2022年鋼結構設計知識點

1、學習好資料歡迎下載1、門式剛架輕型房屋屋面坡度宜?。?20 18），在雨水較多的地區(qū)取其中的較大值。2、在設置柱間支撐的開間，應同時設置（屋蓋橫向支撐），以構成幾何不變體系。3、當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置（ 剛性 ）系桿。4、冷彎薄壁構件設計時，為了節(jié)省鋼材，允許板件（受壓屈曲， ），并利用其（屈曲后強度）強度進行設計。5、當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側布置（ 隅撐 ）6、螺栓排列應符合構造要求，通常螺栓端距不應小于（ 2 ）倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為（3）倍螺栓直徑。7、垂直于屋面坡度放置的檁條，按（雙向受彎）構件設計計算。8、

2、屋架節(jié)點板上，腹桿與弦桿以及腹桿與腹桿之間的間隙應不小于（20mm ）。1、梯形鋼屋架受壓桿件其合理截面形式，應使所選截面盡量滿足（等穩(wěn)定）的要求。2、普通鋼屋架的受壓桿件中，兩個側向固定點之間（墊板數不宜少于兩個）。3、梯形鋼屋架節(jié)點板的厚度，是根據（腹桿中的最大內力）來選定的。4、槽 鋼檁條的每一端一般用下列哪一項連于預先焊在屋架上弦的短角鋼檁托上（ 兩個普通螺栓）。5、如輕型鋼屋架上弦桿的節(jié)間距為l，其平面外計算長度應取( 側向支撐點間距 )。6、屋架下弦縱向水平支撐一般布置在屋架的（下弦端節(jié)間）。7、屋蓋中設置的剛性系桿（可以受壓）。8、某房屋屋架間距為6m ，屋架跨度為24m ，柱頂

3、高度24m 。房屋內無托架，業(yè)務較大振動設備，且房屋計算中未考慮工作空間時，可在屋蓋支撐中部設置（ c 縱向支撐）。9、梯 形屋架的端斜桿和受較大節(jié)間荷載作用的屋架上弦桿的合理截面形式是兩個（ c不等肢角鋼長肢相連）。10 、屋架設計中，積灰荷載應與（屋面活荷載和雪荷載兩者中的較大值）同時考慮。1、試述屋面支撐的種類及作用。 （8分）答：種類：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、豎向支撐、系桿作用：1、保證屋蓋結構的幾何穩(wěn)定性2、保證屋蓋結構的空間剛度和整體性3、為受壓弦桿提供側向支撐點4、承受和傳遞縱向水平力5、保證結構在安裝和架設過程中的穩(wěn)定性2、試述空間桿系有限元法的基

4、本假定。 （6分）答：(1)網架的節(jié)點為空間鉸接節(jié)點，桿件只承受軸力；(2)結構材料為完全彈性，在荷載作用下網架變形很小，符合小變形理論。3、舉出兩種常見的網架結構的基本形式，并簡述其特點。 （6分）答：平面桁架系網架：此類網架上下弦桿長度相等，上下弦桿與腹桿位于同一垂直平面內。一般情況下豎桿受壓，斜桿受拉。斜腹桿與弦桿夾角宜在40 60 之 間。四角錐體系網架：四角錐體系網架是由若干倒置的四角錐按一定規(guī)律組成。網架上下弦平面均為方形網格，下弦節(jié)點均在上弦網格形心的投影線上，與上弦網格四個節(jié)點用斜腹桿相連。通過改變上下弦的位置、方向，并適當地抽去一些弦桿和腹桿，可得到各種形式的四角錐網架。四、

5、作圖題（10分）1、完成下列梁柱鉸接和剛接連接精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -學習好資料歡迎下載四、計算題（20分）1、如圖所示，一梁柱剛接節(jié)點，鋼材均為 q235 ，梁截面尺寸如圖所示。其翼緣經焊透的對接焊縫與柱相連（ 焊接時未用引弧板） ，腹 板通過10.9及摩擦型高強螺栓m20 和角鋼連接于柱.計算時可假定翼緣焊縫與腹板螺栓孔在同一截面,該截面彎矩與剪力設計值分別為100kn m和42kn 。焊縫抗拉、抗壓和抗彎強度設計值均為 215kn/mm2,抗剪強度設計值為 125k

