5)根据工程测量规范(GB50026— 93) 、钢结构施工验收规范(GB50205— 2001) ,整理施工图纸、钢结构深化设计图等资料,熟悉图纸了解建筑定位及 楼层放线的相关要求 , 校核图纸中相关数据,掌握测量定位所需要的几何尺寸及 相关数据;
2)人员准备
3)仪器准备
本工程为超高层建筑, 测量的精度直接影响到施工安装质量, 而测量仪器的 精度又直接影响着测量结果的精确度。 为了保证测量质量, 特准备了以下科学精 密的测量仪器:
注:表中所指全站仪和水准仪含配套三角架, 每台全站仪还应有配套的大小 棱镜各一个以及棱镜脚架一个。 所有测量器具在作业前必须经技术监督部门进行 检定,保证测量仪器的实际测量精度合格有效,并报监理工程师验证。
2、测量控制网的建立
1)首级控制网的移交与复测
(1)业主移交的道路中心线交点或建筑红线坐标点,作为首级控制网;
(2) 在业主、 监理的主持下, 为首级测量控制网办理正式的书面移交手续, 实地踏勘点位,对已经损坏的点位作出标记说明;
(3)复测首级控制网的点位精度,测量点位之间的边长和夹角,计算点位 误差。如点位误差较大,需进一步和业主、监理核对并确认。
2)钢结构分阶段施工二级控制点布设
地下室结构二级控制网布设在基坑外围,采用外控法测控钢结构施工。
3、施工过程测量控制
1)预埋件测量控制
(1)预埋件测量定位
测量工根据图纸定位用全站仪、 经纬仪, 从测量基线网上引出柱基中心控制 线和标高控制线, 此控制线经检查复测, 确认无误后方可使用, 利用土建施工测 量控制网和在混凝土柱模板上弹设的定位墨线标识, 作为对锚栓埋设的测量控制 基准。
(2)定位套板标高控制
分四步对预埋锚栓进行测量控制:
用经纬仪、水准仪和线锤先对定位套板进行安装定位测量。
其次待锚栓就位好固定前进行测量, 主要测轴线位置、 锚栓对角线和锚栓顶 部标高。
然后在第一次、第二次浇混凝土前后对锚栓进行测量校正。
最后在混凝土凝固后进行锚栓的埋设成果测量, 并在混凝土面弹出定位墨线。
锚栓埋设精度控制标准:
钢筋绑扎前,将埋件平面位置的控制轴线和标高测设到下一楼层。
根据下一楼层上的埋件轴线和标高控制线,在土建核心墙水平钢筋绑扎前, 把埋件初步就位, 等土建钢筋基本绑扎完, 利用土建钢管脚手架, 对预埋件进行 精确校正, 如遇竖向或水平钢筋阻挡, 应及时调整钢筋绑扎位置。 精确校正埋件 标高,自制埋件支架固定埋件 。
(3)埋件安装就位固定后,由土建、监理测量复核,验收合格后浇注混凝 土。
2)钢管柱测量控制
钢柱测量校正采用全站仪直接观测柱顶轴线、 标高偏差进行测量、 校正或者 采用经纬仪进行校正。
(1)采用全站仪进行测量校正
按如下两种工况计算三维坐标:
测量步骤:
采用全站仪测量校正钢柱
(2)采用经纬仪进行测量校正
将检定过的两台经纬仪分别置于相互垂直的轴线控制线上, 精确对中整平后, 后视前方的同一轴线控制线, 并固定照准部, 然后纵转望远镜, 照准钢柱头上的 标尺并读数, 与设计控制值相比后, 判断校正方向并指挥操作人员对钢柱进行校 正,直到两个正交方向上均校正到正确位置,操作示意如下:
3)劲性柱测量控制
核心筒劲性钢骨柱采用直接测量柱顶中心轴线偏差, 然后检查单节柱垂直度 同时满足规范要求。
内业计算型钢柱柱顶两翼缘中心坐标, 并在柱顶做好控制点标示。 每根柱控 制两个点的目的是为了消除钢柱在安装过程中的扭曲值。
钢柱安装的要求是保证平面与高程位置符合设计要求, 柱身垂直度及倾斜度 满足规范要求。 钢柱校正时, 按照先调整标高再调整扭转, 最后调校垂直度的顺
序进行控制。
1.1.2.5现场安装质量控制
1、 现场安装质量控制体系
现场安装质量控制示意图
2、构件进场验收控制
3、安装控制放线、偏差测量控制
钢结构安装允许偏差
根据上述规范要求的内容及表中的具体要求确定施工测量中应满足的限差: 1)控制网的定位轴线,应认真复核其点位偏差,控制点之间的距离偏差必 须小于 3mm , 角度偏差必须小于 10″, 如超过则需调整, 并以此作为钢柱安 装轴线的依据;
2)引测的定位轴线,其外框轴线之间的总距离偏差仍应达到小于 3mm ,相 邻二柱的柱间距偏差应小于 2mm ;
3)地脚螺栓预埋定位的精度,必须满足小于 2mm 的要求,并且标高误差应 严格控制在 2mm 的范围内。
4、典型构件焊接方法
地下室钢构件吊装校正完成后,进行临时固定,然后按照一定的顺序施焊。 依据其结构特点,针对各构件制定如下焊接流程(AB 表示焊工,①②表示焊接 顺序) :
5、构件焊接无损探伤检测
焊接及无损探伤检测分为以下步骤:
1)焊接工程检测必须在开工前完成与检测单位的检测方式,检测内容,检 测等级和检测要求进行说明与统一。
2)焊接完成需及时做好自检,处理焊接表观质量问题,为后续检测创造条 件;焊接过程中需记录焊接部位、焊接人员、焊接外观质量记录和检查时限等。 在焊接过程中,项目质量管理人员进行指导、检查、提出整改和改进措施;
3)焊接完毕后,焊接班组对焊缝外观质量进行检查;
4)质量管理人员组织无损检测单位对焊缝进行无损探伤检查。根据自检情 况和无损探伤检测报告,对不符合要求的焊缝进行返修;
5)对返修的焊缝,项目组织重新检测;
6)复检合格后,领取探伤检测报告,归类整理。
无损探伤检测 焊缝外观检查
焊接工艺评定 焊缝坡口检查
6、钢筋桁架楼板及栓钉焊接施工质量控制
7、防腐工程施工质量控制 1)除锈及防腐涂装要求
2)涂层设计要求
3)栓接部位油漆涂装和修补处理
对于栓接连接部门的防腐油漆涂装, 需采用腻子将间隙找平后进行粗糙度处 理, 然后进行底漆和中间漆的涂装处理, 涂装厚度按照防腐厚度要求执行; 对于 涂装面损坏需要修补部分,则通过表面杂物、油污的处理后,用 LS-1水性无机 富锌作修补防锈底漆,厚度不低于 80um ,然后依次做封闭漆和防火涂装。 防腐涂装质量检查要求为按工程构件数量抽查 10%,且同类构件不应少于 3件,每根构件检测 5处。
薄型防火涂料质量标准
厚型防火涂料质量标准
施工中, 防火涂料厚度的控制对应设计要求进行控制检查。 防火涂装质量检 查要求为按工程构件数量抽查 10%,且同类构件不应少于 3件,在构件长度内每 隔 3M 检测 1处。
防腐防火涂装
涂层厚度检测 1.1.2.6焊接施工质量控制
1.1.2.7关键工序质量控制 1、制作工序质量控制
2、安装工序质量控制
3、焊接工序质量控制
范文三：钢结构
1 设计资料及说明
1、某厂房总长度为 90m ,跨度为 18米,纵向柱距为 6m 。
2、屋面材料为规格 YX 35-125-750压型钢板,自重为 0.063kN/m2 ,屋盖体系为有檩 体系 , 采用型钢檩条。
3、屋面坡度 i=1:3。地区计算温度高于 -20℃ ,无侵蚀性介质,地震设防烈度为 8度, 厂房内桥式吊车 2台 150/30t(中级工作制 ) ,锻锤为 2台 5t 。
4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶,混凝土标号 C30,柱顶标高 18m 。 5、钢材标号为 Q345,其设计强度值为 f=310N/mm2。 6、焊条型号为 E50型。
7、 荷载计算按全跨永久荷载 +全跨可变荷载和全跨永久荷载 +风荷载, 荷载分项系数取:
g γ =1.2, q γ=1.4。
8、屋架及支撑自重:按经验公式 q=0.12+0.011L, L 为屋架跨度,以米为单位;保温层 为 0.6k N/mm2,积灰荷载为 1.0k N/mm2,屋面施工活荷载为 0.5k N/mm2,雪荷载为 0.3k N/mm2,基本风压力为 0.5k N/mm2。
2 屋架杆件几何尺寸的计算
根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数,采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为 i=1:
3, 屋面倾角 α=arctg(1/3) =18.435°, sinα=0.3162, cosα=0.9487
屋架计算跨度 l 0 =l-300=18000-300=17700mm 屋架跨中高度 h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm 上弦长度 L=l0/2cosα≈9329mm 节间长度 a=L/6=9329/6≈1555m m
节间水平段投影尺寸长度 a ' =acosα=1555×0.9487=1475mm 根据几何关系,得屋架各杆件的几何尺寸如图 1所示
图 1 屋架形式及几何尺寸
3 屋架支撑布置
3.1 屋架支撑
1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
2、因为屋架是有檩屋架,为了与其他支撑相协调,在屋架的下弦节点设计三道柔性水 平系杆,上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。
3、在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑,下弦横向水平支撑及 垂直支撑。
如图 2所示。
图 2 屋盖支撑布置
3.2 屋面檩条及其支撑
上弦节点间距为 1555mm, 要求檩条 间距 <>
设置檩条,为了便于布置,实际取半跨屋面檩条数 13根,则檩条间距为:d=1555/2=788mm可以满足要求。
3.2.1 截面选择
选用 [20a槽钢, m=0.226kN/m,Ix=1780.4cm4, x W =178cm3, y W =24.2cm3; 截面塑性发展系 数为 x γ=1.05,y γ=1.2。 永久荷载
压型钢板 0.063(kN /2
m )
保温层 0.6 (kN /2
m ) 合计 k g =(0.6+0.063) ×0.778+0.226=0.742 (kN /m) 可变荷载
施工活荷载 0.5 (kN /2
m )
雪荷载 0.3 (kN /2
m ) (施工活荷载和雪荷载取较大者 ) 积灰荷载 1.0 (kN /2m )
合计 k q =(1.0+0.5) ×0.778=1.167(kN /m)
檩条的均布荷载设计值 q=g γk g +q γk q =1.2×0.742+1.4×1.167=2.524kN/m x q =qsinα =2.524×0.3162=0.798kN/m y q =qcosα=2.524×0.9487=2.395kN/m
3.2.2 强度计算
檩条的跨中弯距
X 方向: m kN l q Mx y . 777. 106395. 28/18
12
2=??==
Y 方向: m kN l q M x y . 591. 36789. 08/18
12
2=??== (在跨中设了一道拉条)
檩条的最大拉力(拉应力)位于槽钢下翼缘的肢尖处
