钢结构作业2019
钢结构课程作业
课程名称：钢结构
教学目标：本课程土木工程专业的一门重要的学科基础课。通过本课程的教学，使学
生系统地掌握钢结构的基本理论和知识，在钢材性能、构件连接和基本构件设计等方面受到基本的训练，掌握钢结构的特点，了解钢结构的发展，培养对钢结构的兴趣为钢结构房屋课程的学习打下理论基础。
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课程自学要求及作业：
第一章 绪论
自学重点：
1、掌握钢结构的特点与应用范围。
2、理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用。
3、了解钢结构在我国的发展趋势。
作业题：
一、单项选择题
1.我国自行设计的第一座公铁两用桥为
A.杭州钱塘江大桥
B. 武汉长江大桥
C.南京长江大桥
D.大渡河铁索桥
2.钢结构广泛应用于铁路桥梁，主要应用其哪一特点
A.轻质高强
B. 塑性好
C.耐热性好
D.韧性好
3.钢结构与混凝土结构相比更适合建高层大跨结构房屋，主要是因为
A.钢结构自重大，承载力高
B. 钢结构自重轻，承载力高
C. 钢结构自重大，承载力低
D. 钢结构自重轻，承载力低
4.结构承载力极限状态表达式中，Ψci ：第i 个可变荷载的组合系数，它的取值范围为，
A. Ψci >1
B. 0<Ψci <1
C. Ψci =1
D.Ψci <0 5.按现行钢结构设计规范规定的设计法，结构是
A.绝对可靠的
B. 绝对不可靠
C. 存在一定风险
D. 具有相同可靠指标的
6.结构可靠度概念中，所谓规定的时间是指
A.设计使用年限内
B. 使用寿命中
C. 某一段时间内
D. 任意时间
7.现行钢结构规范规定，当结构的表面长期受辐射达 度以上，应采用有效的防护
措施。
A.150 ℃
B. 200℃
C.100℃
D. 250℃
8.钢结构常用于可拆卸，可移动的结构主要是因为
A. 韧性好
B. 塑性好
C.耐热性好
D. 制造工厂化，施工装配化 f
d
Qik n i ci k Q Q Gk G Qi ≤++∑=)(2110σψγσγσγγ
9.下列不属于钢结构发展方向的有
A.高效能钢材的发展和应用
B. 大跨度结构的应用
C.多层房屋结构
D.钢结构设计理论的研究
10.低温时，钢材性能改变明显的是
A.塑性、韧性
B. 耐腐蚀性
C.防火性
D.各向同性
二、填空题
11.钢结构的实际受力情况和力学计算结果很符合，这主要是因为钢材的特点。
12.钢结构广泛应用于高压容器，主要是因为特点。
13.钢材需要定期维护才能保证其耐久性，主要是应为钢材的特点。
14.钢材达到温度600℃时，强度会降到零，此性能称为钢材的。
15.门式刚架结构近年来得到广泛应用，这主要是因为钢结构的特点。
16.现行钢结构设计法中规定的极限状态有两种，分别为和。
17.钢结构设计要求可靠指标β取，并允许上浮0.25。
18.结构的极限状态方程为。
19.可靠性概念中规定的条件是指。
20. 、等组合结构可以充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点，必将得到广泛应用。
三、简答题
21.何谓结构的可靠度？
22.何谓结构的极限状态？
23.何谓高效能钢材？
24.写出承载力极限状态的设计表达式?