6、n/mm2，螺栓預應力為155kn ，抗滑移系數為0.45。試驗算翼緣焊縫的連接是否滿足強度要求試驗算腹板螺栓的連接是否滿足強度要求解： （1）翼緣焊縫及腹板螺栓受力：腹板分擔的彎距按imimww計算，剪力全部由腹板承擔。梁截面慣性矩：i=21609cm4梁腹板慣性矩：iw=3544cm4梁腹板連接處彎矩為：mw=16.4kn m 梁翼緣連接處彎矩為：m1=83.6kn m（2）驗算翼緣焊縫強度翼緣分擔的彎矩由上下兩條焊縫受拉或受壓來承擔梁 柱 鉸 接 ：梁 柱 剛 接 ：精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 10 頁 - -

7、- - - - - - -學習好資料歡迎下載一側翼緣焊縫所承受的軸力為：n=215.5 kn =94.52n/mm2f=215n/mm2翼緣焊縫強度滿足要求。（3）驗算腹板高強螺栓強度10.9級，m20 高強螺栓，預應力p=155kn，該高強螺栓的抗滑移系數=0.45 a. 高強螺栓受力v=42kn，m=16.4kn m b. 驗算高強螺栓的強度扭矩產生的螺栓中的最大水平剪力值為：nx=54667n 剪力產生的每個螺栓的剪力為：ny=10.5kn 因此一個螺栓承受的最大剪力為55.7kn 一個高強螺栓的抗剪承受力： nvb=0.9nfp=62.775kn 此處角鋼為單面連接，承受能力需乘系數

8、0.85，所以此處每個高強螺栓實際承載力為62.776x0.85=53.4kn，略小于單個螺栓所受到的最大剪力，不安全。1 、拉條的作用是（防止檁條側向變形和扭轉并且提供x軸方向的中間支點） 。2、實腹式檁條可通過檁托與剛架斜梁連接，設置檁托的目的是（為了阻止檁條端部截面的扭轉，以增強其整體穩(wěn)定性） 。3、屋架的中央豎桿常和垂直支撐相連，一般做成十字形截面，這時它的計算長度是（0.9l ） 。4、設 計吊車梁時，對 于構造細部應盡可能選用疲勞強度高的連接型式，例 如吊車梁腹板與上翼緣的連接應采用（焊透的k形）焊縫。5、鋼 屋架中的桿件一般是由雙角鋼組成，為 使兩個角鋼組成的桿件起整體作用，應

9、設置（ 墊板 ） 。6、屋 蓋支撐可以分為（ 上弦橫向水平支撐 ，下 弦橫向水平支撐，下 弦縱向水平支撐，垂 直支撐，系桿）五類。1、門式剛架輕型房屋屋面坡度宜?。?120 18） ，在雨水較多的地區(qū)取其中的較大值。2、在設置柱間支撐的開間，應同時設置（屋蓋橫向支撐） ，以構成幾何不變體系。3、當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置（ 剛性）系桿。 4、螺栓排列應符合構造要求，通 常螺栓端距不應小于（2）倍 螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為（3）倍螺栓直徑。5、梯形屋架下弦桿常用截面形式是兩個（不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向上） 。6、屋架節(jié)點板上，腹桿與弦桿以及腹桿與腹

10、桿之間的間隙應不小于（20mm ） 。7、屋架上弦桿為壓桿，其承載能力由（整體穩(wěn)定）控制；下弦桿為拉桿，其截面尺寸由（強度）確定。8、根據吊車梁所受荷載作用，對于吊車額定起重量 q30t ，跨度l6m ，工作級別為ala5的吊車梁，宜采用（加強上翼緣）的辦法，用來承受吊車的橫向水平力。三、簡答題（共20分）1、簡述輕型門式鋼架結構中支撐和剛性系桿的布置原則（8分）答：上弦橫向水平支撐的間距不宜超過 60m 。當房屋縱向長度較大時，應在房屋長度中間再加設置橫向水平支撐。布置在房屋兩端或在溫度縫區(qū)段的兩端的第一柱間或第二柱間。下弦橫向水平支撐的布置。 以下幾種情況下都需設置下弦橫向水平支撐： 屋架