31032. 1811079. 52. 110344. 3103. 2505. 110026. 103
6
36<=???+???=+=wy my="" wx="" mx="" y="" x="">
满足要求。
3.2.3 强度验算 载荷标准值
m kN a q g q p k k y /409. 19487. 0778. 0) 167. 10742. 0(cos ) (=??+=+=α
沿屋面方向有拉条,所以只验算垂直于屋面方向的挠度:
150
1
10001104. 17801006. 26000409. 1384538454
53
3<=?????=?=x y="" ei="" l="" q="" l="" v="">
3.2.4 荷载计算
恒载:
屋架及支撑自 0.12+0.11L=0.318(kN/㎡) 压型钢板 0.063(kN/㎡)
檩条及拉条 0.226(kN/m) 保温层 0.6(kN/㎡) 活荷载:
施工活荷载 0.5(kN/㎡)
雪荷载 0.3(kN/㎡) (施工活荷载和雪荷载取大者) 风荷载:
基本风压力 0.5(kN/㎡) 1)风载体型系数 背风面 s μ=-0.5 迎风面 s μ=-0.33
2)上弦节点风荷载 1W =1.4×(-0.5)×0.5×1.555×6=-3.265kN/m 2W =1.4×(-0.33)×0.5×1.555×6=-2.155kN/m 荷载组合:(1P 为恒载、 2P 为活荷载、 3P 为风荷载)
1、恒载 +活荷载
1P =1.2?(0.318+0.063+0.6)?1.555?0.948?6+1.2?0.226?6?0.948=13.512kN 2P =1.4?(0.5+1.0?0.9) ?1.555?0.948?6=17.36kN 节点荷载:P=1P +2P =30.87kN
2、恒载 +风荷载
Z P =1P /2+2W =6.756-2.155=4.601kN Y P =1P /2+1W =6.756-3.265=3.491kN
由分析可知, 在荷载组合 2下不会使屋架杆件内力变号, 因此只需考虑荷载组合 1来计 算屋架杆件内力即可。
4 屋架的内力计算
4.1 杆件的轴力
芬克式三角形桁架在半跨活(雪)荷载作用下, 腹杆内力不变号,故只按全跨雪荷载和 全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据《建筑结构静力计算手册》 ,对于十二节间芬克 式桁架, n=17700/2950=6。先差得内力系数,再乘以节点荷载 P=30.87kN, 屋架及荷载是对 称的,所以只需计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表 1所示。
注:负为压杆,正为拉杆。
4.2 上弦杆的弯矩
由《钢结构与组合结构》查的,上弦杆端节间最大正弯矩:M1=0.8M0,其它节间最大 正弯矩和节点负弯矩为 M2=±0.6M0。
上弦杆节间集中载荷 P=30.87kN
节间最大弯矩 M0= Pa′ /6 =30.87×1.475/6=7.587kN·m
端节间 M1=0.8M0=0.8×7.587=6.071kN·m
中间节间及节点 M2=±0.6M0=±0.6×7.587=4.553kN·m
5 屋架杆件截面设计
在设计屋架杆件截面前, 首先要确定所选节点板的厚度。 在三角形屋架中, 节点板厚度 与弦杆的最大内力有关。根据弦杆最大内力 Nmax=536.83kN, 查《钢结构设计及实用计算》 P83页表 5-1单壁式桁架节点板厚度选用表可选择支座节点板厚为 10mm , 其它节点板厚为 8mm 。
5.1 上弦杆
整个上弦杆采用等截面通长杆,由两个角钢组成 T 形截面压弯构件,以避免采用不同 截面时的杆件拼接。
弯矩作用平面内的计算长度 lox=1555mm
侧向无支撑长度 l1=2×1555=3110mm
首先试选上弦截面为 2∟ 140×10,查《钢结构》得其主要参数:3
746. 54cm A =,
3max 73. 134cm W x =, 3min 58. 50cm W x =, cm i x 34. 4= cm i y 98. 5=
截面塑性发展系数 γx1=1.05,γx2=1.2。
5.1.1 强度验算
取 AB 段上弦杆(最大内力杆段)验算:
轴心压力: N=536.83kN
最大正弯矩(节间) : Mx=M1=6.071kN·m ; My=M2=4.553kN·m 截面强度验算由负弯矩控制。
2
23
623min /310/37. 2121058. 5005. 110071. 610746. 541083. 536mm N mm N W M A N x x x n <=???+??=+λ 5.1.2="">
λx=l0x / ix=155.5/4.34=35.83<150, 按="" gb50017附录="" c="" 表="" c-2查得="" x="" ?="">
kN EA N X Ex
95. 787383
. 351. 110746. 541020614. 31. 12
2
3222' =?????==λπ 按有端弯矩和横向荷载同时作用使弦杆产生反向曲率, 故取等效弯矩系数为 0.85mx β=
max 0.81m x
x x x Ex M N
f
A
N W N β?γ+≤?
?
-
???
'
223
6
2
3
/310/05. 1451095. 787310
83. 6358. 0173. 13405. 110071. 685. 010746. 54921. 01083. 536m m N m m N <>
???)
(
补充验算:
min 11.25mx x
x x Ex M N
f
A
N W N βγ-≤??
- ?
?
?'
2
23623/310/99. 190)
95
. 787325. 11(1058. 502. 110071. 685. 010746. 541083. 536mm N mm N <=?-?????-??>
5.1.3 弯矩作用平面外的稳定性验算
此稳定性由负弯矩控制,验算上弦杆 ABC 段在弯矩作用下平面外的稳定性
轴心压力 N1=536.83kN, N2=497.93kN。
loy= l1(0.75+0.25N2/N1)=2×155.5×(0.75+0.25×497.93/536.83)=305.37
λy= loy / iy =305.36 / 5.98=51.07<150 查《钢结构》附表得="" 824.="" 0="y">
对弯矩使角钢水平肢受压的双角 T 形截面, 查相关规范得整体稳定系数
b ?可用下式计算:
998. 0235/. 00017. 01235
0017. 01=?-=-=y y
b f λ?
在计算长度范围内弯矩和曲率多次改变向号,为偏于安全,取 85. 0==mx tx ββ。
2
23
6
23min /310/23. 22110
58. 50998. 010071. 685. 010746. 54824. 01083. 536mm N mm N W M A N x b x tx y <>
平面外长细比和稳定性均满足要求。
5.1.4 局部稳定验算
对由 2∟ 140×10组成的 T 形截面压弯构件
翼缘:
152. 1210
8
10140<>
t r t b t
b 满足局部稳定要求。
腹板:
152. 1210
8
101400<=--=--=t r="" t="" b="" t="" b="" w="">
所选上弦杆截面完全满足各项要求,截面适用
5.2 下弦杆 (轴心受拉杆件)
整个下弦钢不改变截面, 采用等截面通长杆。 在下弦节点 I 处, 下弦杆角钢水平肢上开
有直径为 17.5mm 的安装螺栓扩孔。因此,计算下弦杆强度时,必须考虑及此。此外,选截 面时还要求角钢水平肢(开孔肢)的边长 ≥63mm ,以便开 d 0=17.5mm的安装螺栓孔。 首先按段 AH 的轴心拉力 N=509.36kN
下弦杆的计算长度 lox=393.4cm (取下弦杆 IJ 段的长度) loy=2×393.4=786.8cm 需要
223
/43. 1610310
1036. 509mm N f N A n =??=≥-
393.4
1.124350
ox
x l i cm λ≥
=
=
786.8
2.248350
oy
y l i cm λ≥
=
=
选用 2∟ 100×6的角钢,其截面相关参数为 A=23.864cm2, ix=3.10cm, iy=4.30cm。
5.2.1 长度验算
杆段 AH An=A=8.78cm2
2223
/310/44. 21310
864. 231036. 509mm N f mm N An N =<=??==σ 杆段="">
2223
/310/64. 17410
864. 231075. 413mm N mm N An N <=??==σ 杆段="">
2
22
3/310/42. 11610864. 231083. 277mm
N mm N An N <>
5.2.2 长细比验算
35090. 12610
. 34. 393<>
x ox x i l λ 35098. 18230
. 48. 786<>
y ox y i l λ 下弦杆长细比满足要求,所以所选下弦杆截面适用。
5.3 腹杆
5.3.1 中间竖腹杆 JG
对于中间竖腹杆, N=0, l =295cm
对连接垂直支撑的桁架,采用 2∟ 80×5组成十字形截面, cm i i ox 13. 3min == 单个角钢 ∟50×4, min i =1.60cm 0l =0.9 l =0.9×295=265.5cm
15082. 8413
. 35
. 265min
0≤==
=l l λ 可满足要求。
5.3.2 主斜腹杆 IK 、 KG
主斜腹杆 IK 、 KG 两杆采用相同截面, lox=245.8cm, loy=2245.8=491.6cm, 内力设计值 N=+231.53kN 所需净截面面积
5. 7310
1053. 2313=?=≥f N A c ㎡
245.8
0.70350
ox
x l i cm λ≥
=
=
491.6
1.40350
oy
y l i cm λ≥
=
=
选用 2∟ 70×4, T 形截面
A=2×5.57=11.14cm2>7.5cm 2,
x i =2.18cm>0.7cm , y i =3.0cm>1.40cm 可以使用
5.3.3 腹杆 DI
NDI=-87.98kN, lox=0.8 l=0.8×155.5=124.4cm, loy=l =155.5cm
选用 ∟ 70×4, A=11.14cm2, ix=2.18cm, iy=3.00cm 刚度验算:
15006. 5718
. 24
. 124<>
x ox x i l λ 15083. 5100
. 35
. 155<>
=
y
oy y i l λ 按 b 类截面查表得 794. 0=x ?