25.钢结构的特点？
第二章钢结构的材料
自学重点：
1、了解钢结构的两种破坏形式。
2、掌握结构用钢材的主要性能及主要机械性能指标。
3、掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法。
4、掌握影响钢材性能的主要因素。
5、了解结构用钢材的种类、牌号和规格。
6、了解钢材选择的依据，做到正确选择钢材。
作业题：
一、单项选择题
1. 钢材的_____是反映承载作用下性能的指标。
A 韧性
B 塑性
C 强度
D 伸长率
2. 承重结构所用钢材应保证的基本力学性能内容是？
A 抗拉强度碳含量冷弯性能
B 抗拉轻度屈服强度伸长率
C 抗拉强度伸长率冷弯性能
D 屈服强度韧性性能伸长率
3. 在碳素钢结构中，A,B,C,D四个质量等级中___钢冲击韧性不作要求？
A A等级
B B等级
C C等级
D D等级
4. 在___温度，钢材的抗拉强度提高塑性下降，呈脆性。
A 150℃
B 200℃
C 250℃
D 600℃
5. 某厂房为承受静力荷载的焊接钢屋架，在常温环境（20℃）下工作，下列说法不正
确的为___ 。
A 可选Q345钢
B 可选Q235钢
C 应有冲击韧性保证D应有三项基本性能保证
6. 建筑结构钢材，按含碳量划分应属于___
A 各种含碳量的钢材
B 高碳钢
C 低碳钢
D 中碳钢
7. 在钢材的化学成分中，下列____元素会使钢材转向冷脆
A S P
B S P O N
C S O
D P N
8．当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性
A．下降 B．升高C．不变Ｄ．升高不多
9．以下关于钢材规格的叙述，下列说法不正确．
A．热轧钢板－300×20×9000代表钢板厚20mm，宽300mm，长9m．
B．角钢∟110×100×12代表不等边角钢，长肢160mm，短肢宽100mm，肢厚12mm C．Ⅰ30b，代表普通Ⅰ字型钢高度300mm，字母b表示Ⅰ字钢翼缘宽度类型
Ｄ．角钢∟110×10代表等边角钢，肢宽110mm，肢厚10mm
10．为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据等综合因素考虑，选择合适的钢材牌号和材性
A．结构形式，应力状态，钢材厚度和工作温度
B．荷载特征，连接方法，计算方法，工作环境及重要性
C．重要性荷载特征，结构形式，应力状态，连接方法，钢材厚度和工作环境
Ｄ．重要性，跨度大小，连接方法，工作环境和加工方法
11．钢材经冷加工产生应变硬化后，其基本保持不变。
A.抗拉强度和屈服强度
B.塑性
C.韧性 D弹性模量
12．对钢结构构件进行强度计算时，为了力求分析的简便，经常采用模型作为假设。
A.理想弹性体
B.理想塑性体
C. 理想弹塑性
D. 理想塑弹性
13．伸长率是衡量塑性的指标，对同一钢材试验δ5和δ10的关系为
A.δ5>δ10
B.δ5=δ10
C.δ5<δ10
D.不确定
二．填空题
14．条件屈服强度是以卸载后残余应变力所对应的应力。
15．是用来衡量钢材的安全储备。
16．钢材的两种破坏形式为和。
17．伸长率越大，表明钢材的塑性越。
18．随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为。
19．钢材中常见的治金缺陷有。
20．钢材一次拉伸时获得的力学性能指标有 .
21．冷弯试验是衡量钢材的综合性能分析。
22．冷弯时将试件在冷弯试验机上弯曲成 ,检查弯曲处外表侧重。
23．我国规范规定，当构件所受应力变化循环次数为时应进行疲劳强度计算。
24．Q235BF代表
25．HN100×50×5×7代表
三、简答题
26.钢材的性能指标有哪些？
27.影响钢材的性能的主要因素有哪些？
第三章钢结构的连接
自学重点：
1、了解钢结构连接的种类及各自的特点。
2、了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算方法及构造要求。
3、了解焊接应力及焊接变形产生的原因及对结构性能产生的影响。
4、了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算方法及构造要求。
作业题：
一、选择题