11、跨度不小于18m時；屋架跨度小于 18m ，但屋架下弦設有懸掛吊車時；廠房內設有噸位較大的橋式吊車或其它振動設備時；山墻抗風柱支撐與屋架下弦時。下弦橫向水平支撐應與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。下弦縱向水平支撐的布置。當房屋內設有中級工作制吊車或噸位較大的中、輕級工作制吊車時；房屋內設有大型振動設備時；屋架下弦設有縱向或橫向吊軌時；房屋較大、跨度較大、空間剛度要求較高時。下弦縱向水平支撐應設置在屋架下弦端節(jié)間內，與下弦橫向水平支撐組成封閉精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -學習好資

12、料歡迎下載的支撐體系。垂直支撐布置。對于梯形物價和平行弦屋架，當屋架跨度不大于30m 時，應在屋架跨中和兩端的豎桿平面內各布置一道豎向支撐；當屋架跨度大于30m 時，在無天窗的情況下，應在屋架跨度l/3 處豎桿平面內和屋架兩端各布置一道豎向支撐，在有天窗時，豎向支撐可布置在天窗架下的屋架豎桿平面內。三角形屋架當跨度不大于18m 時，應在屋架中間布置一道豎向支撐，當跨度大于18m 時，應按具體情況布置兩道豎向支撐。剛性系桿布置。在屋架支座節(jié)點處和上弦屋脊節(jié)點處應設置通長的剛性系桿；當屋架橫向支撐設在廠房兩端或溫度縫區(qū)段的第二開間時，則在支承節(jié)點與第一榀屋架之間應設置剛性系桿。其余可采用柔性或剛性

13、系桿。2、為何冷彎薄壁構件在其強度和穩(wěn)定性計算公式中截面特性以有效截面為準（6分）答：因為冷彎薄壁構件允許辦件受壓屈曲并利用其屈曲后強度。因此，在其強度和穩(wěn)定性計算公式中截面特性一般以有效截面為準。3、簡述d值法的計算步驟（6分）答：(1)計算各柱側移剛度d值(2)計算各柱剪力(3)計算各柱反彎點高度比(4)計算各柱端彎矩1、軸心受壓柱，軸心壓力設計值（包括自重）為 3000kn ，兩端鉸接。鋼材為q235鋼，要求確定底板尺寸b及靴梁高度h。已知：基礎混凝土局部承壓強度設計值fc=8n/mm2,底板單個錨栓孔面積a0=594mm2,靴梁厚度14mm ，與柱焊接角焊縫hf=10mm,fwf=16

14、0n/mm2。 （15分）解：b2n/fc+(a0 x 2)=376188mm2,得b=613.3mm取b=620mm. 靴梁計算：靴梁受到的均布反力：q=2.42x103n/mm 靴梁與柱焊接處彎矩、剪力為最大，此時，m=2.72x107n?mm ，v=363x103n 根據靴梁與柱的焊縫連接，需要靴梁的高度h為：680mm 。25.2mm2=27.1n/mm2zs=37n/mm21.1f=236.5n/mm2經驗算，靴梁強度滿足要求，所以靴梁高度為680mm。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 10 頁 - - - - -

15、 - - - -學習好資料歡迎下載2、一工字形組合截面鋼梁，其尺寸和受力如圖所示。已知其腹板的高厚比 h0/tw170yf235，為保證腹板的局部穩(wěn)定，請在支座a 、b處及其之間梁段內布置加勁肋。 （15分）解：在 如圖p力作用下，梁 的彎矩圖在支座a 、b間皆為負彎矩，即 工字形梁的下翼緣受壓，上 翼緣受拉。由 于腹板的高厚比h0/twyf235170,因而需要設置橫向加勁肋。其 橫向加勁肋的艱巨，由于題目未給出其它條件，故 可按一般構造要求取a=2h0; 其縱向加勁肋則應設在距受壓的下翼緣（1415）h0處，如下圖所示。在橫向和縱向加勁肋相接處，橫向加勁肋連續(xù)，切斷縱向加勁肋。1、 （10

