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钢结构设计练习题
一、填空题
1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（20 8），在雨水较多的地区取其中的较大值。
2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。
3、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。
4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈曲后）强度进行设计。
5、当实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）
6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3 ）倍螺栓直径。
)
7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。
8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm）。
9、拉条的作用是（防止檩条侧向变形和扭转并且提供x轴方向的中间支点）。
10、实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是（防止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性）。
11、屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是（）。
12、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的k形）焊缝。13、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。
14、屋盖支撑可以分为（上弦横向支撑）、（下弦横向支撑）、（下弦竖
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向支撑）、（垂直支撑）、（系杆）五类。
15、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置（垫板）。
16、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。
17、梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度Lox=（）L，在屋架平面外的计算长度Loy=（）L，其中L为杆件的几何长度。
18、吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即（吊车的竖向荷载P ），（横向水平荷载T）和（纵向水平荷载Tl）。
19、能承受压力的系杆是（刚性）系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是（柔性）系杆。
20、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l ≤6m，工作级别为Al～A5的吊车梁，可采用（加强上翼缘）的办法，
用来承受吊车的横向水平力。当吊车额定起重量和吊车梁跨度再大时，常在吊车梁的上翼缘平面内设置（制动梁）或（制动桁架），用以承受横向水平荷载。
21、设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用（焊透的k形）焊缝。;
22、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（60m ）。
23、桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取（杆件侧向支撑点）之间的距离。
24、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于（ 2 ）个。
二、选择题
1、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（ A ）的要求。
、
(A) 等稳定 (B) 等刚度 (C) 等强度 (D) 计算长度相等
2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。
(A) 垫板数不宜少于两个 (B) 垫板数不宜少于一个
(C) 垫板数不宜多于两个 (D) 可不设垫板
3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（）来选定的。
(A) 支座竖杆中的内力 (B) 下弦杆中的最大内力
(C) 上弦杆中的最大内力 (D) 腹杆中的最大内力
4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢（檩托）上（）。
…
(A) 一个普通螺栓 (B) 两个普通螺栓 (C) 安装焊缝
(D) 一个高强螺栓
5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取( )。
(A) L (B) (C) (D) 侧向支撑点间距
6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（）。
(A) 端竖杆处 (B) 下弦中间 (C) 下弦端节间 (D) 斜腹杆处
7、屋盖中设置的刚性系杆（）。
{
(A) 可以受压 (B) 只能受拉 (C) 可以受弯 (D) 可以受压和受弯
8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（）。
(A) 上弦横向支撑 (B) 下弦横向支撑 (C) 纵向支撑
(D) 垂直支撑
9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（）。
(A) 等肢角钢相连 (B) 不等肢角钢相连
(C) 不等肢角钢长肢相连 (D) 等肢角钢十字相连
10、屋架设计中，积灰荷载应与（）同时考虑。
—
(A)屋面活荷载 (B)雪荷载
(C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值 (D)屋面活荷载和雪荷载
11、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（），在雨水较多的地区取其中的较大值。
(A) 1／20—1／8 (B) 1／30—1／8 (C) 1／20—1／5 (D) 1／30—1／5
12、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（），以构成几何不变体系。
(A) 屋盖纵向支撑 (B) 屋盖横向支撑 (C) 刚性系杆
(D) 柔性系杆
13、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（）系杆。
]
(A) 刚性和柔性 (B) 刚性或柔性 (C) 刚性 (D) 柔性
14、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（）倍螺栓直径。
(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5
15、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（）。
(A)不等边角钢短边相连，短边尖向下 (B)不等边角钢短边相连，短边尖向上
(C)不等边角钢长边相连，长边尖向下 (D)等边角钢相连
16、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（）。
(A)10mm (B)20mm (C)30mm (D)40mm
,
17、屋架上弦杆为压杆，其承载能力由（）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（）确定。
(A)强度 (B)刚度 (C)整体稳定 (D)局部稳定
18、根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l ≤6m，工作级别为Al~A5的吊车梁，宜采用（）的办法，用来承受吊车的横向水平力。