１.钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度匹配，通常在被连接构件选用Ｑ２３５时，焊条选用（）
Ａ.Ｅ４３Ｂ.Ｅ５０Ｃ.Ｅ５５Ｄ.三种均可
２.在满足强度的条件下，图示①号和②号焊缝合理的ｈ
ｆ
应分别为（）
Ａ.４ｍｍ，４ｍｍＢ.６ｍｍ，８ｍｍ
Ｃ.８ｍｍ，８ｍｍＤ.６ｍｍ，６ｍｍ
３.在焊接施工过程中，下列哪种焊缝最难施焊，而且焊缝质量最难以控制（）
Ａ.平焊Ｂ.横焊Ｃ.仰焊Ｄ.立焊
４.在对接焊缝中经常使用引弧焊，目的是（）
Ａ.消除起落弧在焊口处的缺陷Ｂ.对被连接构件起到补强作用
Ｃ.减小焊接残余变形Ｄ.防止熔化的焊剂滴落，保证质量
５.在焊接施工过程中，应该采取措施尽量减小残余应力和残余变形的发生，下列哪一项措施是错误的？
Ａ.直焊缝的分段焊接Ｂ.焊件的预热处理
Ｃ.焊接后进行退火处理Ｄ.加强板边约束，阻止被焊接板件变形的发生
６.当沿受力方向的连接长度ｌ１>１５ｄ０时（ｄ０为孔径），螺栓的抗剪和承压承载力设计值应予以降低以防止（）
Ａ.中部螺栓提前破坏Ｂ.端部螺栓提前破坏
Ｃ.螺栓受弯破坏Ｄ.螺栓连接的变形过大
７.在直接承受动力荷载作用下的情况下，采用（）连接方式最合适。
Ａ.角焊缝Ｂ.普通螺栓Ｃ.对接焊缝Ｄ.高强螺栓
８.在高强螺栓抗拉连接中，采用摩擦型高强螺栓与采用承压型高强螺栓的抗拉承载力的关系为（）
Ａ.相等Ｂ.前者大于后者Ｃ.前者小于后者Ｄ.无法确定
９.摩擦型高强螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力将（）
Ａ.提高Ｂ.降低Ｃ.按普通螺栓计算
Ｄ.按承压型高强螺栓计算
１０.承压型高强螺栓可用于（）
Ａ.直接承受动力荷载Ｂ.承受反复荷载作用结构的连接
Ｃ.高层建筑的重要构件Ｄ.承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接１１.摩擦型高强螺栓连接与承压型高强螺栓连接的主要区别是（）
Ａ.摩擦面处理不用Ｂ.材料不用Ｃ.预拉力不同
Ｄ.设计计算不同
１２.一个普通螺栓在抗剪连接中的承载力是（）
Ａ.螺栓的抗剪承载力Ｂ.被连接构件的承压承载力
Ｃ.Ａ、Ｂ中的较大值Ｄ. Ａ、Ｂ中的较小值
１３.确定下图中的受剪面数（）
Ａ.１Ｂ.２Ｃ.３Ｄ.４
１４.钢结构在搭接连接中，搭接的长度不得小于焊件较小厚度的（）
Ａ.４倍，并不得小于２０ｍｍＢ.５倍，并不得小于２５ｍｍ
Ｃ.６倍，并不得小于３０ｍｍＤ.８倍，并不得小于４０ｍｍ
１５.摩擦型高强螺栓所受拉力应低于其预拉力的（）
Ａ.１.０倍Ｂ.０.５倍Ｃ.０.８倍Ｄ.０.７倍
二、填空
１.钢结构的连接方法可分为、、三种。
２.焊缝形式一般有、两种。
３.焊缝按施焊位置分、、和，其中的操作条件最差，焊缝质量不易保证。
４.焊缝符号由和组成，必要时还可加上、、。
５.当两种不同强度的钢材采用焊接连接时，焊条宜与强度钢材相适应。
６.对于夹角大于和小于的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
７.角焊缝的构造要求焊脚尺寸不能过大，规范规定的最大焊脚尺寸为ｈｆｍａｘ≤。
８. 角焊缝的构造要求焊脚尺寸不能过小，规范规定的最小焊脚尺寸为ｈｆｍｉｎ≥。
９.侧缝的最大计算长度为，最小计算长度为和。
１０.对接焊缝的焊件需做坡口，坡口形式与焊件有关。
１１.螺栓连接分为和两种。
１２.螺栓排列的构造按照螺栓的、、三方面确定。
１３.受剪螺栓的破坏形式有、、、、。
１４.高强螺栓连接有两种类型：一种是，另一种是。
１５.在高强度螺栓性能等级中，１０.９级高强度螺栓的含义是，。
三.计算题
１.如图所示为角钢与节点板采用两面侧焊缝连接，角钢为２Ｌ１１０Χ１０，节点板厚度ｔ＝１０ｍｍ，钢材为Ｑ２３５，焊条为Ｅ４３型，手工焊，计算轴心力Ｎ＝６６７ＫＮ（静力荷载）。试确定所需角焊缝的焊脚尺寸与长度。
２.如图双面角焊缝连接，作用力Ｎ＝２００ＫＮ（静载），焊脚尺寸ｈｆ＝６ｍｍ，材料为Ｑ２３５ＢＦ，手工焊，试验算该焊缝。
３.设有牛腿与钢柱连接，牛腿尺寸及作用力的设计值（静力荷载），如图示，钢材Ｑ２３５，Ｅ４３型焊条，手工焊，验算角焊缝（周边焊，无起落弧引起的焊口缺陷）
４.如图示钢板对接接头，钢板为１８Χ６００ｍｍ，钢材为Ｑ２３５，承受扭矩设