222
3
/310/47. 9910
14. 11794. 01098. 87mm N mm N A N x <=???=?>
5.3.4 腹杆 BH 、 CH 、 EK 、 FK
4根杆均为压杆,受力及长度均有小于 DI 杆,故可按 DI 杆选用 ∟ 70×4,只不采用填
板。
5.3.5 腹杆 HD 、 DK
两者均为拉杆。 N=+92.61kN, l=24.58cm。仍选用 ∟ 70×4, A=11.14cm2 验算如下:
223
/31013. 8310
14. 111061. 92mm N A N <=??= λx="lox" ix=""><>
可满足要求。
5.4 填板设置与尺寸选择
双角钢杆件的填板设置与尺寸选择如表 2
表 2 填板设置与尺寸选择
6 屋架节点设计
6.1 支座节点 A
6.1.1 下弦杆与节点板间连接焊缝计算 N=509.36kN 7. 01=k 3. 02=k
取角钢背部焊脚尺寸 mm h f 51=,角钢趾部焊脚尺寸 mm h f 52=,按焊缝连接强度要 求得 背部
mm h h N k l w f
f w 26520057. 021036. 5097. 07. 023
111=?????=??=
趾部
mm f h N k l w f f w 120200
7. 021047. 1183. 07. 023222
=????=???= 实际焊缝长度采用角钢背部 l 1=270mm 趾部 l 2=120mm
6.1.2 绘制节点详图
按以下方法、步骤和要求画节点大样,并确定节点板尺寸
(1) 严格按几何关系画出汇交于节点 A 的各杆件轴线 (轴线至杆件角钢背面的距离 Z 0'
按表 3采用) 。
(2) 下弦杆与支座底板之间的净距取 140mm (符合大于 130mm 和大于下弦杆角钢水平
肢宽的要求) 。
(3)按构造要求预定底板平面尺寸为 a ×b=220×220mm ,使节点 A 的垂直轴线通过底
板的形心。
(4)节点板上部缩进上弦杆角钢背面 t1/2+2mm=6mm(式中 t1=8mm为节点板厚度) , 取
上、下弦杆端部边缘轮廓线间的距离为 20mm 和根据下弦杆与节点板间的连接焊缝长度等,
确定节点板尺寸如图 4所示。
图 4 支座节点 A
6.1.3 上弦杆与节点板间连接焊缝计算
N=536.80kN, P 1=P/2=30.87/2=15.435kN
节点板与角钢背部采用塞焊缝连接(取 h f1= t/2=4mm ) ,设仅承受节点荷载 P 1。因 P 1
值很小,焊缝强度不必计算,一定能满足要求。
令角钢趾部角焊缝承受全部轴心力 N 及其偏心弯矩 M 的共同作用:其中
m KN Z N M . 842. 2610) 2070(83. 53610) 70(33' 0=?-?=?-=-
取焊脚尺寸 2f h =mm 8,由节点图中量得实际焊缝长度 l=474mm(全长焊满时) ,计算
长度 l w2=l2-8mm=474-8=466mm>60h f2=240mm,
取最小 l w2=60, h f2=240mm计算, 226
222/41. 62480
87. 0210842. 2667. 026mm N l f M w f f =?????=??=σ 24
22/86. 99480
87. 021083. 5367. 02mm N l h N w f f =????=?=τ 222222/200/2. 11286. 99) 22
. 141. 62() (m m N m m N f f f <=+=+τβσ>
6.1.4 底板计算
支座反力 R=6P=6×30.87=185.22kN,
采用 C30混凝土柱 c f =14.3 N/2
mm 。
锚栓直径采用 φ20,底板上留矩形带半圆形孔,尺寸 -220×220,锚栓套板用 -40×10×40,
孔径 φ22。
(1)底板面积 A
底板与钢筋混凝土柱面间的接触面面积
A=22×22-2×(4×5+0. 5×π×25/4) =424.42cm ;
接触面压应力: 2223/3. 14/36. 410
4. 4241022. 185mm N f mm N A R q c =<=??== 可满足混凝土轴心抗压强度要求,预定底板尺寸="" a×b="220mm×220mm">
(2)底板厚度 t
底板被节点板和加劲肋划分成四块相邻边支承德小板, 板中最大弯矩 (取单位板宽计算)
()211M q a β=? (j )
斜边
114.8a cm ==
斜边上之高 1221221.2227.414.8b cm --???? ???????==
5. 0/11=a b ,查表得 β=0.06,代入(j )
mm N a q M ?=???=?=5732) 108. 14)(136. 4(06. 0) 1(221β
所需底板厚度 mm f M
t 5. 103105732
66=?=≥,取 t=12mm。
底板选用 -220?12?220。
6.1.5 节点板、加劲肋与底板间的水平连接焊缝的计算
(1)节点板与底板间水平连接焊缝
承受轴心力 N=R/2=185.22/2=92.61kN
焊缝计算长度 ()22208424w l mm =-=∑
需要 mm
f l Nn h w f f w f 28. 1)
20022. 1(4247. 01061. 92) (7. 03
=????=∑=β 构造要求
5.2f h mm ≥==
采用 h f =6mm,满足要求。
(2)加劲肋与底板间水平连接焊缝
N=R/2=185.22/2=92.61kN
()4548184w l mm =-=∑
需要 mm h f 95. 2) 16022. 1(1847. 061
. 92=???≥
采用 h f =6mm,满足要求。
6.1.6 加劲肋与节点板间竖向连接焊缝计算
加劲肋厚度采用 6mm ,与中间节点板等厚。
每块加劲肋与节点板间竖向连接焊缝受力:
KN R V 31. 4661. 922/1) 2/(2/1=?==
mm kN b
V M ?=??=≈-54. 2104220
31. 4643
焊缝计算长度 l w =(40+63)-10=93mm
需要
f h ≥=
mm 46. 51031. 4622. 193/1054. 26200937. 0212
36=?+???? ??????) (
构造要求
5.2f h mm ≥==
采用 h f =6mm,满足要求。
由以上计算可见,底板和加劲肋及其连接焊缝均是构造控制。
6.2 上弦一般节点 B 、 C 、 E 、 F 、 D
6.2.1 按一下方法、步骤和要求绘制节点详图
(1) 严格按几何关系画出汇交于节点 B 的各杆件轴线 (轴线至杆件角钢背面的距离 Z 0'
按表 3) ;
(2)节点板上部缩进上弦杆角钢背面 10mm 、取上弦杆与短压杆轮廓间距离为 15mm
和根据短压杆与节点板间的连接焊缝尺寸等,确定节点板尺寸如图 5所示;
(3)标注节点详图所需各种尺寸。
6.2.2 上弦杆与节点板间连接焊缝计算
N 1=536.83kN N 2=497.93kN P=30.87kN
节点荷载 P 假定全部由上弦杆角钢背部塞焊承受,取焊脚尺寸 f h =3 mm , (2t 为节点
板厚度) ,因 P 值很小,焊缝强度不必计算。
上弦杆角钢趾部角焊缝假定承受节点两侧弦杆内力差 12N N N ?=-及其偏心弯矩 M
的共同作用,其中
⊿ 21N N N -==536.86-497.93=38.9kN
m Z N M kN/945. 110) 2070(9. 3810) 70(33' 0=-?=?-?=-
图 5 上弦杆一般节点详图
(a) 节点 B 、 E (b) 节点 C 、 F (c) 节点 D
由图中量得实际焊缝长度 l 2=141mm, 计算长度 l w2=l2-20mm=141-20=121mm
需要
2f h ≥
mm 10. 21087. 3022
. 1121/1045. 06. 2012326=?+??=) () 构造要求
5.2f h mm ≥==
采用 h f =6mm,满足要求。
其他上弦一般节点(节点 C 、 D 、 E 和 F )的设计方法、步骤等与节点 B 相同,节点详
图见图 5所示。因节点 E 和节点 B 的几何关系、受力等完全相同,故节点详图也完全相同。
节点 C 和节点 F 的详图也完全相同。
6.3 屋脊拼接节点 G
N=488.05kN P=30.87kN
6.3.1 拼接角钢的构造和计算
拼接角钢采用与上弦杆截面相同的 2∟ 140×10。 拼接角钢与上弦杆间连接焊缝的焊脚尺
寸取 h f =6mm。
拼接接头每侧的连接焊缝共有四条,按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度
mm f h N l w f f w 108200
67. 041005. 4887. 043
=????=?≥ 拼接处左右弦杆端部空隙 40mm ,需要拼接角钢长度
[]mm com l L w a 6. 328) 1. 215. 25(1010821*2405. 2770102=+++=?????
???? ??+-++=α 为了保证拼接处的刚度,实际采用拼接角钢长度 L a =350mm。
此外,因屋面坡度较大,应将拼接接角钢的竖肢剖口
△ 3= 2×(70-7-18) /2.5=36mm 采用 40mm ,如图 6所示,先钻孔在切割,然后冷弯
对齐焊接。
6.3.3 拼接接头每侧上弦杆与节点板间连接焊缝计算
拼接接头每侧上弦轴力的竖向分力 Nsina 与节点荷载 P/2的合力
V=Nsina - P /2=488.05×0.3162 -30.8/2=138.9kN
设角钢背部的塞焊缝承受竖向合力 V 的一半,取 h f1=5mm,
需要焊缝计算长度(因 P/2很小,不计其偏心影响)
mm f h V l w f f w 61. 49200
57. 022/109. 1387. 022/31=????=??≥
由图量得实际焊缝长度远大于 mm l w 61. 491=,因此热内焊缝满足计算要求。在计算需
要的 1w l 时没有考虑斜焊缝的强度设计值增大系数。
6.4 下弦一般节点 H
6.4.1 绘制节点详图
6.4.2 下弦杆与节点板间连接焊缝计算
N 1=509.36kN N 2=416.75kN
⊿ 21N N N -==509.36-416.75=92.61kN
由节点详图中量得实际焊缝长度 mm l l 33021==,
其计算长度 mm l l w w 3181233021=-==
需要 mm f l N k h w f w f 73. 0200
3187. 021061. 927. 07. 023
111=?????=?≥△ mm f l N k h w f w f 32. 0200
3187. 021061. 923. 07. 023
222=?????=?≥△ 构造要求 mm h f 2. 45. 15. 1max =?=≥
采用 mm h h f f 521==,满足要求。
6.5 下弦拼接节点 I
kN N 75. 4161= kN N 83. 2772=
6.5.1 下弦杆与节点板间连接焊缝计算
拼接角钢采用与下弦杆截面相同的 2∟ 100×6。拼接角钢与下弦杆间连接焊缝的焊脚尺
寸取 mm h f 5=。
拼接头每侧的连接焊缝共有四条,按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度
mm f h N l w f f w 8. 148200
57. 041075. 4167. 043
max =????=?≥ 拼接处弦杆端部空隙取为 10mm ,需要拼接角钢长度
()()mm l L w a 6. 3171010148210102=++?=++=
为保证拼接处的刚度,实际采用拼接角钢长度 mm L a 350=。
6.5.2 绘制节点详图
汇交于节点 I 的屋架各杆轴线至角钢背面的距离 '
0Z 按表采用,腹杆与节点板间的连接
焊缝尺寸按表采用。 为便于工地拼接, 拼接处弦杆和拼接角钢的水平肢上设置直径为 17.5mm
的安装螺栓孔。 6.5.3 拼接接头一侧下弦杆与节点板间连接焊缝计算
取接头两侧弦杆的内力差 △ N 和 0.15N max 两者中的较大值进行计算。
kN N N N 92. 13883. 27775. 41521=-=-=△
N kN N <△ 51.="" 6275.="" 41615.="" 05.10max="">
取 △ N=138.92kN进行计算。 △ N 由内力较大一侧的下弦杆传给节点板, 由图中量得实际
焊缝长度 mm l l 18021==,其计算长度 mm l l w w 1681218021=-==
需要 mm f l N k h w f
w f 07. 22001687. 021031. 327. 07. 023
111=?????=?≥△
89. 0200
1687. 021092. 1383. 07. 023
222=?????=?≥w f w f f l N k h △
采用 mm h h f f 521==,满足要求。
6.6 下弦中央节点 J
均按构造要求确定各杆与节点板间的连接焊缝。
6.7 受拉主斜杆中间节点 K
设计计算与下弦一般节点 H 相同。
7 施工方样图(见附图)
8 致谢
致 谢
本 论 文 是 在 吴 老 师 的 悉 心 指 导 下 完 成 的 。 老 师 渊 博 的 专 业 知 识 , 严 谨 的 治 学 态 度 ,精 益 求 精 的 工 作 作 风 ,诲 人 不 倦 的 高 尚 师 德 ,严 以 律 己 、宽 以 待 人 的 崇 高 风 范 ,朴 实 无 华 、平 易 近 人 的 人 格 魅 力 对 我 影 响 深 远 。不 仅 是 我 树 立 了 远 大 的 学 术 目 标 、 掌 握 了 基 本 的 研 究 方 法 , 还 使 我 明 白 了 许 多 待 人 接 物 与 人 处 事 的 道 路 。 本 论 文 从 选 题 到 完 成 ,每 一 步 都 是 在 吴 老 师 的 指 导 下 完 成 了 ,倾 注 了 老 师 大 量 的 心 血 。 在 此 , 谨 向 吴 老 师 表 示 崇 高 的 敬 意 和 衷 心 的 感 谢 !