(A) 加强上翼缘 (B) 加强下翼缘 (C) 设制动梁 (D) 设制动桁架
19、十字交叉形柱间支撑，采用单角钢且两杆在交叉；(A)(B)(C)(D)；
20、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架；(A)等肢角钢相连(B)不等肢角钢相连；(C)不等肢角钢长肢相连(D)等肢角钢十字相连；21、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（）；(A)12 0m(B)80m（C）60m(D)40；22、门式刚架的柱脚，
19、十字交叉形柱间支撑，采用单角钢且两杆在交叉点不中断，支撑两端节点中心间距（交叉点不作为节点）为L.,按拉杆设计时，支撑平面外的计算长度应为下列何项所示（）
(A) (B) (C) (D)
20、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（）。
。
(A) 等肢角钢相连 (B) 不等肢角钢相连
(C) 不等肢角钢长肢相连 (D) 等肢角钢十字相连
21、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于（）。
(A)120m (B) 80m （C）60m (D) 40m
22、门式刚架的柱脚，当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用（）柱脚
(A) 铰接 (B) 刚接 (C) 刚接或铰接
23、当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取（）；对受荷水平投影面积超过60m2的刚架结构，计算时采用的竖向均布活荷载标准值可取（）。
(A) 0．5kN／m2 (B) 0．4kN／m2 (C) 0．3kN／m2 (D) 0．2kN／m2 ~
24、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（）
(A) 拉杆 (B) 系杆 (C) 檩托 (D) 隅撑
25、当檩条跨度大于4m时，应在檩条间（）位置设置拉条。当檩条跨度大6m时，应在檩条跨度（）分点位置各设置一道拉条。
(A) 五分点 (B) 四分点 (C) 三分点 (D) 二分点
26、实腹式檩条可通过（）与刚架斜梁连接。
(A) 拉杆 (B) 系杆 (C) 檩托 (D) 隅撑
27、当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取（）；对受荷水平投影面积超过60m2的刚架结构，计算时采用的竖向均布活荷载标准值可取（）。
>
(A) 0．5kN／m2 (B) 0．4kN／m2 (C) 0．3kN／m2 (D) 0．2kN／m2
28、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（）的要求。
(A) 等稳定 (B) 等刚度
(C) 等强度 (D) 计算长度相等
29、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（）来选定的。
(A) 支座竖杆中的内力 (B) 下弦杆中的最大内力
(C) 上弦杆中的最大内力 (D) 腹杆中的最大内力
30、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢上（）。
·
(A) 一个普通螺栓 (B) 两个普通螺栓 (C) 安装焊缝
(D) 一个高强螺栓
31、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（）。
(A) 端竖杆处 (B) 下弦中间 (C) 下弦端节间 (D) 斜腹杆处
32、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（）
(A) 拉杆 (B) 系杆 (C) 檩托 (D) 隅撑
33、实腹式檩条可通过（）与刚架斜梁连接。
(A) 拉杆 (B) 系杆 (C) 檩托 (D) 隅撑
(
34、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个（）。
(A)不等边角钢短边相连，短边尖向下 (B)不等边角钢短边相连，短边尖向上
(C)不等边角钢长边相连，长边尖向下 (D)等边角钢相连
35、屋架设计中，积灰荷载应与（）同时考虑。
(A)屋面活荷载 (B)雪荷载
(C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值 (D)屋面活荷载和雪荷载
参考答案：
}
1、A
2、A
3、D
4、B
5、D
6、C
7、A 8、C
9、C
10、C
11、A
12、B
13、C
14、A，B
15、B
16、B
17、C，A
18、A
19、D
20、C
21、C
22、B
23、A，C
24、D
25、D,C
26、C
27、A、C
28、A
29、D
30、B
31、C
32、A33、C34、B35、C
三、问答题
1、试述屋面支撑的种类及作用。
答：种类：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆
作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性
2、保证屋盖结构的空间刚度和整体性
3、为受压弦杆提供侧向支撑点
4、承受和传递纵向水平力
5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性
2、试述空间杆系有限元法的基本假定。
答：(1)网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力；
(2)结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小变形理论。
3、举出两种常见的网架结构的基本形式，并简述其特点。（6分）答：平面桁架系网架：此类网架上下弦杆长度相等，上下弦杆与腹杆位于同一垂直平面内。一般情况下竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆夹角宜在40°－60°之间。
四角锥体系网架：四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定规律组成。网架上下弦平面均为方形网格，下弦节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽去一些弦杆和腹杆，可得到各种形式的四
角锥网架。
4、试述上弦横向水平支撑的作用及布置要求。（6分）
答：作用：承受山墙传来的风荷载等。
布置要求：上弦横向水平支撑的间距不宜超过60m。当房屋纵向长度较大时，应在房屋长度中间再加设置横向水平支撑。
5、简述轻型门式钢架结构中屋面檩条中的拉条布置原则（8分）答：当檩条跨度大于4m时，应在檩条跨中位置设置拉条。当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条。
6、
6、举出两种常见的网壳结构的基本形式，并简述其特点（6分）答：肋环形球面网壳：每个节点只汇交四根杆件，节点构造简单。整体刚度差。适合于中、小跨度。
施威德勒型球面网壳：在肋环形基础上加斜杆而组成。它大大提高了网壳的刚度，提高了抵抗非对称荷载的能力。它适合于大、中跨度
7、简述轻型门式钢架结构中支撑和刚性系杆的布置原则（8分）答：上弦横向水平支撑的间距不宜超过60m。当房屋纵向长度较大时，应在房屋长度中间再加设置横向水平支撑。布置在房屋两端或在温度缝区段的两端的第一柱间或第二柱间。
下弦横向水平支撑的布置。以下几种情况下都需设置下弦横向水平支撑：屋架跨度不小于18m时；屋架跨度小于18m，但屋架下弦设有悬挂吊车时；厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它振动设备时；山墙抗风柱支撑与屋架下弦时。下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。
下弦纵向水平支撑的布置。当房屋内设有中级工作制吊车或吨位较大的中、轻级工作制吊车时；房屋内设有大型振动设备时；屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；房屋较大、跨度较大、空间刚度要求较高时。
