钢结构下册复习题及参考答案可编辑修改word版.docx

1、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

2、 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

3、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

4、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

5、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） 永久荷载压型钢板

6、（二层含保温） 0.30檩条（包括拉条） 0.050.35kN/m2 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 = 7.48cm2W = 36.02cm3W = 19.47cm3W = 8.66cm3I = 288.13cm4，I= 35.96cm4，I= 0.1559cm4，I = 1887.71cm6ix = 6.21cm，iy = 2.19cm，e0 = 4.45cm，a = e0

7、 - 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. 9-36 6-12 4.5-92. 1/20-1/8 0.5-1.23. 300 150 伸缩缝4.

8、1/605.端板竖放 端板斜放 端板平放6. 0.4-1.67. 搭接式 扣合式 咬合式8. 99. 双向受弯10. 4 611. 檩托12. 150 35013.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. 24 1/50018. 60 30-60 3019.（13-17）-0.03L2 （6-8）+0.07L220. L2/250 L2/30021. 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 4 2445 1.22.024. 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

9、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

10、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

11、：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

12、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 GB 50018 规范不应超过下列限值：（a）屋面板1屋面坡度 1 10 时： 200mm墙面板 120mm11.答：屋面压型钢板侧向可

13、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

14、封胶垫的自攻螺栓或射钉。自攻螺钉直径 d 为3.0 - 8.0 mm，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 1 3 的情况；直卷边 Z 形和斜卷边 Z 形檩条适用于屋面坡度i 1 3 的情况；斜卷边 Z 形檩条存放时还可叠层堆放，占地少。1

15、4.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 1530m， 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 1/101/6。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 1.82.1m。梯形钢屋架的上弦坡度宜为1 8 - 1 20 ,多数取1 10 。16.答：网架屋盖的排水坡度一般为 3%-5%，可

16、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：q k = (0.35 + 0.35) 1.5 = 1.05kN / mq = (1.2 0.35 + 1.4 0.35) 1.5 = 1.365kN / m荷载设计值分量q x

17、 = q sin = 1.365 sin5.71 = 0.136kN / mq y = q cos = 1.365 cos5.71 = 1.358kN / m弯矩设计值：M x= 1 q8l 2 = 1 1.358 62 = 6.11kN my 82.强度计算M y =132 q xl 2 =1 0.136 62 = 0.15kN m32（1）有效截面计算h b = 160 60 = 2.67 3.0 ，b t = 60 2.5 = 24 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 = 32.42cm3W

18、eny max = 0.9 19.47 = 17.52cm3eny minW = 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、点的强度： = M x1 +M y1= 6.11106+ 0.15 106 =2 2WenxWeny max32.42 10317.52 103197.1N / mm205N / mm = M x1 +WenxM y1Weny min= 6.1110632.42 103- 0.15 1067.79 103= 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5 q cos l

19、4 5 1.05 cos 5.710 60004vy = k = = 29.7mm384EIx3842.06 105 288.13 104 v =l 150= l000 = 40mm 150vy 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 = 1500EF = 1 AD = 1 1500 = 500mmAD 4500 3 3BC = 2 AD = 2 1500 = 1000mm3CE =3= 1.581m = 1581mmDB = = 1.803m = 1803mmAB = = 1.581m = 1581mmBE = EG = 1581mm各杆件的几何长度如图 1。图

20、1 杆件的几何长度（mm）2.支座反力和杆件内力计算 支座反力： M A = 01.5X D = 4.5PX D = 3P = 3 50 = 150kN X = 0X A = 150kNY = 0YA = 50kN 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： 上弦杆：平面内 下弦杆：平面内lox = l = 150cm ；平面外lox = l = 158.1cm ；平面外loyloy= l1 = 3l = 3 150 = 450cm= l1 = 2l = 2 158.1 = 4316.2cm 支座斜杆及支座竖杆：平面内lox = l ；平面外loy

21、 = lAD 杆：平面内lox = l = 150cm ；平面外loy= l = 150cmBD 杆：平面内lox = l = 180.3cm ；平面外loy= l = 180.3cm 其它腹杆：平面内lox = 0.8l ；平面外loy = lBC 杆：平面内lox = 0.8l = 0.8 100 = 80cm ；平面外loy= l = 100cmCE 杆：平面内lox = 0.8l = 0.8 158.1 = 126.5cm ；平面外loy= l = 158.1cmEF 杆：平面内lox = 0.8l = 0.8 50 = 40cm ；平面外loy= l = 50cm4.选择各杆件角钢型

22、号： 上弦杆：选一种截面。设计内力 N = 150kN ；拉杆lox = 150cm ； loy= 450cm按强度： A Nf= 150 103215= 698mm2= 6.98cm2查角钢规格，选用 256365 不等边角钢短边相拼。x yA = 8.83cm2 ； i = 1.01cm ； i = 2.80cm （节点板厚为 6mm）强度验算：N = 150 103A 8.83 102= 170.5 Nmm2 f= 215 Nmm2满足。刚度验算： = lox= 150= 148.5 = 350ix 1.01满足。 = loy= 450 = 160.7 = 350iy 2.8 下弦杆：选

23、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 f158.11031184mm20.621 215= 11.84cm2查角钢规格，选用 290505 不等边角钢短边相拼。x yA = 14.424cm2 ； i = 1.59cm ； i= 4.32cm（节点板厚为 6mm）验算： = lox= 158.1 = 99.4 = 150ix 1.59满足。 = loy= 316.2 = 73.2 = 150iy 4.32查表 = 0.557N = 158.1103 A 0.557 14.424 102= 196.8 Nmm2 f= 215 Nmm2满足。 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 150i即： i lo150= 180.3 = 1.202cm 150查角钢规格，选用 2505 等边角钢相拼。x yA = 9.606cm2 ； i = 1.53cm ； i = 2.3cm （节点板厚为 6mm）验算： = lox= 180.3 = 117.6 = 150ix 1.53满足。 = loy= 180.3 = 78.4 = 150iy 2.311