9 参考资料
1. 《钢结构设计例题集》 (中国建筑工业出版社)
2. 《钢结构设计与计算》 (机械工业出版社)
3. 《钢结构》 (中国建筑工业出版社)
4. 《钢结构设计指导与实例精选》 (中国建筑工业出版社)
5. 《钢结构设计及实用计算》 (中国电力出版社)
6. 《轻型钢结构设计手册》 (中国建筑工业出版社)
7. 《房屋钢结构设计》 (中国建筑工业出版社)
范文四：钢结构
1、门式刚架的定义及使用范围：梁柱单元构件的组合体，其形式种类多样；在单层工业与民用房屋的钢结构中应用较多的为单跨、双跨或多跨的单双或多坡门式刚架。主要用于轻型的厂房、仓库、建材等交易市场、大型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。 2、门式刚架架结构形式：按跨度：单跨、双跨、多跨，按坡脊数：单脊单坡、单脊双破、多脊多坡 3、门式刚架结构支撑和刚性系杆的布置原则
(1)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（2）在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成压弯杆赢进行平面内外的稳定性和刚度验算
23、吊车梁系统组成及荷载：吊车梁、制动梁、制动桁架、辅助桁架、水平支撑、垂直支撑：吊车竖向荷载，横向水平荷载，纵向水平荷载
25、A6-A8工作制吊车梁哪些部位需要做疲劳验算：受拉翼缘的连接焊缝处、受拉区加劲肋的端部和受拉翼缘与支撑连接处的主体金属、连接的角焊缝 37、楼盖形式：现浇钢筋混凝土楼板、预制楼板、压型钢板组合楼板
38、压型钢板组合楼盖中压型钢板和砼之间水平剪力的传递形式：（1）依靠压型钢板的纵向波槽（2）依靠压型钢板上的压痕、小洞或冲成的不闭合的孔眼（3）置 跨度大于6m三分点出各设置一道 23、撑托的目的：阻止檩条端部截面的扭转，以增加其强度稳定性
24、支撑构件设计：交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计；非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆可按压杆设计
25、托梁/托架作用：支承屋架，将荷载传给柱子（简支受弯构件） 26、肩梁： 实腹式 双腹式
27、肩梁作用：将阶形柱各阶段连在一起形成整体，有单腹壁和双腹壁之分，按简支梁计算 28、柱间支撑作用：①提高纵向刚度（增加整体稳定性）②减少纵向温度应力的影响（传递纵向荷载）③见效柱在框架平面外的计算长度
33、网架的支座形式：平板压力或拉力支座、单面弧形压力或压力支座、双面弧形压力支座、球铰压力支座、板式橡胶支座
44、在抗震烈度为6 7度得地区，网架屋盖结构可不进行竖向抗震验算；在抗震烈度为8 9度得地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震验算，在7度可不验算网架结构水平抗震 在8度地区，对于周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算 在9度地区对各种网架结构均应进行水平抗震验算
45、网架内力分析方法：①空间桁架位移法（空间杆系有限元法）②交叉梁系差分法是一种简化计算方法③拟夹层板法是又一种简化方法④假象弯矩法也属几何不变体系（3）端部支撑宜设置在温度区段端部的第一或第二个开间（4）当房屋高度高度较大时，柱间支撑应分层设置，当房屋宽度大于60m，内柱列宜适当设置支撑（5）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（6）在刚架转载处应沿房屋全长设置刚性系杆（7）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（8）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，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管、H形钢或其他截面形式的杆件 4、门式刚架的计算方法：变截面时弹性分析法（如有限元法），等截面时塑性分析法，地震作用时底部剪力法，手算校核结构力学方法
5、济南郊区一轻钢门式刚架结构，没有吊车，列出刚架内力计算时可能的荷载组合形式
(1) 截面强度和稳定性计算1.2x永久荷载+0.9x1.4x[积灰荷载+max{屋面均布活荷载、雪荷载}]+0.9x1.4x风荷载 （2）锚栓抗拉计算1.0x永久荷载+1.4x风荷载
6、门式刚架变截面柱的验算内容：强度计算、平面内整体稳定计算、平面外整体稳定计算、局部稳定计算、刚度计算 7、门式刚架变截面斜梁的验算内容：强度计算、平面外整体稳定计算、局部稳定计算、刚度计算
8、门式刚架隅撑的作用及布置原则 作用：保证梁的稳定。布置原则：当刚架的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑，作为梁受压翼缘的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上，增加稳定承载力，隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的16根号下235/fy 倍 9、门式刚架变截面柱计算长度的确定方法
查表法、一阶分析法、二阶分析法 其中摇摆柱的计算长度系数为1.0
10、门式刚架结构节点的连接形式：梁与柱连接节点、梁和梁拼接节点及柱脚 11、门式刚架梁柱端板门式刚架梁柱端板连接节点设计时所需要验算的内容：受拉螺栓计算、下翼缘承压计算、端板厚度计算、抗剪计算、节点域的验算、焊缝的计算、端板连接处构件强度计算 14、厂房结构的组成：柱、屋架、吊车梁、天窗架、柱间支撑
15、柱网布置应考虑的方面：工艺、结构和经济等诸多因素，还要符合标准化模数的要求
16、设计伸缩缝目的：若建筑物平面尺寸过长，因热胀冷缩的原因，可能导致在结构中产生过大的温度应力，需要在结构一定长度位置将建筑物分成几部分，防止房屋因气候变化而产生裂缝。做法：设置双柱，在搭接檩条的螺栓处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩
21、简支屋架杆件截面的选取原则：先确定截面形式，然后根据轴线受拉、轴线受压和受弯的不同受力情况，按照轴心受力构件或压弯构件计算确定。为了不使型钢规格过多，在选出截面后可作一次调整。拉杆应进行强度验算和刚度验算，压杆应进行稳定性和刚度验算，
依靠压型钢板上焊接的横向钢筋（4）依靠设置于端部的锚固件
39、组合梁的组成：钢梁、栓钉、混凝土板
40、基本抗震设计原则：（1）通常情况下，应在结构的两个主轴放心分别计入水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担（2）当有斜交抗侧力构件时，宜分别计入各抗侧力构件方向的水平地震作用（3）质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水平地震作用的扭转影响（4）按9度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按8度和9度抗震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用
2、摇摆柱：单脊双坡多跨刚架，无桥式吊车房屋，钢架不是很高，且风荷载不是很大时 中柱宜采用两端铰接的摇摆柱，计算长度系数玩取1.0
4、门式刚架柱脚：多按铰接支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚螺栓。当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接
11、荷载组合原则：①屋面均布荷载活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值②积灰荷载应与雪荷载或者屋面均布荷载中的较大值同时考虑③施工或检修荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑④多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定⑤当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震荷载作用同时考虑
12、内力组合：①最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值②最大弯矩Mmax和同时出现此案的V及N的较大值③最小轴压力Nmin和相应的M及V 13、腹板屈曲后的强度利用：①工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板的高度变化不超过60mm/m时②横向的加劲肋间距宜取hw---2hw 15、斜梁的验算内容：①当边坡不超过1：5时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和钢架平面外的稳定，不计算平面内的稳定②当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，验算腹板上边缘正压力、剪应力和局部压应力共同作用时的折算应力应力外，尚应验算腹板压皱（屈皱）验算
16、隅撑设计：实腹式刚架斜梁的两端为负弯矩区，下翼缘在该处受压。为了保证梁的稳定，常有必要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，隅撑的另一端连接到你檩条上
17、节点设计：斜梁与柱的刚性连接，采用高强度螺栓----端板连接 三种形式：端板竖放 端板斜放 端板平放 18、节点验算内容：①端板厚度②高强螺栓强度③节点强度④腹板强度
19、如何保证压型钢板翼缘受压时全部有效：设置尺寸适当的中间纵向加劲肋 20、檩条验算内容：①当尾部能阻止檩条的失稳和扭转时，验算强度②当尾部不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时，验算整体稳定。③变形计算（垂直于尾面方向的挠度）
21、拉条作用：防止檩条侧向变形和扭转，并且提供X轴方向的中间支点 22、拉条位置：檩条跨度大于4m中间设
29、桁架（常见屋架）外形：三角形 梯于简化计算
形 平行弦
46、空间杆系有限元法：也称空间桁架17、框架柱类型：实腹式、格构式、分位移法，分析时以网架的杆件为基本单离式、双柱格构式
元，以节点位移为基本未知量。先由杆30、桁架受力更合理：①使各节间弦杆件内力与节点位移之间的关系建立单元的内力相差不太大②短压长拉③尽可能刚度矩阵，然后根据各节点平衡及变形只承受节点荷载，避免节间荷载
协调条件建立结构的节点荷载和节点位31、屋盖支撑作用：①保证屋盖结构的移间关系，形成结构总刚度矩阵和总刚集合稳定性②保证屋盖的刚性和空间整度方程。总刚度方程是以节点位移为未体性③为弦杆提供适当的侧向支撑点④知量的线性方程。引入边界条件后，求承担并传递水平荷载⑤保证结构安装时解出各节点位移值。最后由杆件单元内的稳定和方便
力与节点位移关系求组杆件内力
32、屋盖支撑分类：①上弦横向水平支47、总刚矩阵特点：①矩阵具有对称性 撑②下弦横向水平支撑③纵向水平支撑②矩阵具有稀疏性
④垂直支撑
48、节点形式：①焊接空心球节点 ②螺33、屋盖支撑杆件的选取：①受力较小栓球节点③焊接钢板节点④焊接钢管节时，按容许长细比②受力较大时，按桁点⑤杆件直接汇交节点
架体系内力计算 49、螺栓球节点的组成：钢球、螺栓、34、屋架中部某些斜杆 在全跨荷载时受套筒、销钉、锥头。计算内容：钢球尺拉而在半跨荷载时可能受压（半跨荷载：寸、螺栓受拉承载力、套筒长度及套筒i作用在屋盖半边），所以计算时全跨半承压验算、封板厚度