下弦纵向水平支撑应设置在屋架下弦端节间内，与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑体系。
垂直支撑布置。对于梯形物价和平行弦屋架，当屋架跨度不大于30m 时，应在屋架跨中和两端的竖杆平面内各布置一道竖向支撑；当屋架跨度大于30m时，在无天窗的情况下，应在屋架跨度l/3处竖杆平面内和屋架两端各布置一道竖向支撑，在有天窗时，竖向支撑可布置在天窗架下的屋架竖杆平面内。三角形屋架当跨度不大于18m时，应在屋架中间布置一道竖向支撑，当跨度大于18m时，应按具体情况布置两道竖向支撑。
刚性系杆布置。在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长的刚性系杆；当屋架横向支撑设在厂房两端或温度缝区段的第二开间
时，则在支承节点与第一榀屋架之间应设置刚性系杆；8、为何冷弯薄壁构件在其强度和稳定性计算公式中截；答：因为冷弯薄壁构件允许办件受压屈曲并利用其屈曲；9、简述D值法的计算步骤（6分）；答：(1)计算各柱侧移刚度D值；(2)计算各柱剪力；(3)计算各柱反弯点高度比；(4)计算各柱端弯矩；10、为什么上弦杆采用不等边角钢短肢相并的T型截；为什么支座斜腹杆采用不等边时，则在支承节点与第一榀屋架之间应设置刚性系杆。其余可采用柔性或刚性系杆。
8、为何冷弯薄壁构件在其强度和稳定性计算公式中截面特性以有效截面为准（6分）
答：因为冷弯薄壁构件允许办件受压屈曲并利用其屈曲后强度。因此，在其强度和稳定性计算公式中截面特性一般以有效截面为准。
9、简述D值法的计算步骤（6分）
答：(1)计算各柱侧移刚度D值
(2)计算各柱剪力
(3)计算各柱反弯点高度比
(4)计算各柱端弯矩
10、为什么上弦杆采用不等边角钢短肢相并的T型截面
为什么支座斜腹杆采用不等边角钢长肢相并的T型截面。（6分）答：为了使两个主轴的回转半径与杆件在屋架平面内和平面外的计算长度相配合，而使两个方向的长细比接近，以达到用料经济、连接方便，且具有较大的承载能力和抗弯刚度。
11、简述单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具有的特点（8分）答：(1)质量轻(2)工业化程度高（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活
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钢结构平台设计计算书 Prepared on 22 November 2020
哈尔滨工业大学（威海）土木工程钢结构课程设计计算书 姓名：田英鹏 学1 指导教师：钱宏亮 二零一五年七月 土木工程系
钢结构平台设计计算书 一、设计资料 某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m 2（平台板无开洞），台顶面标 高为 +，平台上均布荷载标准值为12kN/m 2，设计全钢工作平台。 二、结构形式 平面布置，主梁跨度9000mm ，次梁跨度6000mm ，次梁间距1500mm ，铺 板宽600mm ，长度1500mm ，铺板下设加劲肋，间距600mm 。共设8根柱。 图1 全钢平台结构布置图 三、铺板及其加劲肋设计与计算 1、铺板设计与计算 （1）铺板的设计 铺板采用mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，选用E43 型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ?=，钢材密度 33kg/mm 1085.7?=ρ。 （2）荷载计算 平台均布活荷载标准值： 212q m kN LK =
6mm 厚花纹钢板自重： 2D 0.46q m kN K = 恒荷载分项系数为，活荷载分项系数为。 均布荷载标准值： 2121246.0q m kN k =+= 均布荷载设计值： 235.174.1122.146.0q m kN k =?+?= （3）强度计算 花纹钢板0.25.26001500a b >==，取0.100α=，平台板单位宽度最大弯矩设计值为： （4）挠度计算 取520.110, 2.0610/E N mm β==? 设计满足强度和刚度要求。 2、加劲肋设计与计算 图2 加劲肋计算简图 （1）型号及尺寸选择 选用钢板尺寸680?—，钢材为Q235。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm ，每焊150mm 长 度后跳开50mm 。此连接构造满足铺板与加 劲肋作为整体计算的条件。加劲肋的计算截面为图所示的T 形截面，铺板计算宽度为15t=180mm ，跨度为。 （2）荷载计算 加劲肋自重: m kN 003768.05.7866.008.0=?? 均布荷载标准值： m kN k 51.7003768.06.05.12q =+?= 均布荷载设计值： m kN d 455.1003768.02.16.035.17q =?+?= （3）内力计算 简支梁跨中最大弯矩设计值 支座处最大剪力设计值
1.刚结构的特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火（钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小） 2. 钢结构应用范围：（技术角度）大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构 3.钢结构的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态 4.压应力是使构件失稳的原因 5.超静定梁或跨框架可以允出现许在受力最大的截面全面塑性，形成所谓塑性铰 6.索和拱配合使用，常称为杂交结构 7. 钢材的基本的性能：①较高的强度：屈服点fy抗拉强度fu 级较高②足够的变形能力：塑性和韧性性能好③良好的加工性能：具有良好的可焊性 8. 钢材三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率 9.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标 10.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性 11.碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（钢：C<2%；铸铁：C>2%） 12.反映钢材质量的主要力学指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能 13.有益元素：Mn、Si；有害元素：S、P、O、P 14.250?C附近有兰脆现象，260~320?C时有徐变现象 15.钢材的主要破坏形式：塑性破坏（延性破坏）脆性破坏（脆性断裂）损伤累积破坏疲劳破坏 16.A级钢不提供冲击韧性保证，B、C、D、E分别提供20?/0?、-20?、-40?的冲击韧性 17.选材考虑因素：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格 18.热轧H型钢：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）窄翼缘H型钢（HN） 19.钢梁：型钢梁、组合梁 20.荷载较大高度受限的梁，可考虑采用双腹板的箱型梁，有较大的抗扭刚度 21.承载能力极限状态计算内容：截面强度、构件的整体稳定、局部稳定 22.吊车梁应力循环次数n>50000时要进行疲劳验算 23.单跨简支梁中截面出现塑性铰，即发生强度破坏；超静定梁出现塑性铰后，仍能继续承载 24.单轴对称截面有实腹式和格构式 25.塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁 26.计算拉弯（压弯）时3种强度计算准则：边缘纤维屈服准则、全截面屈服准则、部分发展塑性准则 27.横梁对柱的约束作用取决于横梁的线刚度I0/L和柱的线刚度I/H的比值K0,即K0=I0H/IL 28.超出正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性能的局部破坏、影响正常使用或耐久性能的震动、影响正常使用或耐久性能的其他特定状态 29.