16、分）完成下列鉸接柱腳的立面圖和平面圖精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -學習好資料歡迎下載一、填空題（每空2分，共計20分）1、鋼屋架中的桿件一般是由雙角鋼組成，為使兩個角鋼組成的桿件起整體作用，應設置（墊板2、屋 架上弦桿為壓桿，其 承載能力由（ 穩(wěn)定）控 制；下 弦桿為拉桿，其 截面尺寸由（ 強度）確 定。3、梯形鋼屋架，除端腹桿以外的一般腹桿，在屋架平面內的計算長度 lox= （0.8）l，在屋架平面外的計算長度loy= （1.0）l，其中l(wèi)為桿件的幾何長度。4、吊車梁承受橋式

17、吊車產生的三個方向荷載作用，即（吊車的豎向荷載p ，橫向水平荷載t ，縱向水平荷載tl 5、能承受壓力的系桿是（剛性）系桿，只能承受拉力而不能承受壓力的系桿是（柔性 ）系桿。二、選擇題（共20分）1 十字交叉形柱間支撐，采用單角鋼且兩桿在交叉點不中斷，支撐兩端節(jié)點中心間距（交叉點不作為節(jié)點）為l., 按拉桿設計時，支撐平面外的計算長度應為下列何項所示？（ 1.0l）2、梯 形屋架的端斜桿和受較大節(jié)間荷載作用的屋架上弦桿的合理截面形式是兩個（ 不等肢角鋼長肢相連）。3、屋架上弦橫向水平支撐之間的距離不宜大于（60m ）。4、門式剛架的柱腳，當有橋式吊車或剛架側向剛度過弱時，則應采用（剛接）柱腳5

18、、 當采用壓型鋼板輕型屋面時， 屋面豎向均布活荷載的標準值(按水平投影面積計算)應取 （0 5knm2）；對受荷水平投影面積超過 60m2的剛架結構，計算時采用的豎向均布活荷載標準值可?。?3kn m2）。6、當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側布置（隅撐）7、當 檁條跨度大于4m 時，應 在檁條間（ 二分點）位 置設置拉條。當 檁條跨度大6m 時，應 在檁條跨度（三分點）分點位置各設置一道拉條。8、實腹式檁條可通過（檁托）與剛架斜梁連接。三、簡答題（共20分）1、試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。（6分）答：作用：承受山墻傳來的風荷載等。布置要求：上弦橫向水平支撐的間距不宜

19、超過 60m 。當房屋縱向長度較大時，應在房屋長度中間再加設置橫向水平支撐。2、簡述輕型門式鋼架結構中屋面檁條中的拉條布置原則（8分）答：當檁條跨度大于4m 時，應在檁條跨中位置設置拉條。當檁條跨度大于6m 時，應在檁條跨度精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -學習好資料歡迎下載三分點處各設置一道拉條。3、舉出兩種常見的網殼結構的基本形式，并簡述其特點（6分）答：答：肋環(huán)形球面網殼：每個節(jié)點只匯交四根桿件，節(jié)點構造簡單。整體剛度差。適合于中、小跨度。施威德勒型球面網殼：在肋環(huán)形基礎上加

20、斜桿而組成。它大大提高了網殼的剛度，提高了抵抗非對稱荷載的能力。它適合于大、中跨度。四、計算題1、圖 示梯形屋架由q235 鋼材制作。已 知斜腹桿ab 所受拉力為150kn ，幾 何長度l=3400mm，桿 件采用2 l 50 x 5角鋼，其 截面面積a=9.6cm2，繞x， y 軸的回轉半徑分別為ix=1.53cm ， iy=2.38cm ，設計強度f=215n/mm2， =350 ，試確定在此條件下ab 桿是否能夠滿足要求。（15分）解：強度要求：156.3n/mm2f=215n/mm2 長細比要求：lox=2720mm loy=3400mm x=177.8 =350 y=142.8 =3

21、50 強度、剛度都滿足要求2、已 知一雙軸對稱焊接工字形簡支梁，其 腹板截面尺寸為1280mm x 10mm，翼 緣截面尺寸為340mm x 14mm，突緣支座加勁肋截面尺寸為 170mm x 16mm，計算出支座反力r=770kn（設計值），鋼材為q235 ，其強度設計值f=215n/mm2，驗算突緣支座加勁肋的整體穩(wěn)定性。（15分）精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -學習好資料歡迎下載解：計算支撐加勁肋整體穩(wěn)定性時，面積包括兩側各ywft23515范圍內腹板。對于本題僅右側15x