跨都计算
35、焊接空心球节点的计算内容：空心35、节间荷载：把荷载分配在相邻节点球受拉、受压承载力计算。空心球壁厚上，算得轴线内力，与节间荷载产生的计算、角焊缝计算、空心球外径的估算 局部弯矩相组合，然后按压弯构件设计 50、钢球尺寸：取决于相邻杆件的夹角 36、杆件截面的几何形式原则 压杆：对螺栓的直径和螺栓伸入球体的长度等因截面两主轴要具有相等或接近的稳定性 素 37、填板的作用：由双角钢组成的T形51、控制截面 柱底 柱顶 柱牛腿连接处 或十字形截面的杆件，为了保证两个角梁端 梁跨中等截面
钢共同工作，两角钢间需要足够的联系 52、支座节点适用范围：支座节点的构38、桁架杆件的截面选择：拉杆应进行造形式应受力明确 传力简捷 安全可强度和刚度验算 压杆应进行稳定性合靠，并应符合计算假定
刚性计算
53、网壳结构的支承：必须保证在任意39、吊车梁承受桥式吊车产生的三个方竖向和水平荷载作用下结构的几何不变面的荷载作用 即吊车的竖向荷载P，横性和各种网客计算模型对支承条件的要向水平荷载（刹车力及卡轨力）T和纵向求
水平荷载（刹车力）TL
54、网壳结构中考虑温度应力的情况 ：40、吊车梁的截面验算：强度验算 整体①整个网壳有温度变化②双层网壳上、稳定验算 刚度验算 疲劳验算
下有温度差。网壳的温度应力计算可采41、大跨度钢结构：按几何形状、组成取有限单元法
方法、结构材料及受理特点的不同分为55、双层网壳连接节点：多采用铰接，平面结构体系和空间结构体系两大类 单层网壳连接节点应采用刚接
属于平面结构体系的有 梁式结构、平面56、多层房屋的常见结构形式：纯框架刚架、拱式结构 属于空间体系的有平面体系 柱—支撑体系和框--支撑体系 还网架结构 网壳结构、大部分悬索结构、有双重体系（即在梁与柱刚性连接的框斜拉结构、张拉整体结构
架中加设斜梁）和框—筒体系
28、网架按照组成分几类：双层网架、57、避免剪力滞后措施：为了避免严重三层网架。双层网架常用形式：平面桁的剪力滞后 后造成内力分布不均匀，致架系网架（两向正交正放、两向正交斜使角柱的轴力过大 ，通常采用① 控制放）、四角锥体系网架（正放四角锥、框筒平面的长度不宜过大②加大框筒梁正放抽空四角锥、棋盘形四角锥、斜放和柱线刚度比
四角锥、星形四角锥）、三角锥体系网58、用于多、高层建筑的楼板： 现浇钢架（三角锥、抽空三角锥、蜂窝形三角筋混凝土楼板 预制楼板以及压型钢板锥）
组合 目前常用压型钢板组合楼板
29、网架结构的计算方法：空间桁架位59、压型钢板玉混凝土之间水平剪力的移法、交叉梁系差分法、拟夹层板法、传递形式：①依靠压型钢板的纵向波槽假想弯矩法
②依靠压型钢板的压痕 小洞或冲成的30、网架计算时考虑的作用：网架结构不闭合孔眼
应对使用阶段荷载作用下的内力和位移60、依据是否考虑呀型钢板对组合楼板进行计算，并应根据具体情况对地震作承载力的贡献，分为组合板和非组合板 用、温度变化、支座沉降等间接作用及
施工安装荷载引起的内力和位移进行计算
31、网架的支承形式：周边支承、点支承、周边支承与点支承相结合、两边和三边支承等
32、网架结构节点形式：焊接空心球节点、螺栓球节点、焊接钢板节点、焊接钢管节点、杆件直接汇交节点
范文五：钢结构
现代远程教育
《钢结构》
课
程
学
习
指
导
书
作者:李天
课程内容与基本要求
本课程是土木工程专业的必修课, 其性质属于专业基础课。 本课程是一门理 论性与应用性并重的课程。 通过本课程的学习, 着重讲授钢结构的基本理论与基 本知识,使学生了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景;掌握钢结构材料的 工作性能及影响钢材性能的主要因素, 能正确选用结构钢材; 掌握钢结构连接的 性能、 受力分析与设计计算; 掌握各种钢结构基本构件的设计计算等, 并为学习 后续课程和钢结构课程设计打下必要的基础。
建议教材与教学参考书
[1]《钢结构设计原理》 赵顺波主编 郑州大学出版社 [2]《钢结构设计原理》 丁阳主编 天津大学出版社 [3]《钢结构基本原理》 沈祖炎主编 中国建筑工业出版社 [4]《钢结构 -原理与设计》 夏志斌 姚谏编著 中国建筑工业出版社 [5]《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) 中国计划出版社 课程学习进度与指导
第一章 绪论
一、 章节学习目标与要求
1、 熟练掌握钢结构的特点和应用范围;
2、 了解钢结构的应用与发展;
3、 了解有关钢结构的规范。
4、 理解学习钢结构课程的主要特点。
二、 本章重点、难点
重点:掌握钢结构的特点及应用范围,理解钢结构的计算方法。
难点:理解钢结构的计算方法。
三、 章节练习(可参见教材课后练习)
1、简答题
(1) 钢结构的特点有哪些?
(2) 钢结构的主要应用范围是什么?
(3)高层建筑结构适宜采用钢结构是利用了钢结构的那些特性?
第二章 钢结构的材料
一、 章节学习目标
1、 理解钢结构对材料的要求, 钢材的疲劳。
2、 熟练掌握钢材的主要性能及其性能指标,掌握钢结构的种类。
3、 能根据工程环境的特点选择钢材。
二、 章节重点、要点
了解钢结构对钢材的基本要求; 了解钢材的生产过程; 掌握钢材的主要性能 指标及影响钢材性能的主要因素;了解钢结构疲劳及影响钢材疲劳的主要因素; 了解钢材的两种破坏形式; 了解建筑用钢的种类、 规格和表示方法; 掌握钢结构 钢材的选用原则,能够正确选用钢材。
重点:掌握对钢结构用材的要求, 掌握建筑钢材的可能破坏形式及各主要因
素对其影响。
难点:各种因素对钢材性能及钢结构破坏形式的影响。
三、 章节练习(可参见教材课后练习)
1、简答题
(1) 什么是钢材的塑性破坏和脆性破坏?它们对钢结构设计有何影响?
(2)碳素结构钢在标准拉伸试验下,应力应变的变化过程有哪些?
(3)什么是钢材的疲劳破坏?
(4) 钢材的破坏形式有那些?
(5) 钢材的有哪些主要力学性能?各项指标可衡量钢材的哪些性能?如何确 定?
(6) 什么是钢材的韧性?
(7) 钢材中的主要有害元素有哪些?
(8) 钢材中常见的冶金缺陷有哪些?
(9) 随温度变化,钢材的力学性能又和变化?
(10) 选择钢材应考虑哪些因素?
第三章 钢结构的连接
一、 章节学习目标
1、 理解钢结构的连接方法及特点, 理解钢结构焊接连接和螺栓联接的构造要求。
2、熟练掌握钢结构焊缝连接、普通螺栓连接以及高强度螺栓连接的计算。
3、能运用连接计算公式进行节点的分析计算。
二、 章节重点、要点
了解钢结构连接种类和各种连接的优缺点;了解常用的焊条及焊条的选用; 了解焊接连接的形式; 掌握对接焊缝连接的构造和计算; 掌握角焊缝连接的形式、 构造要求和计算; 了解焊接残余应力和焊接变形的产生原因及对构件工作性能的 影响;了解普通螺栓的规格、受力性能及破坏形式,掌握普通螺栓的计算;掌握 高强度螺栓连接的性能和计算。
重点:掌握焊接连接的构造和计算,掌握普通螺栓连接及高强度螺栓连接 的性能和计算。
难点:偏心力作用下连接的受力分析和计算。 三、 章节练习(可参见教材课后练习)
1. 简答题
(1)焊接连接的优点是什么?
(2)焊接结构的缺点有哪些?
(3)螺栓连接中有那几种类型?
(4)螺栓的性能等级中 10.9级表示的是什么意思?
(5)高强度螺栓连接有那两种类型?各有什么特点?
(6)焊接残余应力对结构性能的影响有哪些?
(7)普通螺栓连接抗剪破坏可能有那几种形式?
(8)高强度螺栓的预拉力控制方法有那些?
(9)高强度螺栓的预拉力是如何确定的?
2. 计算题
(1)图 3-4中, 2L l00x80x10通过
14 mm厚的连接板和 20 mm厚的翼缘
板连接于柱的翼缘,钢材为 Q235 B,
焊条为 E43型,手工焊,承受静力荷
载设计值 N=540 kN ,要求确定角钢和
连接板间的焊缝尺寸。
① 采用侧面角焊缝 ;
② 采用三面围焊缝, 取 h f =6mm。
(2)在上题中的连接板和翼缘板采
用角焊缝
:
① 取 d 1 =d
2
=170 mm,确定角焊缝的焊脚尺寸 h f ;
② 改取 d 1 =150 mm, d
2
=190 mm,验算上面确定的 h f 。
(3)在图 3-5中,牛腿与
钢柱采用对接焊缝, 焊缝按 三级质量标准检验,钢材 Q235B ,焊条 E43型,为手 工焊。焊接时设置引弧板, 试求该连接所能承受的最 大荷载 F 。
F 图 3-5 习题(3)图
(4) 单槽钢牛腿与柱的连接如图 3-6所示, 三面围焊角焊缝采用 h f =8mm, (水平 焊缝) h f =6mm(竖焊缝) 。钢材为 Q235B ,焊条为
E43型, 手工焊。 试根据焊缝强度确定该牛腿所能
承受的最大静力荷载设计值 F 。
(5)焊接工字形截面梁,在腹板上设一道拼接的
对接焊缝 (图 3-7) , 拼接处作用荷载设计值 :弯矩
M=900 kNmm,剪力 V=800 kN,钢材为 Q235B ,焊
条为 E43型,半自动焊,三级检验标准,试验算
该焊缝的强度。
(6)试验算如图 3-8所示梁与柱间的
对接连接。荷载设计值 V=1000 kN , M =
1500 kN m ,钢材为 Q235 B ,焊条为 E43
型,焊缝质量为三级检验标准。
(7) 设计两块钢板用普通螺栓连接的
盖 板 拼 接 ,构 件 受 轴拉 力 设 计 值为
N=325kN,钢材 Q235A ,粗制螺栓直径
d=20mm。已知条件为:N=325kN,材料
即 :f v b =140N /mm2, f c b =305N /mm2,
d =20mm, t 1 =8, t 2=6。
(8) 图 3-9所示牛腿用普通螺栓连接, 柱翼缘厚度为 10mm , 连接板厚度为 8mm , 材料 Q235B , F =150kN, e =250mm,粗制螺栓为 M22。验算该螺栓群。
第四章 轴心受力构件
一、 章节学习目标
1、理解稳定的概念,理想轴压杆件的失稳,实际轴压杆件的承载能力,板件的 稳定以及轴压杆防止局部失稳的方法。
2、 熟练掌握轴压杆件强度、 刚度的计算, 轴压杆件的整体稳定和局部稳定验算。
3、能运用轴压杆承载能力计算公式和局部稳定的计算公式对轴压杆进行验算。 二、 章节重点、要点
了解轴心受力构件截面形式和受力性能;掌握轴心受力构件的强度及刚度 计算; 掌握轴心受压构件的整体稳定和局部稳定的概念; 了解轴心受压构件的截 面分类依据及影响轴心受压构件整体稳定系数的因素; 掌握实腹式轴心受压构件 整体稳定的计算, 了解格构式轴心受压构件整体稳定计算的特点。 掌握轴心受压 构件局部稳定的计算方法,了解腹板有效截面的概念。
重点:掌握实腹式轴心受力构件的强度、刚度和整体稳定性计算。
难点:轴心受压构件的整体稳定性计算。
三、 章节练习(可参见教材课后练习)
1. 简答题
(1) 哪类截面的轴心压杆稳定系数 值最高,为什么?
(2) 等稳条件的含义是什么?
(3)单面连接角钢按轴心受压计算其承载能力时,需要考虑什么?为何?
(4)控制轴心受拉杆件长细比的意义。
(5)理想轴压杆有哪几种失稳形式?
(6)如何计算单轴对撑截面的整体稳定?
(7)局部稳定是按什么条件控制的?
3. 计算题
(1) 竖向支撑桁架 如图 4-2所示。 两斜腹杆 均采用双角钢截面, 节点 板厚 8 mm , 钢材为 Q235B 。 承受荷载标准值 P k =12.5 kN (γQ =1.4),全部由活 荷载所引起。 取拉杆和压
杆的容许长细比分别为 400和 200。假设斜腹杆的计算长度 l 0x =l 0y =l (l 为节点 间杆件的几何长度 ) ,支座处两水平反力相等。试确定此两斜腹杆的截面。
(2) 一车间工作平台柱高 2.6 m,按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱 采用 I16,试计算 :
1) 钢材采用 Q235时,设计承载力为多少 ? 2) 改用 Q345钢时,设计承载力是否显著提高 ?