连接的要求：足够的强度、刚度和延性 30.连接方法：焊接、铆接和普通螺栓连接、高强度螺栓连接 31. 常用焊接方法：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 32. 焊缝连接的优缺点：优点：省工省材、任何形状的构件均可直接连接、密封性好，刚度大缺点：材质劣化、残余应力、残余变形、一裂即坏、低温冷脆 33. 焊缝等级分三级：三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷 34. 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝 35. 施焊分类（位置）：俯焊（最好）、立焊、横焊和仰焊（最差） 36.角焊缝的焊脚尺寸h f应不小于1.5t^0.5,t为较厚焊件的厚度（mm）；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍 37. 残余应力对结构性能的影响：对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对压杆稳定的影响4、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响 38.高强度螺栓连接的性能等级：10.9级、8.8级
时，按式（3.3.7）计算正面角焊缝承担的内力'w f f e w N f h l β =∑。 图3.3.11受轴心力的盖板连接 式中 w l ∑为连接一侧正面角焊缝计算长度的总和；再由力（N-N’）计算侧面角焊缝的强度： ' w f f e w N N f h l τ - =≤ ∑（3.9） 式中 w l ∑——连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和。 2、承受斜向轴心力的角焊缝 图3.3.12所示受斜向轴心力的角焊缝连接，有两种计算方法。 图3.3.12斜向轴心力作用 （1）分力法 将N分解为垂直于焊缝长度的分力N X=N·sinθ，和沿焊缝长度的分力N y=N·cosθ，则： .sin.cos , f f e w e w N N h l h l θθ στ == ∑∑（3.3.9）代入公式（3.3.6）中进行计算： 2 2 f w f f f f σ τ β ?? +≤ ? ? ?? （2）合力法 不将N力分解，按下列方法导出的计算式直接进行计算：
将公式（3.3.9）的f σ和f τ代入公式（3.3.6）中： w f f ≤ w f f =≤ 令f θβ= w f f e w N f h l θβ≤∑ （3.3.10） 式中θ——作用力（或焊缝应力）与焊缝长度方向的夹角； f θβ——斜焊缝强度增大系数（或有效截面增大系数），其值介于1.0~1.22之间。 3、承受轴力的角钢端部连接 在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝一般采用两面侧焊，也可采用三面围焊，特殊情况也允许采用L 形围焊（图3.3.13）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。 对于三面围焊（图3.3.13b ）可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸h f3，求出正面角焊缝所分担的轴心力N 3。当腹杆为双角钢组成的T 形截面，且肢宽为b 时， 3320.7w f f f N h b f β=? （3.3.11） 由平衡条件（ 0M =∑）可得： 3 311()22 N N N b e N K N b -= -=- （3.3.12） 3 32222 N N Ne N K N b =-=- （3.3.13） 式中 N 1、N 2——支钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力； e ——角钢的形心距； K 1、K 2——角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，可按表 3.3.1查用；也可近似取 1221,33 K K ==。
目录1.
1. 设计内容与设计参数 1.1 设计内容 图所示钢平台，其结构平面布置图如图，按照任务要求，本人设计内容为边次梁LL-1、中间主梁L-2和中柱Z4，并设计主次梁螺栓连接。 图 钢平台 图 钢平台结构平面布置图 L-1 L-1 L-1 L-1 Z1 Z3 Z1 Z1 Z2 Z4 Z3 Z2 L-2 L-2L L -1 L L -2 L L -2 L L -3 L L -2 L L -2L L -1 L L -1 L L -2 L L -2 L L -3 L L -2 L L -2 L L -1 ①12 B 06 33②12 B 06 33 改 ② ① ① ① ②
1.2 设计参数 钢材Q235-B ，焊条E43型，螺栓C 级。柱和次梁采用型钢，主梁采用焊接钢板梁，梁均按两端铰接设计，节点连接为螺栓连接，主、次梁计算跨度分别为和，次梁间距3m 和，次梁上翼缘与楼板焊牢，柱按轴心受压构件设计，计算长度6m ，楼面恒载与活荷载标准值分别为和6kN/m 2。 1.3 次梁LL-1设计 1.4 荷载汇集与计算简图 恒载标准值（楼面传来的恒载和次梁自重） 10.12 1.5 4.50.127.27.614/l k k g s g l kN m =+=?+?= 活载标准值（楼面传来的活载） 1 1.569.00/l k k q s q kN m ==?= 总荷载标准值 7.614916.61/l l lk k k p g q kN m =+=+= 总荷载设计值 1.2 1.3 1.27.614 1.3920.84/l k k p g q kN m =+=?+?= 跨中弯矩与支座剪力设计值 22/820.847.2/8135.0l l M p l kN m ==?=? /220.847.2/275.0l l V p l kN ==?= 计算简图及内力如图 图 次梁计算简图与内力图
一、判断题 1.高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，以垂直荷载作用为主。（×） 2.在构件发生断裂破坏前，有明显的先兆是脆性破坏的典型特征。（×） 3.在焊缝设计时要尽量避免采用俯焊，因为其工艺难以操作，焊缝质量也差。（×） 4.普通螺栓连接受剪时，限制端距e≥2d, 是为了避免钢板被剪切破坏。（√） 5.在对接焊缝的应力计算时，焊缝中最大应力或者折算应力不能超过焊缝的强度设计值。（√） 二、单项选择题 1．大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（ B ） A．密闭性好 B．自重轻 C．制造工厂化 D．便于拆装 2．钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（ B ） A．冷弯试验B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验D．疲劳试验 3．钢号Q345A中的345表示钢材的（ C ） A．fp值 B．fu值 C．fy值 D．fvy值 4．现行钢结构设计规范所采用的结构设计方法是下列哪种（ C ） A．半概率、半经验的极限状态设计法； B．容许应力法； C．以概率理论为基础的极限状态设计法； D．全概率设计法。 5．下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？（ C ） Ⅰ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值； Ⅱ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值； Ⅲ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值； Ⅳ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。 A．Ⅰ、Ⅲ B. Ⅱ、Ⅲ C. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅱ、Ⅳ 6．产生纵向焊接残余应力的主要原因是（ D ）。 A．冷却速度太快 B．焊接各纤维能自由变形 C．钢材弹性模量太大，使构件刚度很大 D．施焊时焊件上出现冷塑和热塑区 7．为了提高梁的整体稳定性，下列哪项是最经济有效的办法。（ B ） A．增大截面 B．增加侧向支撑点，减少 C．设置横向加劲肋 D．改变荷载作用的位置