?，轴心力Ｎ＝３２０ＫＮ，剪力V=250Kn,采用Ｃ级螺栓，ｄ＝２０ｍｍ，计值T=48kN m
孔径ｄ０＝２１.５ｍｍ，验算此连接。
５.如图所示，为牛腿与柱连接，高强螺栓１０.９级，摩擦型，螺栓为Ｍ２２，接触面用喷砂处理，Ｑ３４５钢，Ｆ＝３００ＫＮ，验算此连接（Ｐ＝１９０ＫＮ，ｕ＝０.５）
第四章轴心受力构件
自学重点：
1、了解轴心受力构件的应用及截面形式；
2、掌握轴心受拉构件设计计算。
3、了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分析方法；
4、掌握现行规范关于“轴心受压构件”设计计算方法；
5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。
作业题：
一.选择题
１.轴心受压构件的强度计算要求（）
f
Ａ.净截面平均应力达到钢材的抗拉强度
u
f
Ｂ.毛截面平均应力达到钢材的抗拉强度
u
Ｃ.净截面平均应力达到钢材的屈服强度
f
y
Ｄ.毛截面平均应力达到钢材的屈服强度
f
y
２.实腹式轴心受拉构件的计算内容有（）
Ａ.强度Ｂ.强度和整体稳定Ｃ.强度和刚度Ｄ.强度、整体稳定和刚度３.两端铰接的理想轴心受压构件，当构件为双轴对称截面形式时，在轴心压力作用下构件可能发生（）
Ａ.弯曲屈曲和扭转屈曲Ｂ.弯曲屈曲和弯扭屈曲
Ｃ.扭转屈曲和弯扭屈曲Ｄ.弯曲屈曲和侧扭屈曲
４.轴压构件的稳定系数 是按（）分类的。
Ａ.截面形式 Ｂ.焊接与轧制不同加工方法 Ｃ.截面长细比 Ｄ.截面板件宽
厚比
５.截面稳定系数?与（）有关
Ａ.截面类型 Ｂ.构件长细比 Ｃ.截面类型和长细比 Ｄ.构件的不同加工方
法
６.为了提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应
使其截面分布（）
Ａ.尽可能远离形心 Ｂ.任意 Ｃ.尽可能集中于形心 Ｄ.尽可能集中于剪切
中心
７.实际的压杆的稳定承载力要低于理想压杆，原因是有初始缺陷影响，其中 对轴
压构件的稳定承载力影响最大。
Ａ.初弯曲 Ｂ.初偏心 Ｃ.残余应力 Ｄ.支座约束
８.两端铰接Ｑ２３５钢的轴心压杆的截面，在不改变钢种，构件截面类别和翼缘腹板
截面面积的情况下，采用（）可提高其承载力。
Ａ.改变构件端部连接构造或在弱轴方向增设侧向支承点，或减小翼缘厚度加大宽度 Ｂ.调整构件弱轴方向的计算长度，或减小翼宽加大厚度
Ｃ.改变构件端部连接构造，或在弱轴方向增设侧向支撑点，或减小翼缘宽增加翼缘厚 Ｄ.调整构件弱轴方向的计算长度，或加大腹板厚减小高度
９.当轴心受压构件绕ｘ，ｙ轴方向的长细比相等时，对应两个方向的稳定系数,x y ?? 的关系为（）
Ａ. x y ??> Ｂ. x y ??< Ｃ. x y ??=
Ｄ.不确定 １０.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于（）
Ａ.底板的抗弯刚度 Ｂ.柱子的截面积
Ｃ.基础材料的强度等级 Ｄ.底板的厚度
11.图示轴压构件4x y
I I ≥，其临界力cr N 为（） Ａ. 222x
EI a π Ｂ. 22x EI a π
Ｃ. 224y
EI a π Ｄ.22y EI a π
１２.双肢格构式肢条柱，两肢间间距根据
（）来确定。（实轴ｙ－ｙ，虚轴ｘ－ｘ）
Ａ. x y λλ= Ｂ. ox y λλ= Ｃ. oy x λλ= Ｄ.强度条件
１３.轴压工字型构件柱翼缘和腹板的局部稳定是根据 原则确定的。
Ａ.板件的临界应力小于屈服强度 Ｂ.板件的临界应力不小于屈服强度
Ｃ.板件的局部屈服应力小于构件临界应力
Ｄ.板件的局部屈服应力不小于构件临界应力
１４.确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比限值的原则是（）
Ａ.等厚度 Ｂ.等稳定 Ｃ.等强度 Ｄ.等刚度
１5.规定缀条柱的单肢长细比1max 0.5λλ≤，是为了 （max λ为柱两主轴方向的最大长
细比） Ａ.使两单肢共同工作 Ｂ.构造要求
Ｃ.保证整个柱的稳定 Ｄ.避免单肢先于整个柱失稳
二.填空题
１６.普通轴心受压构件的承载力经常决定于
１７.轴心受拉构件的设计内容包括 和
１８.格构式轴压构件的虚轴指的是通过
１９.理想轴压的临界应力超过比例极限时，因 用切线模量
２０.柱头的查理过程为