22、10=150mm范圍。此時： a=170 x16+150 x10=4220mm2，設水平對稱軸為x： ix=6.55x106mm4 ix=(ix/a)1/2=39.4mm x=l0/ix=32.5 t型截面屬c 類，查表得 0.887 n/( a)=205.7n/mm2f=215n/mm2所以整體穩(wěn)定滿足要求1、根據吊車梁所受荷載作用，對于吊車額定起重量 q 30t，跨度l 6m ，工作級別為ala5的吊車梁，可采用（加強上翼緣）的辦法，用來承受吊車的橫向水平力。當吊車額定起重量和吊車梁跨度再大時，常在吊車梁的上翼緣平面內設置（制動梁）或（制動桁架），用以承受橫向水平荷載。2、設 計吊車梁時，

23、對 于構造細部應盡可能選用疲勞強度高的連接型式，例 如吊車梁腹板與上翼緣的連接應采用（焊透的k形）焊縫。3、屋架上弦橫向水平支撐之間的距離不宜大于（60m ）。4、桁架弦桿在桁架平面外的計算長度應取（桿件側向支撐點）之間的距離。5、能承受壓力的系桿是（剛性）系桿，只能承受拉力而不能承受壓力的系桿是（柔性）系桿。6、普通鋼屋架的受壓桿件中，兩個側向固定點之間的墊板數不宜少于（2 ）個。7、在設置柱間支撐的開間，應同時設置（屋蓋橫向支撐），以構成幾何不變體系。1、 當采用壓型鋼板輕型屋面時， 屋面豎向均布活荷載的標準值(按水平投影面積計算)應取 （0 5knm2）；對受荷水平投影面積超過 60m2

24、的剛架結構，計算時采用的豎向均布活荷載標準值可?。?3kn m2）。2、梯形鋼屋架受壓桿件其合理截面形式，應使所選截面盡量滿足（等穩(wěn)定）的要求。3、梯形鋼屋架節(jié)點板的厚度，是根據（腹桿中的最大內力）來選定的。4、槽鋼檁條的每一端一般用下列哪一項連于預先焊在屋架上弦的短角鋼上（兩個普通螺栓 ）。5、屋架下弦縱向水平支撐一般布置在屋架的（下弦端節(jié)間）。6、當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側布置（拉桿）7、實腹式檁條可通過（檁托）與剛架斜梁連接。8、梯形屋架下弦桿常用截面形式是兩個（不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向上）。9、屋架設計中，積灰荷載應與（屋面活荷載和雪荷載兩者中的較大值）同時

25、考慮。1、為什么上弦桿采用不等邊角鋼短肢相并的t型截面為什么支座斜腹桿采用不等邊角鋼長肢相并的t型截面。（6分）答：為了使兩個主軸的回轉半徑與桿件在屋架平面內和平面外的計算長度相配合，而使兩個方向的長細比接近，以達到用料經濟、連接方便，且具有較大的承載能力和抗彎剛度。2、簡述單層門式剛架結構和鋼筋混凝土結構相比具有的特點（8分）答：(1)質量輕(2)工業(yè)化程度高，施工周期短(3)綜合經濟效益高(4)柱網布置比較靈活3、舉出兩種常見的網殼結構的基本形式，并簡述其特點（6分）答：肋環(huán)形球面網殼：每個節(jié)點只匯交四根桿件，節(jié)點構造簡單。整體剛度差。適合于中、小跨度。施威德勒型球面網殼：在肋環(huán)形基礎上加斜桿而組成。它大大提高了網殼的剛度，提高了抵抗非對稱荷載的能力。它適合于大、中跨度。四、計算題精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -學習好資料歡迎下載1、（ 15分）一實腹式軸心受壓柱，承受軸壓力3500kn（設計值），計算長度lox=10m ，loy=5m ，截面為焊接組合工字形，尺寸如圖所示，翼緣為剪切邊，鋼材為q