浙江大学宁波理工学 2013-2014学年第II学期《钢结构设计原理》 开课分院：土木建筑工程分院 课程设计名称：L=9.6/l=7.2钢平台设计 学生姓名：潘丽东3110621100 指导教师：王建新 完成日期：2014-5-30
目录 1.设计内容与设计参数...........................................................................................................- 1 - 1.1设计内容...................................................................................................................- 1 - 1.2设计参数...................................................................................................................- 2 - 2.次梁LL-1设计 ......................................................................................................................- 2 - 2.1荷载汇集与计算简图...............................................................................................- 2 - 2.2梁截面选择...............................................................................................................- 3 - 2.3截面复核...................................................................................................................- 3 - 3.主梁L-1设计........................................................................................................................- 3 - 3.1荷载汇集与计算简图...............................................................................................- 3 - 3.2截面选择...................................................................................................................- 6 - 3.3强度及挠度验算.......................................................................................................- 6 - 3.4整体稳定验算...........................................................................................................- 8 - 3.5加劲肋设置与局部稳定验算...................................................................................- 8 - 4.柱Z3设计.......................................................................................................................... - 10 - 4.1荷载汇集与计算简图............................................................................................ - 10 - 4.2截面选择................................................................................................................ - 10 - 4.3强度、刚度与整体稳定验算................................................................................ - 11 - 4.4局部稳定验算........................................................................................................ - 11 - 5.主次梁螺栓连接计算与节点图........................................................................................ - 11 - 5.1确定节点荷载与螺栓布置.................................................................................... - 11 - 5.2螺栓连接验算........................................................................................................ - 13 -1.
1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1／20—1／8），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、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。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲，），并利用其（屈曲后强度）强度进行设计。 5、当实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） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（ 2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（3）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm ）。 1、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。 2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（垫板数不宜少于两个）。 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（腹杆中的最大内力）来选定的。 4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢檩托上（两个普通螺栓）。 5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取( 侧向支撑点间距)。 6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（下弦端节间）。 