２１.柱脚由 组成
２２.为保证格构柱的截面刚度，要沿柱身设置
２３.理想压杆的三种屈曲方式
２４.焊接组合工字钢截面需要验算的项目有
２５.轴压柱工形截面翼缘局部稳定限值为
三.计算题
２６.一轴压平台柱，采用焊接工字形截面，柱两端铰接，柱高５.７ｍ。承受轴心压
力设计值为4800KN ，翼缘边为焰切，钢材Ｑ２３５，验算柱是否满足要求。[]150λ=
２７.如下图所示两端铰接柱高６ｍ，承受轴力设计值Ｎ为１２００ＫＮ，材料用Ｑ２
３５钢，截面无孔洞削弱，焊接工字形截面，翼缘为火焰切割边，截面同上题，验算柱是否满足要求。
２８.格构式轴压柱，柱高１０ｍ，两端铰接，中部有一侧向支撑，截面由两槽钢相对
组成，柱宽均为３２０ｍｍ，槽钢为２［２０ａ，钢材采用Ｑ２３５级，试确定其最大承载力，缀条取211454, 3.49,0.89L A cm i cm ?==
２９.综合题：写出实腹式轴压柱组合截面的设计过程。
３０.综合题：写出格构式轴压柱组合截面的设计过程。
第五章 受弯构件
自学重点：
1、了解受弯构件的种类及应用。
2、了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算原理（难点），
掌握梁的计算方法；
3、掌握组合梁设计的方法及其主要的构造要求；
4、掌握梁的拼接和连接主要方法和要求。
作业题：
1.计算梁的整体稳定时，当
b ?> 时，需要用'b ?代替b ?，用以考虑钢梁失稳时已进入
____工作状态。
2.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____.
3.梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的_________要
求决定的。
4.梁腹板屈曲后强度产生的原因是
A 在腹板中产生薄膜张力场，从而使发生微小屈曲的板件能继续承受增加的荷载
B在腹板中产生压力场，使腹板处于三向受力状态，提高了腹板钢材的折算强度
C通过人为措施改变腹板局部屈曲模式，变剪力切屈曲为弯曲屈曲
D通过人为增加腹板的厚度和减小横向加劲肋间距，从而使局部屈曲不会发生
5.弯矩绕强轴作用的工字形偏心受压柱，影响其腹板局部稳定性的因素是
A应力分布系数0
a
B应力分布系数0
a和弯矩作用平面内长细比λ
C应力分布系数0
a和偏压柱最大长细比λ
D偏压柱的最大长细比λ
6.均布荷载和集中荷载作用下的简支梁（其他条件均相同），关于其整体稳定屈曲系数
k，下列叙述正确的是
A均布荷载作用在梁的上翼缘时k值最高
B均布荷载作用在梁的下翼缘时k值最高
C集中荷载作用在梁的上翼缘时k值最高
D集中荷载作用在梁的下翼缘时k值最高
7.梁腹板屈曲后强度产生的原因是
A腹板屈曲后产生钢材的弹性塑性强化，能够继续承担更大的荷载
B腹板屈曲后产生复杂的应力状态，提高了钢材的屈服点
C腹板屈曲后产生薄膜拉力场，牵制了板变形的发展，存在继续承载的潜能
D由于横向加劲肋的存在，提高了腹板局部稳定承载力
8.如图5-4所示为一焊接工字形截面简支梁，钢材Q235，
2
215mm
N
f=。
按梁抗弯强度决定最大容许静力均布荷载计算值q（包括梁自重）；
按构造要求布置加劲肋并绘图表示。
9.跨中受集中荷载的工字形截面简支梁，钢材Q235A.F,设计荷载为P=800kN,梁的跨度
及几何尺寸如图所示。试验算该梁的整体稳定性是否满足要求。
10.条件如习题5-2。试按以下两种要求布置梁腹板加劲肋，确定加劲肋间距。
不利用屈曲后强度；
利用屈曲后强度。
11.图5-6所示某焊接工字形截面简支梁，跨度10.8m，侧向支撑点间距3.6m，静力集
中荷载作用于梁的上翼缘。恒荷载标准值
kN
P
Gk
300
=,活荷载标准值kN
P
Qk
500
=
，
梁自重标准值
m
kN
q
k
7.2
=，材料为Q235B.F，梁的容许挠度
[]
400
l
v=
。试进行下
列设计和验算：
梁截面的强度验算；
外层翼缘板的截断点位置；
设计两翼缘板之间连接焊缝；
验算腹板局部稳定性。
第六章拉弯和压弯构件
自学重点：
1、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式；
2、了解压弯构件整体稳定的计算原理，掌握其计算方法；