第五章
受弯构件
一、 章节学习目标
1、 理解梁的整体稳定及影响梁整体稳定的主要因素,理解梁的局部稳定以及梁 腹板加劲肋的设置原则。
2、 熟练掌握梁的强度验算方法,掌握梁的整体稳定验算方法。
3、 能运用梁强度计算公式进行梁的强度验算,能运用两整体稳定的计算公式进 行梁的整体稳定验算。
二、 章节重点、要点
了解梁的类型及常见的截面形式,了解梁格布置和主次梁连接;掌握受弯构 件的强度(包括:弯曲强度、抗剪强度、局部承压强度、折算应力)和刚度计算 方法; 掌握梁整体稳定的基本概念、 简支梁整体稳定的计算方法及增强梁整体稳 定的措施; 了解梁板件局部稳定的概念、 板件失稳形式和临界应力; 理解腹板加 劲肋的设置原则; 了解梁翼缘与腹板连接焊缝的设计;
了解梁腹板的屈曲后强度
的利用。了解梁的拼接、变截面设计和吊车梁的设计特点。
重点:掌握梁的强度计算,掌握梁整体稳定的基本概念及其影响因素,掌握 加劲肋的设置原则。
难点:梁的局部压应力的计算,梁板件的稳定计算,组合梁的截面选择及计 算。
三、 章节练习(可参见教材课后练习)
1. 简答题
(1)槽钢作为梁受弯有什么特点?
(2)钢梁的承载能力极限状态有哪些?
(3)钢梁的强度要求包括哪些?
(4)什么是梁的整体失稳?临界弯矩?
(5)影响梁整体稳定的主要因素有哪些?
和折算应力均满足要求时,试求出该梁所能承受的最大集中荷载设计值 P 。已知 荷载分项系数取 1.3,截面塑性发展系数 1.05x γ=,不计自重, []ν=,
3
k x
P l EI ν=。
(3)焊接工字型梁如图 5-4, 跨度为 12m ,跨中 6m 处梁上翼缘有简支侧向支撑, 材料为 Q235钢 . 集中荷载设计值 P=300kN,间接动力荷载,验算该梁的整体稳定
(4)等截面简支梁跨度为 6米,跨中无侧向支承点,截面如图所示,上翼缘均
-300×12
y
P
4000
(5)截面焊接工字形截面简支梁,已知钢材用 Q345B ,梁三分点处上翼缘各有 一个集中荷载 P 作用,如图所示。已经查出 βb =0.713, ηb =0.546。按抗弯强度 和整体稳定计算该梁最大能够承受的荷载 P 的设计值(不计梁自重) 。 已知:y 1=429mm, y 2=601mm, I x =3.04709×109mm 4, I y =1.014613×108mm 4。
第六章
拉弯和压弯构件
一、 章节学习目标
1、 理解拉弯和压弯杆件强度的确定方法,压弯构件在弯矩平面内整体稳定和弯 矩平面外整体稳定的概念,压弯构件局部稳定的概念。理解框架柱计算长度 的确定方法。
2、 熟练掌握拉弯和压弯构件的强度计算,压弯构件弯矩平面内和弯矩平面外的 整体稳定计算。压弯构件的局部稳定计算。
3、 能运用拉压弯构件的强度计算公式进行构件的强度验算,运用压弯构件平面 内和平面外整体稳定的计算公式进行构件的验算。
二、 章节重点、要点
了解拉弯构件与压弯构件的概念;掌握拉弯构件与压弯构件的强度、刚度 计算; 掌握实腹式压弯构件在弯矩作用平面内及弯矩作用平面外的整体稳定计算 方法; 掌握实腹式压弯构件局部稳定的计算; 了解实腹式压弯构件的截面设计和 计算;了解格构式压弯构件的计算特点。掌握框架柱计算长度的确定方法。
重点:掌握实腹式压弯构件的整体稳定计算, 掌握实腹式压弯构件局部稳定 的计算。
难点:压弯构件在弯矩作用平面内的整体稳定计算。
三、 章节练习(可参见教材课后练习)
1. 简答题
(1)实腹式压弯构件在弯矩作用平面内失稳是何种失稳?在弯矩作用平面外失 稳是何种失稳?两者有何区别?
(2)对压弯构件,当弯矩作用在实腹式截面的弱轴平面内时,为什么要分别进 行在弯矩作用平面内、外的两类稳定验算?它们分别属于第几类稳定问题? (3)对于压弯构件,当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时,为什么不验算弯矩作用 平面外的稳定性?
(4)对于弯矩作用在对称轴内的 T 型截面,在验算了弯矩作用平面内的稳定性 时, 为什么除了按一般实腹式压弯构件稳定计算外, 还需补充验算受拉翼缘的稳 定?
2. 计算题
(1) 图示为一两端铰支焊接工字形截面压弯杆件,杆长 10m 。钢材 Q235B , f =215N/mm2, E=206×103 N/mm2。作用于杆上的计算轴向压力和杆端弯矩见图。
-
(3) 图示偏心受压悬臂柱, 柱与基础刚接 (对于弱轴 y 为铰接) 。 已知柱高 H=6.5m,柱所受的静力荷载设计值为 N=1200kN(包括自重) ,偏心距 0.5m 在弯矩作用平 面外设支撑系统为侧向支承点,支点按铰接。材料 Q235B, 设计为工字截面,为 火焰切割边(b 类截面) ,验算该柱弯矩作用平面内整体稳定和局部稳定。
(4) 图示双角钢柱,承受轴压力设计值为 N=85.5kN,风荷载设计值为
w =±2.87k N/m(正负分别代表压力和吸力) ,计算长度例 l 0x =3.5m, l 0y =3.0m,选 择双角钢 2L100X80X7长肢相并,角钢间节点板厚度为 10mm ,材料 Q235B ,验算 该杆件。
考试模拟题(1套)
一、 判断题
1、钢材的容重大,所以结构的自重大。 2
3、随含碳量的增加,钢材的强度增加,塑性降低。
x
x
y
y
-400x 20
-560x 10 y x x
y 12
10mm
w
4、一般工程中采用的钢材为 Q235,可用于焊接结构。
5、钢材的强度与钢板的厚度无关。
6、焊接残余应力不影响构件的静力强度。
7、普通螺栓连接受拉时的撬力作用通过对螺栓材料的抗拉强度折减来考虑。
8、 梁翼缘的局部稳定是通过控制梁的局部失稳不早于梁的整体失稳条件确定的。 二、单项选择题
在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案, 并将其代码填在题干后面的 括号内。不选、错选或多选者该题无分。
1、普通碳素钢在标准条件下单向拉伸试验,弹塑性阶段末的应力值是() A f u B f e C f P D f y
2、规定直角角焊缝最小焊缝高度是为了防止 () A 烧坏焊件 B 焊缝开裂 C 焊缝应力不均匀 D 残余变形过大
3、普通螺栓受剪时通过构造措施来防止的是 () A 螺栓杆剪断 B 孔壁承压 C 栓杆受弯 D 净截面强度
4、轴心受拉杆件控制杆件的长细比是为了 ( ) A 保证不整体失稳 B 保证不局部失稳
C 保证正常使用时的刚度 D 保证在动力荷载下不整体失稳
5、当梁腹板的高厚比满足 80f y <>
o
/t
w
≤ 170f
y
时,其腹板()
A 可不布置加劲肋 B 应按构造布置横向加劲肋肋
C 应按计算布置横向加劲肋 D 应按计算布置纵向加劲肋
6、影响组合钢梁整体稳定的最主要因素之一是 () A 梁高 B 梁截面抵抗矩 W
x
C 梁跨度 D 侧向自由长度 7、实腹式轴压杆对于截面两主轴等稳条件为 ( )
A φx =φ
y
B λ
x
=λ
y
C i x =i y D I x =I y
8、压弯构件在弯矩平面外发生失稳时,构件会产生 () A 拉伸变形 B 压缩变形 C 扭转变形 D 剪切变形
9、槽钢檩条在荷载下常出现扭转是 () A 由于檩条倾斜放置 B 荷载作用在檩条顶面
C 荷载作用点不通过截面形心 D 荷载作用点不通过截面弯曲中心
10、对接焊缝 ( )
A 抗压、抗剪强度与焊件相同 , 抗拉强度与焊缝质量有关
B 抗压、抗拉强度与焊件相同 , 抗剪强度与焊缝质量有关
C 抗拉、抗剪强度与焊件相同 , 抗压强度与焊缝质量有关
D 抗拉、抗压强度与焊件相同 , 抗剪强度与焊缝质量有关
三、简答题
1、用作钢结构的钢必须符合哪些要求
2、高强度螺栓的连接有几类?每一种受力的特点是什么?
3、 由平面屋架组成的屋盖体系中,常需设置各种支撑,试问有哪几种支撑?起 什么作用?
4、什么是疲劳破坏?并写出常幅疲劳计算的表达式。
5、 某轴压杆 A 的长细比为 80,另一轴压杆的 B 的长细比为 100,两杆件的截面 形状及截面积均相同,能否判定轴压杆 A 的承载能力大于轴压杆 B ?为什么
6、 简述梁腹板加劲肋各种作用;
7、 什么是梁的整体失稳?影响梁的整体稳定的主要因素有哪些?
四、计算题
1、 图示双角钢连接, 轴力设计值是 N=800kN,
角钢为 2L125×80×10, 长肢相并, 节点板
厚度 12mm ,钢材为 A3F 。求所需角焊缝长
度 l w1, l w2。 (f f w =160N/mm2, h f =8mm, k 1=0.65,
k
2
=0.35)
2、 一牛腿用粗制螺栓连接于钢柱上, 螺栓为 M20, 钢材 3号钢, 验算螺栓强度。
已知:螺栓的有效直径 d
e
=17.6545mm, f t b =170N/mm2。
3、已知钢屋架上弦杆为图示
截面,其截面积为 A=7580mm2,设计轴压力 N=1000kN, l ox =3m, l oy =6m,钢材
f =215N/mm2,按等稳条件选择截面形式,并验算所选截面的整体稳定性。
整体稳定系数表
注:表中没有者,按线性插值
4、图示简支梁,已知截面如图,已经算出梁的整体稳定系数 φb =1.271,已知
f =315N/mm2, q =100kN/m, γx =1.05;验算该梁。 提示:
???b b
b
' . . .