7、屋盖中设置的刚性系杆（可以受压）。 8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（ C 纵向支撑）。 9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（C不等肢角钢长肢相连）。 10、屋架设计中，积灰荷载应与（屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值）同时考虑。 1、试述屋面支撑的种类及作用。（8分） 答：种类：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆 作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性2、保证屋盖结构的空间刚度和整体性3、为受压弦杆提供侧向支撑点4、承受和传递纵向水平力5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性 2、试述空间杆系有限元法的基本假定。（6分） 答：(1)网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力； (2)结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小变形理论。 3、举出两种常见的网架结构的基本形式，并简述其特点。（6分） 答：平面桁架系网架：此类网架上下弦杆长度相等，上下弦杆与腹杆位于同一垂直平面内。一般情况下竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆夹角宜在40°－60°之间。 四角锥体系网架：四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定规律组成。网架上下弦平面均为方形网格，下弦节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽去一些弦杆和腹杆，可得到各种形式的四角锥网架。 四、作图题（10分） 1、完成下列梁柱铰接和刚接连接
钢结构设计题库 一、选择题 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（C ）A 碳磷硅 B 硫磷锰 C 硫氧氮 D 碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（B ）A 不变 B 降低 C 升高 D 稍有提高，但变化不大 3、长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是（B ） A 弯曲 B 扭曲 C 弯扭屈曲 D 斜平面屈曲 4、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（C ） A 栓杆的预应力 B 栓杆的抗剪能力 C 被连接板件间的摩擦力 D 栓杆被连接板件间的挤压力 5、体现钢材塑性性能的指标是（C ）A 屈服点 B 强屈比 C 延伸率 D 抗拉强度 6、下列有关残余应力对压杆稳定承载力的影响，描述正确的是（A ）A 残余应力使柱子提前进入了塑性状态，降低了轴压柱的稳定承载力B 残余应力对强轴和弱轴的影响程度一样 C 翼缘两端为残余拉应力时压杆稳定承载力小于翼缘两端为残余压应力的情况 D 残余应力的分布形式对压杆的稳定承载力无影响7、下列梁不必验算整体稳定的是（D ）A 焊接工字形截面 B 箱形截面梁 C 型钢梁 D 有刚性铺板的梁 8、轴心受压柱的柱脚，底板厚度的计算依据是底板的（C ） A 抗压工作 B 抗拉工作 C 抗弯工作 D 抗剪工作 9、同类钢种的钢板，厚度越大（A ）A 强度越低 B 塑性越好 C 韧性越好 D 内部构造缺陷越少 10、验算组合梁刚度时，荷载通常取（A ）A 标准值 B 设计值 C 组合值 D 最大值 11、在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（B ） A 60f h B40f h C80f h D120f h 12、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（C ）
西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷学期：2020年秋季 课程名称【编号】：钢结构设计【0759】 A卷考试类别:大作业满分：100分 一、填空题（3分/题，共15分） 1、钢结构目前采用的设计方法是以概率为基础的极限状态设计方法。 2、在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为折算应力。 3、承受轴心力的板件用斜向的对接焊缝对接，焊缝轴线方向与作用力方向的 夹角符合tgθ≤ 1.5时，其强度可不计算。 4、对于单轴对称的轴心受压构件，绕对称轴屈曲时，由于截面重心与弯曲中心不重合， 将发生弯扭屈曲现象。 5、在不改变梁的截面规格、荷载作用形式和位置的前提下，提高梁整体稳定性的最有效措施是增加侧向支承点或减小侧向支承点间距。 二、选择题（3分/题，共30分） 1、钢结构更适合于建造大跨度结构，是因为（C）。 A、钢材具有良好的耐热性 B、钢材具有良好的焊接性 C、钢结构自重轻而承载力高 D、钢结构的实际受力性能和力学计算最符合 2、北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?( D) A．Q345A B．Q345B C．Q345C D．Q345E 3、钢材经过冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）所产生的冷作硬化（应变硬化）后，其（D）基本保持不变。 A、抗拉强度和屈服强度 B、塑性 C、韧性 D、弹性模量 4、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（C）型焊条。 A、E50 B、E45 C、E43 D、E55 5、下列关于焊缝的描述，其中错误的是（D）。 A、在钢板厚度大于4mm的承受静力荷载的对接连接中，应从板的一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜坡，以减少应力集中 B、当对接正焊缝的强度低于焊件强度时，为提高连接的承载力，可改用斜焊缝 C、在钢结构设计中，当板件较厚而受力较小时，可采用部分焊透的对接焊缝 D、当对接焊缝的质量等级为一级或二级时，必须在外观检查的基础上再做无损检测，检测比例为焊缝长度的1/5 6、图示连接，角焊缝的最大计算长度为（D）。 A.60h f B.40h f C.8h f D.无构造限制 7、螺栓承压承载力设计值 b c b c f t d N∑ = 计算公式中的∑t是指（C）。 A、被连接的所有板件厚度之和 B、被连接的所有板件厚度的平均值 C、在一受力方向承压板件厚度之和的较小值 D、在一受力方向承压板件厚度之和的较大值 8、缀条式轴压柱的斜缀条可按轴心压杆设计，但钢材的强度要乘以折减系数以考虑（C）。 A、剪力的影响 B、杆件的焊接缺陷的影响 C、单面连接偏心的影响 D、节点构造不对中的影响 9、当梁整体稳定系数6.0 > b ?时，用 b ?'代替 b ?主要是因为（B）。 A、梁的局部稳定有影响 B、梁已进入弹塑性阶段 C、梁发生了弯扭变形 D、梁的强度降低了 10、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（C）。 A、构件实际剪力设计值 B、由公式 235 / 85y f Af V= 计算的剪力 C、构件实际剪力设计值和由公式 235 / 85y f Af V= 计算的剪力两者中之较大值 D、计算值 三、计算题（共55分） 1、如图所示，角钢与柱用角焊缝连接，焊脚尺寸h f=10mm，钢材为Q345，2 / 200mm N f w f = 焊条E50型，手工焊。试计算焊缝所能承受的最大静力荷载设计值F。（10分）(提示:不需要考虑荷载的偏心，焊缝的受力为竖向集中力) - 1 -