3、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理；掌握其计算方法；
4、掌握拉弯和压弯构件刚度和强度计算；
5、掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求；
6、掌握格构式压弯构件设计方法及其主要的构造要求；
作业题：
1.截面为两型钢组成的双肢格构住，当轴向静力荷载的偏心位于虚轴上时，构件强度
计算公式中的塑性发展系数γ取值为
A大于1.0，但与实腹式截面一样 B大于1.0，但小于实腹式截面的塑性发展系数C等于1.0，因为不允许发展塑性 D等于1.0，这是偏于安全考虑
2.对于弯矩绕强轴作用的工字形截面的压弯构件，在验算腹板局部稳定时，其高厚比
限值与下列哪项无关
A构件侧向支承点间的距离 B腹板的正应力分布梯度
C构件在弯矩作用平面内的长细比 D钢材的强度等级
3.简述压弯构件的失稳形式及计算方法。
4.实腹式压弯构件稳定计算时，平面内与平面外稳定计算中所用弯矩是否相同？
β的意义？
5.简述压弯构件中等效弯矩系数mx
6.格构式压弯构件弯矩绕虚轴作用时，为什么不进行弯矩作用平面外的稳定验
算？
钢结构习题答案 (1)
钢结构习题及答案 作业一： 验算轴心受压柱的强度和稳定，柱高为9m ，两端铰接，在两个三分点处均有侧向支撑以阻止其在弱轴方向过早失稳，采用型号为HM294×200×8 ×12的Q235热轧中翼缘H 型钢，其受轴心力N=1000kN ，截面内有两个安装螺栓，孔径为d 0＝23mm （如图所示）。 解：(1) 截面特性 查型钢表得 HM294×200×8×12的截面特性 如下： A =73.03cm 2，i x =12.5cm ， i y =4.69cm (2) 验算强度 22n 1000000144.9/215/6903N N mm f N mm A σ===<=（满足） (3) 验算构件整体稳定 依题意可知：0x 9.0l m =，0y 3.0l m =， x 0x x 900012572l i λ===（a 类）查得0.829?= y 0y y 300046.964l i λ===（b 类）查得0.786?= 221000000174.2/215/0.7867303 N N mm f N mm A ?==<=?（满足） 经验算，该柱的强度和整体稳定满足要求。
作业二： 试计算下图所示两种焊接工字钢截面（截面面积相等）轴心受压柱所能承受的最大轴心压力设计值和局部稳定，并作比较说明。柱高10m ，两端铰接，翼缘为焰切边，钢材为Q235。 解： 第一种截面： (1) 算截面特性 244.6x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000040.9[]150244.6 x λλ==<=， 由max x 75.9λλ==查b 类截面得0.715?= (3) 验算局部稳定 1max 500812.3(100.1(100.175.9)17.6220b t λ-==<+=+?=?（满足） 0max 50062.5(250.5(250.575.9)62.958w h t λ==<+=+?=（满足） 故该截面柱承载力为3518kN 。 第二种截面： (1) 计算截面特性 199.7x i mm ==， (2) 由整体稳定确定承载力 1000050.07[]150199.8 x λλ==<=， 由max x 94.9λλ==查b 类截面得0.589?=
钢结构设计课后习题答案
1.1、屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？ A、屋架：支撑于柱或托架，承受屋面板或檩条传来的荷载；b、天窗：屋架跨度较大时，为了采光和通风的需要；C、支撑系统：用于增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。 1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统？支撑的作用是什么？ （1）a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆 （2）a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方 1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆？哪些位置需要设置刚性系杆？ 答：（1）刚性系杆：能承受压力，柔性系杆：只能承受拉力（2）上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆，当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。 1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况？其优缺点是什么？ 答：（1）实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况，构造简单，制造及安装方便（2）桁架式檩条用于跨度较大（>6m）的情况，分为三种形式：A、平面桁架式檩条，受力明确，用料省，但侧向刚度较差，必须设置拉条；B、T形桁架式檩条，整体性差，应沿跨度全长设置钢箍；C、空间桁架式檩条，刚度好，承载力大，不必设置拉条，安装方便，但是构造复杂，适用跨度和荷载较大的情况 1.5为什么檩条要布置拉条？ 答：为了给檩条提供侧向支撑，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。 1.6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系？ 答：（1）三角形屋架：屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构（2）梯形屋架：用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式（3）矩形屋架：用于托架或支撑体系中（4）曲拱屋架：用于有特殊要求的房屋中 1.7屋架的腹杆有哪些体系？各有什么特征？ 答：（1）三角形腹杆：单斜杆式，长杆受拉，短杆受压，经济；人字式，腹杆数少，节点少，构造简单；芬克式，腹杆受力合理，可分开运输。（2）梯形屋架：人字式，减少上弦节间短，有利于提高上弦承载力，避免上弦局部受弯，受拉下弦节间长，可减少节点，便于制造；再分式，减少上弦节间长度（3）矩形屋架：人字式，腹杆数少，节点简单K形，桁架高度高时可减少竖杆长度交叉式，常用于承受反复荷载的桁架中，又是斜杆可用柔性杆。 1.8如何选择屋架构件截面？ 答：选择屋架杆件截面时，应注意选用肢宽而壁薄的角钢；屋架弦杆一般采用等截面，但对于跨度>24m且弦杆内力相差较大的屋架，可在适当节间处改变截面，改变一次为宜。 对轴心受拉杆件由强度要求计算所需的面积，同时应满足长细比要求。对轴心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。根据构件受力按钢结构基本原理中介绍的方法选择截面。 a普通钢屋架的杆件一般采用等肢或不等肢角钢组成的T形截面或十字形截面b对于屋架上弦杆，宜采用两个不等肢角钢短肢相并而成的T形截面形式；当有节间荷载作用时，宜采用不等肢角钢长肢相并T形截面 c对于受拉下弦杆，可采用两个等肢角钢或不等肢角钢短肢相并组成的T形截面 d对于屋架的支座斜杆及竖杆，可采用两个不等肢角钢长肢相并而成的T形截面 e屋架中其他腹杆，宜采用两个等肢角钢组成的T形截面 f与竖向支撑相连的竖腹杆宜采用两个等肢角钢组成的十字形截面 1.9如何确定屋架节点的节点板厚度？一个桁架的所有节点板厚度是否相同？ 答：桁架节点板的厚度可根据腹杆（梯形屋架）或弦杆（三角形屋架）的最大内力按表1-1取用，节点板的最小厚度为6mm。在同一榀屋架中，除支座处节点板比其他节点板厚2mm外，全屋架所有节点板的厚度应相同。1.10、垫板的作用是什么？ 答：支座节点的传力路线是：屋架杆件的内力通过连接焊缝传给节点板，然后由节点板和加劲肋把力传给支座底板，最后传给柱子。 1.12为什么在屋架拼接节点要增加拼接角钢？ 答：为了减轻节点板负担和保证整个屋架平面外的刚度。 1.13用钢管做桁架时，参数β的含义是什么？β的大小对节点承载力有何影响？ 答：β是支管外径与主管外径之比。β越大节点承载力越高 1.14搭接支管的节点承载力如何随搭接率变化？ 答：根据Ov的大小，分为三种情况。25%《Ov<50%,增大；50%《Ov<80%，80%《Ov<100%,分别为一定值。