=-+
1104646
01269
5、图示压弯构件,在构件中央和两端各有一侧向支撑,保证构件不发生弯扭屈 曲, 验算在弯矩作用平面外的 稳 定 性 。 已 知 :P=140kN, N=900kN, 构件截面双轴对称; 已
计
算
得
??b y ==07250493. ; . 。 提示:
N
A M W f y tx x b x
?β?+≤1; βtx M M =+065035
2
1
. . 附:章节练习题部分答案
第一章练习题答案
答案: 1、简答题:
(1)① 材料强度高,结构重量轻;②钢材的塑性韧性好;③材料均匀符合力学 计算的基本假定;④工程制作,安装速度快;⑤密闭性好;⑥易腐蚀;⑦耐热不 耐火
(2)①高层及超高层建筑;②轻钢结构房屋;③大跨度空间结构;④桥梁钢结 构;⑤压力容器及管道;⑥特种结构等
(3)①结构重量轻;②结构抗震性能好;③钢结构建造速度快;④钢结构建筑 的有效面积大。
第二章练习题答案
1、简答题
(1)钢材的塑性破坏是在破坏前具有较大的塑性变形,只有当构件应力达到抗 拉强度后才发生破坏。 脆性破坏是在破坏之前塑性变形很小, 或没有, 而突然出 现的断裂破坏。
(2) 5个阶段:①线弹性阶段;②弹塑性阶段;③屈服阶段;④强化阶段;⑤ 破坏阶段。
(3)钢材的疲劳破坏是在连续反复荷载作用下,材料内的微裂缝不断扩张,在 低于材料的极限强度甚至在低于材料的屈服强度下发生断裂的脆性破坏。
(4)钢材有两种破坏形式:塑性破坏和弹性破坏
(5) 主要力学性能包括:强度 (抗拉、 抗压、 抗剪) 、 塑性、 韧性、 冷弯等性能。 抗拉性能通过单向拉伸试验确定其强度、 塑性等, 钢抗压与抗拉相同; 冷弯试验 确定钢材的冷加工性能和材料的质量;冲击试验确定材料的钢韧性。
(6)钢材的韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力,是强度和塑性的综合指标。韧性 用材料断裂时所吸收的能量来度量。
(7)钢材中的主要有害元素包括:氧、氮、硫、磷。
(8)偏析,非金属夹杂,气孔,裂纹,分层等。
(9)在正温范围:200℃以内,钢材的性能没有很大变化, 430℃~540℃强度急 剧下降, 到 600℃, 强度几乎为零。 在 250℃左右, 出现蓝脆现象。 在负温范围, 随温度下降材料强度略有提高,而塑性和韧性降低,逐渐变脆,出现低温冷脆。 在随温度下降塑性下降最大点称为转变温度。
(10)①结构或构件的重要性;②荷载特性;③连接方式;④结构工作条件;⑤ 钢材厚度。
第三章部分练习题答案
1. 简答题
(1) ①焊件可以直接连接,构造简单,制作方便;②节省材料;③密闭性好, 连接刚度大;④可实现自动化操作,提高焊接结构的质量。
(2) ①热影响区材质变脆; ②残余应力和残余变形导致构件的稳定和刚度降低; ③局部裂纹可能扩展到整个截面。
(3)螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两类。
(4)表示螺栓材料的抗拉强度为 1000MPa ,屈强比为 0.9。
(5)高强度螺栓连接分为摩擦型连接和承压型连接两类。摩擦型连接仅由连接 板间的摩擦力来承受外力, 以摩擦力被克服作为连接承载能力的极限状态; 承压 性容许被连接板间发生相对滑移, 以螺栓杆剪坏或承压破坏作为承载能力的极限 状态。
(6)对结构静力强度没有影响,降低结构的刚度,降低稳定承载能力,增加了
低温冷脆的倾向,对于疲劳强度有明显的不利影响。
(7)①螺栓杆被剪断;②螺栓杆对板件的挤压破坏;③螺栓孔前端部被冲剪破 坏;④板件的净截面断裂;⑤螺栓弯曲破坏。 (8)①扭矩法;②转角法;③扭剪法。 2. 计算题 (1)解:
按构造要求, h f max =10-2=8mm, h f min
=10-2=8mm min 5.6f h mm ≥== 取 h f =8mm ①
0.650.6551, 0.350.359N N k N N k 12 =?=?540=3N =?=?540=18N
3
135110281220.78160w l mm ? =+? =2???,可取 l w 1=220mm < 60?8="">
3
2
189102817320.78160
w l mm ?=+?=???,可取 l w2=180mm > 8×8=64mm ②
' 1. ' . 0.650.65644.420244420
8860636020.76160
w f f f w N h b f kN N N N kN N N kN l mm mm
β3331=2?0.7? ???=2?0.7?6?100?1.22?160=163968=-=540?10-163968=376032=?=?37032=2 =
+6=1 <>
' 20.350.35376032131.611N N kN =?=?= 2131611
6104864820.76160
w l mm mm =
+=>?=???
(2)解: ①
1.14f θβ=
=
=f ,
故
16020.7(3402)
w f f f N
f h h ≤=???-
解方程:h f =7.4mm, 取 h f =8mm。
②
354010449307X N N =?=
, 354010299538Y N N =?= 222164493076449307202220.7832420.78324139.1/160X f e w e w f w f M N h l h l h N mm f ??
????+=+ ? ? ???????????=<= 满足="" (3)="">
首先计算焊缝的形心:
20010612
60.6(200150)12
y mm ??=
=+
3
2
2
122001501260.620012(10660.6) 12
x I ?=??+??-+
=2755703mm4
41120(60.66)
2.9008301027550732
F F σ-??+=
=? (上端)
32120(20660.6) 6.331388102755032
F F σ-??-==?(下端) 21σσ>
设剪应力仅由由竖向焊缝承担
(20012) 122256
f F F F Aw τ=
==-? 因 21σσ>,下端控制:
1.1w t f =≤, 176884() F N ≤
由受弯应力
120(20660.6)
18527557032F ??-≤,可得 292185() F N ≤
由受剪
1252256
F
≤ 282100F ≤ 故最大能够承受:F =176.994kN (4)解:
22120122122
23050.58
1022230584006
f f f l h l x mm l h l h ?????===?+???+?
3
2740.7640020.783052002.244341012
x I mm ??=+????=?
()32
20.78305220.78305152.51020.7640010212y I ??=+????-+???
745.2671510mm =?
所以:77742.24434105.26715107.5114910p x y I I I mm =+=?+?=?
e 2=l2-x 0=305-102=204mm, A 点, r x =204mm, r y =400/2=200mm。 V =F , T =F ×(e 1+e 2) =599F
7
5992007.5114910627
y Tx p
T r F F
I τ??=
=
=?; 75992047.5114910614.708x Ty p T r F F I τ??===? 20.783050.764005096Vy e w
V F F
h l τ=
==???+??
32.18553610160w
f F f -=?<= 所以:f="73.2kN">
33
94280102827210002.682059101212
x I mm ??=-=?
632801450785002502.98744010x S mm =??+??=? 631280145071.98744010x S mm =??=?
最大正应力
622
max
9
900101028172.5/185/22.682059102w t x M h N mm f N mm I σ?==?=<=?>
max
9
800102.9874410111.4/125/2.682059108
w x v x VS N mm f N mm I t τ???===<=?? 翼缘与腹板交界处的="">
211max
1000
172.5167.8/1028
h N mm h σσ===
362
119
800101.987441074.1/2.682059108x x VS N mm I t τ???===?? 折算应力
22211.2/1.11.1185203.5/w t N mm f N mm ==>?=?= 超过 3.8%没有达到 5%可以认为满足 (6) 解:
33
94400104038610005.3288101212
x I mm ??=-=?
6340020510145002505.83010x S mm =??+??=? 631400205104.08010x S mm =??=?
最大正应力
622max
9
1500101040146/175/25.3288102w t x M h N mm f N mm I σ?==?=<=?>
max
9
1000105.8301078/125/5.32881014
w x v x VS N mm f N mm I t τ???===<=?? 翼缘与腹板交界处的="">
211max
1000
146140.4/1040
h N mm h σσ=== 362
119
1000104.081054.7/5.32881014x x VS N mm I t τ???===?? 折算应力
22169.4/1.11.1175192.5/w t N mm f N mm =
(7)解:1、分析 ①计算螺栓所受的力为剪力
②本题为设计题,所包含的内容包括:所需的螺栓数,螺栓的布置。 2、计算单个螺栓的承载能力设计值
抗剪:
抗压:
3 设计 需螺栓数:
螺栓数可以≥6.7即可,所以 取 7个
螺栓布置如图所示
(8)解:1、计算单个螺栓抗剪的最大承载能力
2、计算螺栓群 状态Ⅰ
状态Ⅱ: 螺栓群受扭,可以计算 1号螺栓作为控制 1号螺栓所受力的竖向分量
=45.72kN<>
=53.2kN
2
2
20214087964.64
4
b b v
v
v
d N n f N
ππ?==?
?=20830548800b b c c N d tf N
==??=∑{}min min , 48.8b b b v c N N N kN
==min 325
6.748.8b
N n N =
==个 N
N
t 2
2
2
22140532184
4
b b v
v
v
d N n f N
ππ?==?
?=122830553680b b
c c N d tf N
==??=∑{}min min , 53.218b
b b v c N N N kN ==1F y F
N n
=1122222
15025060
13.7260108041604
T y i i Tx N kN x y ??=
==+?+?+?1122222
150250160
36.5860108041604T x i i
Ty N kN x y ??=
==+?+?+?1
N ==
第四章练习题答案
1. 简答题
(1) a 类截面;截面是双轴对撑,残余应力的影响最小
(2)为了达到经济效果,在确定轴心受压实腹柱的截面形式时,应使两个主轴 方向的整体稳定系数相等。 当截面稳定计算的类别一样时可以使其长细比尽可能 接近。
(3)对于单面连接角钢,按轴心受压轴压杆验算其承载能力时,由于单角钢杆 件实际为偏心受压构件,因此在《钢结构设计规范》中的规定应乘以折减系数。 (4)使轴心受拉杆件保证一定的刚度,保证构件不会在运输和安装过程中弯曲 或过大变形,不会在动力荷载下产生较大的振动。 (5)有三种失稳形式:弯曲失稳,扭转失稳和弯扭失稳。
(6)对于单轴对撑截面当绕对撑轴失稳时,将伴随着扭转,形成弯扭失稳。对 于弯扭失稳, 按考虑扭转效应的换算长细比代替其绕对撑轴的长细比计算其稳定 性。
(7)保证板件的局部稳定临界应力 σcr
不小于构件的整体稳定的临界应力来确
定的。 2、计算题
(1) 解:设计荷载为:P =1.4×P k =17.5kN,根据力学分析可以得到
N Ab =-P/2/cos45°=-12.374kN (压杆) , N bC =12.374kN(拉力 ) 拉杆:根据长细比要求截面的最小回转半径:i min = l/[λ]=10.6mm,
查型钢表:2L36X3就可满足,但按构造,选最小为:2L45X4。此时,强度计算 得应力为: σ=18N/mm2
。 压杆:
按容许长细比,所需最小回转半径 i =21.2,查型钢表选择 2L70X4, A=1114mm2,
i min = 21.8mm, 此时,计算长细比为:λmax
=194.6,则稳定承载能力:b 类截面稳
定系数 φ=0.196;
σ=12374/(0.196×1114)=56.7N/mm2。满足
I16柱:A=2610mm2, i x =65.7mm,i y =18.9mm,
2600
39.665.7
x x l i λ=
==; 2600137.618.9y y l i λ==
= Φx =0.942(a类 ) ; Φy =0.375(b 类)
承载能力:N max =Φy f =0.375×215×2610=210.43kN 当采用 Q345时,由于
1.21248.0x λλ==
; 1.212166.8y λλ== Φx =0.921(a类 ) ; Φy =0.275(b 类)
承载能力:N max =Φy f =0.275×310×2610=222.5kN 可见设计承载力有所提高,但不显著。
第五章练习题答案
1. 简答题
(1)槽钢因其截面扭转中心在腹板外侧,弯曲时将产生扭转,故在构造上应使 荷载作用线接近槽钢截面的剪力中心或保证截面不发生扭转。 (2)钢梁的承载能力极限状态有:强度、整体稳定和局部稳定。 (3)钢梁的强度要求包括:正应力,剪应力局部承压和折算应力。
(4)梁受弯达到一定数值以后,梁在弯矩平面内弯曲的同时,将发生侧向弯曲 和扭转, 并丧失继续承载的能力, 这种现象称为梁的整体失稳。 梁维持其平衡状 态所承受的最大弯矩称为临界弯矩。
(5)主要有:梁侧向支撑间距(自由长度) ,梁的侧向刚度,抗扭刚度,荷载作 用位置,截面形式,荷载形式等。 2、计算题
(1)解 : 1)正应力强度验算:
梁的跨中最大弯距设计值为 :: m KN ql M ?=??==5. 202
64521
21 梁截面几何特性:43227841508. 012
1
5. 250. 1152cm I x =??+
???=
3107126
27841
0. 2cm h I W x x ==?=
弯曲正应力计算:
223
3
3max
2151. 18910
107110105. 202mm N f mm N =<=???=σ 所以正应力强度满足要求。="">
mm EI ql w x 5. 910278411006. 23844. 1600045538454
544=???????==[]mm l
w 24250==<>
3)整体稳定性验算:由于密铺板牢固连接于上翼缘,所以不必进行整体稳定性 验算。 (2)解:
A =12800mm 2, Ix =1141252266.66mm4, Iy =54029866.66 mm 4, Wx =3152630.57 mm 3, M=1.3P k l/4 按抗弯强度:
1.34x k x x x x
M P l
f W W γγ=≤, 所以 441.0531526303103946851.31.38000x x k W f P N l γ???≤=
=? 抗剪远大于抗弯,不算。 变形要求:[]3
k x
P l v EI ν=≤=,
所以:2
2
482050001141252267
485013363508000x
k EI P N l ??≤
=
=??