模拟题 试卷一 一、填空题（每空2分，共计20分） 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（1/20~1/8 ），在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（屋盖横向支撑），以构成几何不变体系。 3、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。 4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（受压屈曲），并利用其（屈服后强度）强度进行设计。 5、当实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） 6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（2 ）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（ 3 ）倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（双向受弯）构件设计计算。 8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（20mm ）。 二、选择题（每题2分，共计20分） 1、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（A ）的要求。 (A) 等稳定(B) 等刚度(C) 等强度(D) 计算长度相等 2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（ A ）。 (A) 垫板数不宜少于两个(B) 垫板数不宜少于一个 (C) 垫板数不宜多于两个(D) 可不设垫板 3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（D ）来选定的。 (A) 支座竖杆中的内力(B) 下弦杆中的最大内力 (C) 上弦杆中的最大内力(D) 腹杆中的最大内力 4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢（檩托）上（ B ）。 (A) 一个普通螺栓(B) 两个普通螺栓(C) 安装焊缝(D) 一个高强螺栓 5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取(D )。 (A) L (B) 0.8L (C) 0.9L (D) 侧向支撑点间距 6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（ C ）。 (A) 端竖杆处(B) 下弦中间(C) 下弦端节间(D) 斜腹杆处 7、屋盖中设置的刚性系杆（ A ）。 (A) 可以受压(B) 只能受拉(C) 可以受弯(D) 可以受压和受弯 8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较 大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（C ）。 (A) 上弦横向支撑(B) 下弦横向支撑(C) 纵向支撑(D) 垂直支撑 9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（C ）。 (A) 等肢角钢相连(B) 不等肢角钢相连 (C) 不等肢角钢长肢相连(D) 等肢角钢十字相连 10、屋架设计中，积灰荷载应与（ C ）同时考虑。 (A)屋面活荷载(B)雪荷载 (C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载 三、问答题（共计20分）
钢结构设计练习题及答案 1～5题条件：为增加使用面积，在现有一个单层单跨建筑内加建一个全钢结构夹层，该夹层与原建筑结构脱开，可不考虑抗震设防。新加夹层结构选用钢材为Q235B ，焊接使用 E43型焊条。楼板为SP10D 板型，面层做法20mm 厚，SP 板板端预埋件与次梁焊接。荷载标准值：永久荷载为2.5kN/m 2（包括SP10D 板自重、板缝灌缝及楼面面层做法），可变荷载为4.0 kN/m 2。夹层平台结构如图所示。 立柱：H228x220x8x14 焊接H 型钢 A=77.6×102mm 2 I x =7585.9×104mm 4,i x =98.9mm I y =2485.4×104mm 4,i y =56.6mm 主梁：H900x300x8x16 焊接H 型钢 I x =231147.6×104mm 4W nx =5136.6×103mm 3 A=165.44×102mm 2主梁自重标准值g=1.56kN/m a) 柱网平面布置立柱 次梁 主梁 1 2 H900x300x8x16 H300x150x4.5x6 次梁：H300x150x4.5x6 焊接H 型钢 I x =4785.96×104mm 4W nx =319.06×103mm 3 A=30.96×102mm 2次梁自重标准值0.243kN/m M16高强度螺栓加劲肋 -868x90x63030 40 6 n 个 b) 主次梁连接 1. 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为m kN 8.25（不包括次梁自重）。试问， 强度计算时，次梁的弯曲应力值？（20分） 解：考虑次梁自重后的均布荷载设计值： 25.8+1.2×0.243=26.09kN ／m 次梁跨中弯矩设计值： M =04.665.409.268 1 8122=??=ql kN ·m 根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003第4.1.1条； 4.1.1在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其 抗弯强度应按下列规定计算： ny y y nx x x W M W M γγ+ ≤f (4.1.1) 式中 M x 、M y —同一截面处绕x 轴和y 轴的弯矩(对工字形截面：x 轴为强轴，y 轴 为弱轴)： W nx 、W ny —对x 轴和y 轴的净截面模量；γx 、γy —截面塑性发展系数；对工字形截面， γx =1.05，γy =1.20：对箱形截面，γx =γy =1.05；对其他截面．可按表5.2.1采用； f —钢材的抗弯强度设计值。 当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13y f 235/ 而不超15 y f 235/时， 应取γx =1.0。f y 为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取γx =γy =1.0。 受压翼缘的宽厚比小于13；承受静力荷载 γx =1.05 1.19710 06.31905.11004.6636=???=nx x W M γN/mm 2
目录 一．设计说明 1.本设计为某车间工作平台 2.结构平面布置图如下，间距4m，5跨，共20m，跨度3m，4跨，共12m 3.梁上铺100mm厚的钢筋混凝土预制板和30mm素混凝土面层。 永久荷载为：5KN/mm2，可变荷载为：10KN/m2 荷载分项系数：永久荷载，可变荷载 二．计算书正文 第一节平台铺板设计 依题意并综合分析比较，平台钢结构平面布置如上图，主梁计算跨度为 6m，次梁计算跨度为3m，次梁与主梁采用平接方式连接。 铺板自重为：*20+*24=m2 铺板承受的荷载标准值为：q k=+10=m2 铺板承受荷载设计值：q=*+10*=m2 第二节平台次梁计算 跨中截面选择 查《荷载规范》钢筋混凝土自重按25KN/mm3，素混凝土按24KN/mm3，则 因此取：r q=，r G=; 次梁承受恒荷载包括铺板自重标准值为（暂不考虑次梁自重）：1p=*=m 活荷载标准值：p2=10*=12KN/m 次梁跨中最大弯矩设计值：M ax M=ql2/8=*5*5/8=·m
需要的净截面模量为：W=f r x max M =（*215）=225cm3 初步拟定次梁采用工字型I20a ，A=，X W =237cm2，2370x =I cm 4， cm 2.17x x =S I ，自重m 次梁的抗弯强度验算 考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值：M ax M =8 1*[+*10]*5*5=·m nx w x r W M =4 310*237*05.110*51.69-=mm2<215N/mm2（满足） 抗剪强度验算 次梁最大剪力设计值为：5*]2.1*10*0279.0264.16[*2 12ql max +==V = w x max t I S V =τ=13.2410*17210*41.53 =N/mm2 0759《钢结构设计》 一 1.指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 2.用高强度钢制造的，或者需要施以较大预紧力的螺栓，皆可称为高强度螺栓。 3.消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。机械加工和强化工艺都能引起残余应力。 4.当M比较小时，构件仅仅在M作用平面内弯曲，当M增大到某一值时，突然发生侧向弯曲，同时有扭转发生，结构丧失继续承载的能力，这种现象称为整体失稳。 二 1.钢结构厂房、仓库、超市、体育场馆、大型展厅、收费站、楼房加层、多层钢结构办公楼房、多高层钢结构建筑等。 2.焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求；二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外，还需用超声波或射线探伤20％焊缝，达到B级检验Ⅲ级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100％探伤，达到B级检验Ⅱ级合格要求。 3.普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。 4. 钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点，提高侧向抗弯刚度，提高抗扭刚度，增加支座约束，降低荷载位置。 三 1. 《刚结构课程设计》 平面尺寸： 1.总体设计 ①确定结构布置方案及结构布置形式 通过收集资料，综合分析，主梁采用一跨;次梁采用两跨。 主梁计算跨度8.2m，次梁计算跨度4.45m。主次梁连接采用等高焊接，主梁与柱采用高强度螺栓连接。 ②平台结构的平面布置及柱、主梁和次梁的平面位置。 ③平面布置的理由 根据主次梁的经济跨度和平台结构的安全性，采用如上布置方式。 2.平台次梁设计 平台次梁与主梁铰接连接，安单跨简支梁计算梁的内力分布。计算简 图如右图所示，去中间次梁进行计算。 ①次梁内力计算（暂不考虑次梁自重） 恒荷载标准值为 活荷载标准值为 则次梁跨中最大弯矩设计值为: ②次梁的截面选择（） 由抗弯条件的次梁所需的净截面抵抗矩： 初步拟定次梁采用工字钢型号为，截面参数： ③次梁截面强度验算 （1）抗弯强度验算 考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值为： 作用于次梁上的荷载为静力荷载，考虑截面塑性发展系数 得截面最大应力为： 满足要求。 （2）抗剪强度验算 次梁最大剪力设计值为： 截面最大剪应力为： 满足要求。 ④次梁整体稳定性验算 次梁的受压翼缘与铺板牢固连接，不会出现整体失稳破坏，因此次梁整体稳定性不必验算。 5)次梁的刚度验算 次梁的跨中最大挠度 次梁允许挠度： 因此刚度满足。 3平台主梁的设计 次梁以集中力的方式传给主梁，次梁中心间距为1.025m，主梁的跨度为8.2m. 主梁的计算简图如下图所示。 1）主梁的内力计算（暂不考虑自重） 恒荷载标准值： 活荷载标准值： 由荷载设计值计算主梁与支座反力： 则跨中最大弯矩设计值为： 主梁最大剪力设计值： 2)主梁截面选择 (1)确定主梁截面高度 最小高度由主梁刚度要求决定，即当平台主梁相对容许挠度时，由Q345焊接工字钢板梁 经济高度以下经验公式计算 或 综上考虑，取腹板高度 (2)确定腹板厚度 钢结构的特点： 1.钢材强度高、塑性和韧性好 2.钢结构的重量轻 3.材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4.钢结构制作简便，施工工期短 5.钢结构密闭性好 6.钢结构耐腐蚀性差 7.钢材耐热但不耐火 8.钢结构可能发生脆性断裂 钢结构的破坏形式 钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性，但一般也存在发生塑性破坏的可能，在一定条件下，也具有脆性破坏的可能。 塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu 后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。 构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。 脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，常是断裂的发源地。破坏前没有任 何预兆，破坏时突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性破坏。 在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。 低碳钢的应力应变曲线： 1.弹性阶段：OA 段：纯弹性阶段εσE = A 点对应应力：p σ（比例极限） AB 段：有一定的塑性变形，但整个OB 段卸载时0=ε B 点对应应力：e σ（弹性极限） 2.屈服阶段：应力与应变不在呈正比关系，应变增加很快，应力应变曲线呈锯齿波动，出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳定，设计中以下屈服点为依据。 3.强化阶段：随荷载的增大，应力缓慢增大，但应变增加较快。当超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升，至曲线最高处，这点应力fu 称为抗拉强度或极限强度。 4.颈缩阶段：截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑像变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F 点试件断裂。 疲劳破坏：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数，而和钢材的静力强度无明显关系。 钢结构的连接方法：焊接连接：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，焊缝处薄。弱铆钉连接：塑性和韧性极好，质量容易检查和保证，费材又费工。螺栓连接：操作简单便于拆卸。 焊接连接的优点：1.焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2.不削弱截面，节省材料3.连接的密闭性好，结构的刚度大4.可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。 缺点：1.焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3.焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也比较突出。 焊接连接通常采用的方法为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体保护焊。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端打而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但临界塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均与现象渐趋缓和。 焊脚不能过小：否则焊接时产生的热量较小，而焊件厚度较大，致使施焊是冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂。 焊脚不能过大：1.较薄焊件容易烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件容易出现翘曲变形 计算长度不能过小：1.焊件的局部加热严重，焊缝起灭狐所引起的缺陷相距较近，及可能的其他缺陷使焊缝不够可西南大学网络与继续教育学院0759《钢结构设计》大作业答案
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