最大能够承受荷载标准值:
P k =394.685kN (3)解
梁截面几何特征:
A =15840mm2, 944.1905310x I mm =?, 745.1221310y I mm =?, 638.1527810x W mm =? 56.8y i mm =, 105.6y λ=
跨中弯矩:11max 30012900M Pl KNm
==??=
1116000140.292.02801028
l t b h ξ?=
==
235b b
y
f ?β=
243201.751.420.6105.6=?
=> ' 0.282
1.070.87b b
??=-=
计算梁的整体稳定性
6
22690010126.92150.878.1527810b x
M N N f mm W φ?==<>
因此梁的整体稳定性满足。
(4)解:
345235
15400600011>==b l 所以要验算整体稳定性。 梁跨中最大弯矩为: m KN ql M ?=??==1440632022max
梁的截面特性: 受压翼缘 3693441
284300
cm W x ==
cm i y 4. 71729467==
; 1. 8174
60001===y y i l λ; 233. 0103040016
6000111=??==h b t l ξ
查表得:
72. 0=b β;
3318533406. 1121cm I =??=; 332933204. 112
1
cm I =??= 8. 09. 02
11
>=+=I I I b α 且 0. 1<ξ时,所查得的 b="" β应乘以="">
72. 0=b β684. 095. 0=?; 64. 0) 19. 02(8. 0=-?=b η
y
b y x y b b f h t W Ah 235) 4. 4(
4320212?????????
++=ηλλβ?
6. 03. 1345
23564. 0) 1034. 46. 11. 81(69341031721. 814320684. 02
2
>=???????+??+???
=b ? 计算得:828. 0='
b ?
计算梁的整体稳定性
2236
3158. 250106934828. 0101440m m N f m m N W M x
b =<>
因此梁的整体稳定性满足。
(5)解:截面的几何特征
A=17760mm2, I y =1.0146133×108mm 4, i y =75.58
W x 1=3.04709×109429×106mm 3; W x 2=3.04709×109
601
=5.070033×106mm 3
λy =
12000
75.58
=158.77 整体稳定系数:
y
24320235b b b
y x y
Ah W f ?βηλ??=??
26
43201776010302350.7130.546158.777.10277410345???=???
=0.365 按整体稳定的最大承载能力:
P=M
4
= b Wx 1f / 4=0.365×7.102774×106×310/4000=200.9kN
按抗弯强度:
由于翼缘的宽厚比为:b t =
(400-8)/2
16235
345
P=M
4
= x1 Wx 2f / 4=1.0×5. 070033×106×310/4000=392.9 kN 故最大能够承受的 P=200.9 kN
第六章练习题答案
1. 简答题
1答:在弯矩作用平面内是弯曲屈曲,在弯矩作用平面外是弯扭屈曲。前者只在 弯矩作用平面内变形,后者除弯矩平面内变形外,还有侧移和扭转。
2答:当弯矩作用在实腹式截面的弱轴平面内时,构件可能在弯矩作用平面内弯 曲屈曲, 也可能在弯矩作用平面外弯扭屈曲, 失稳的可能形式与构件的抗扭刚度 和侧向支承的布置等情况有关,所以弯矩作用平面内、外的两类稳定都要验算。 弯矩作用平面内为极值型稳定, 即属于第二类稳定问题; 弯矩作用平面外为分枝 型稳定,属于第一类稳定问题。
3 答:当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时, 肢件在弯矩作用平面外的稳定性已经在 单肢计算中得到保证,所以整个格构柱平面外稳定性不必再计算。
4 答:因为 T 型截面单轴对称, 当弯矩作用在对称轴平面内使翼缘受压, 另一侧 腹板受拉时,受拉的这侧腹板可能先进入塑性区,从而导致构件失稳。 2. 计算题
(1)解: cm A I i x x 7. 198
. 8432997
===
[]1507. 507. 191000=<>
λλx ; 0.853x φ=; 4
0.650.350.857
mx β=+?= f N N W M A N Ex x x mx x ≤-+)
/8. 01(11γβ?, 由于:N A E N x Ex
62
3222107. 684807
. 5010206?=???=?=πλπ 即
215) 10
7. 6108008. 01(10137505. 185. 08480
853. 0108006
33
3
≤???-??+??M
m kN mm N M ?=??=1591059. 18
由弯矩作用平面内稳定确定的最大弯矩为:m kN M ?=159 (2) 解:(1) 计算截面的几何特征
A=14080mm2, I x =1.03475×109mm 4, I y =6.554×107mm 4, W x =3.117×106mm 4
i x =271.1mm, i y =68.2mm
(2)截面强度计算
M x =1/4×100×15=375kNm
则 (3)弯矩平面内整体稳定验算
λx =15000/271.1=55.3<>
由 λx 查表可得稳定系数(由于是焰割边,所以截面为 b 类) , ?x =0.831
, 由压弯构件整体稳定计算公式
(4)弯矩平面外整体稳定验算
λy =7500/68.2=110.3<>
由 λy 查表可得稳定系数(截面为 b 类) , ?y =0.491
注意:平面外为计算二分之一段,相当于一端有端弯矩,另一端无端弯矩,无横 向荷载的压弯构件。故 βtx =0.65
同时, η=1.0。由压弯构件平面外整体稳定计算公式
满足。
(5)局部稳定验算 3620max 98001037510640172.8/2140801.03475102
x x M h N N mm A I σ??=+?=+?=? 22'
222060001408085101.11.155.3Ex
x EA N kN ππλ??===?1.0mx β=3651' 800101.0375108000.831140801.053.1171010.810.88510mx x x x x Ex M N A N W N β?γ???+=+????????-- ? ?????2
2
110.31.0710.7934400044000y b λ?=-=-=36
226
1800100.6537510214/215/0.491140800.7933.11710tx x y b x M N N mm f N mm A W βη?????+=+=<>
69001037510178.5/215/140801.053.11710
x n x nx M N N mm f N mm A W γ??+=+=<>
192/215/N mm f N mm =<>
3620min
9800103751064059.2/2140801.03475102x x M h N N mm A I σ??=-?=-?=-? max min 0max 172.859.21.341.6172.8
σσασ-+===<>
(
0064064160.52574.1410x w h t αλ==<>
翼缘:160512.91312b t -==<=>
(3)解:(1)截面的几何特征
A=21600mm2,
I x =1.492×109mm 4, I y =2.133×108mm 4, W 1x =4.973×106mm 3, i x =263mm, i y =99mm
(2)计算长度 H 0=13m
(3)杆件内力
N=1200kN, M=600kNm
(4)截面验算
长细比:λx =13000263=49.4, λy =650099
=65.7 查出: x , γx =1.05, βmx=1
223'
72220610216001.634101.11.149.4Ex
x EA N N ππλ???===?? ' 110.8mx x x x x M N A W N N βσ?γ=+-? 36
6371200101600100.859216001.054.9731010.812001010???=+???-??? 2264.7122.1186.8/205/N mm f N mm =+=<>
(5)局部稳定验算
翼缘:b t =(400-10)/220
腹板:
3620max 91200106001028055.6112.6168.2/2216001.49210
x x M h N N mm A I σ??=+=+?=+=? 20min 55.6112.657.0/2x x M h N N mm A I σ=
-=-=- max min 0max 168.257.01.341.6168.2
σσασ--===< h="" w="" t="" w="">
, 满足。 (4)解: (1)截面几何特征
A=2×1230=2460mm2, I x =2×1.237×106mm 4
; i x =31.6mm, i y
=34.6mm, z =30mm (2)截面验算
弯矩 M=ql 2/8=±2.87×3.52
/8=±4.4kNm
1)当风荷载为压力时
① 弯矩作用平面内的稳定
[]03500110.815031.6
x x l i λ==<= 双角钢截面为="" b="" 类,查出="">
=0.488。 22'
22206000246035003701.11.1110.8Ex
x EA N kN ππλ??===? W 1x =2.474×106
/30=8.25×104mm 3; W 2x =2.474×106/70=3.53×104mm 3; βmx =1.0 (无 端弯矩,有横向荷载) ; γx 1=1.05 γx 2=1.2
所以,弯矩平面内整体稳定
11' 10.8mx x
x x x Ex M N A N W N β?γ+??- ???364485.51014.4100.488246085.5101.058.251010.8370000???=+??????- ??? =71.5+62.4=133.9N/mm2
满足
验算
22' 11.25mx x
x x Ex M N A N W N βγ+??- ???364485.51014.410246085.5101.23.531011.25370000???=+?????- ??? =|34.9-146.3 | =111.4N/mm2
满足
② 计算弯矩作用平面外稳定
[]0300086.715034.6
y
y l i λ==<=>
0228030011.40.480.481878
y l b t b ==<=?=>
[]442222201.091.0980186.7195.515030007yz y y b l t λλλ?????=+=?+=<= ?="" ?="">
? 所以,按 λyz 计算 y
=0.584 双角钢 T 型截面,弯矩使翼缘受压, b
近似计算:
10.001710.00170.853b ?λ=-=-=
βtx
=1.0 (无端弯矩,有横向荷载) 36
4
185.81014.4101.00.58424600.8538.2510tx x y b x M N A W βη?????+=+???=59.7+62.5=122.2N/mm2
满足
2)当风为吸力时
① 弯矩作用平面内的稳定
22' 10.8mx x
x x x Ex M N A N W N β?γ+??- ???364485.51014.4100.488246085.5101.23.531010.8370000???=+??????- ???
=71.5+127.5=199N/mm
② 计算弯矩作用平面外稳定
双角钢 T 型截面,弯矩使翼缘受拉
10.000510.000586.70.957b ?λ=--?=
平面外稳定计算 36
4
285.81014.4101.00.58424600.8533.5310tx x y b x M N A W βη?????+=+??? =59.7+130.2=189.9N/mm2
满足
计算结果表明,当风荷载为吸力时,使角钢尖受压,对于稳定不利。