详情见书。 1.15保证网架结构几何不变的必要条件是什么？充分条件是什么？ 答：（1）网架为一空间铰接杆系统结构，保证网架结构几何不变的必要条件是：W=3J-m-r≤0 式中，J——网架的节点数；M——网架的杆件数；R ——支座约束链杆数。当W＞0时，网架结构为几何可变体系；当W=0时，网架无多余杆件，如杆件布置合理，为静定结构；当W＜0时网架有多余杆件，如杆件布置合理，为超静定结构。 （2）网架结构几何不变的充分条件可通过结构的刚度矩阵进行判断，出现下列条件之一者，该网架结构为几何可变体系。 1）引入边界条件后，总刚度矩阵【K】中对角线上出现零元素，则与之对应的节点为几何可变； 2）引入边界条件后，总刚度矩阵行列式【K】=0，该矩阵奇异，结构为几何可变体系； 1.16、双层网架的主要形式有哪些？ 答：双层网架的常用形式有以下几种：平面桁架系网架（两向正交正放网架，两向正交斜放网架，三向网架）；四角锥体系网架（正向四角锥网架，抽空四角锥网架，星形四角锥网架）；三角锥体系网架；网架结构的支撑；网架高度及网格尺寸。 1.17网架结构的支撑形式主要有哪些？ 答：（1）在网架四周全部或部分边界节点设置支座，是常用的支撑方式，称为周边支撑（2）。将整个网架支撑在多个支撑住上，称为点支撑。（3）平面尺寸大很大的建筑物，除在网架周边设置支撑外，可在内部增设中间支撑，以减小网架杆件内力挠度（即周边支撑与支点支撑结合）。 1.18网架结构的高度和网格尺寸各与哪些因素有关？ 答：网架结构的高度主要与屋面荷载、跨度和支撑条件有关。荷载和跨度越大，网架的高度越大；平面接近正方形时高度可取得小一些；狭长矩形平面网架的单向作用明显，高度可取得大一些；圆形平面网架高度可取得小一些；点支撑网架比周边支撑网架高度大一些。 网架的网格尺寸与网架高度和屋面材料有关。1.19网架结构的节点有哪些形式？设计时要进行哪些计算？ 答：（1）焊接空心球节点：空心球外径D的确定，空心球径等于或大于300mm，且杆件内力较大，需要提高承载力时，球内可加环肋，空心球径直径为120-900mm时受压受拉承载力验算，空心球的壁厚验算（2）螺栓球节点：钢球直径计算（球内螺栓不相碰的最小直径，满足套筒接触面要求的直径，角度小于30度，保证杆件不相碰的最小直径），高强度螺栓的性能等级的选用，套筒外形尺寸验算，锥头和封板。（3）焊接钢板节点：节点板厚度（4）焊接钢管节点，（5）杆件直接汇交节点 1.20网架结构的支座形式有哪些？各有什么特点？ 答：（1）平板压力和拉力支座：转动的位移受很大约束，在底板可开设椭圆形孔洞，方便安装，只适用于较小跨度网架（2）单面弧形压力支座和拉力支座：单方向转动未受约束，限制平移，适用于中小跨度网架（3）双面弧形压力支座：在支座和底板间设有弧形块，上下面都是柱面，支座可转动但不能平移。（4）球铰压力支座，其支座可任意方向转动但不能平移，适用于大跨度网架。(5）板式橡胶支座：通过橡胶垫的压缩和剪切变形，支座既可以转动也可以平移，助于单行支座，适用于大中跨度网架。 1.21为什么单层网壳的节点应做成刚接的？一般采用什么形式？ 答：（1）以便传递各杆传来的集中力和弯矩（2）a板节点b焊接空心球节点c螺栓球节点d嵌入式毂式节点e叠合式节点f卡盘螺栓节点 2.1单层厂房是由那些结构或构件组成的？这些组成部件的作用是什么？ 结构组成：a横向框架由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层钢结构厂房的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。b屋盖结构承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。c支撑体系包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层钢结构厂房的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。d吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。e墙架承受墙体的自重和风荷载。 2.2布置柱网时应考虑哪些因素？ A、满足生产工艺流程的要求，包括预期的扩建和工艺设备更新的需求。 B、满足结构上的要求，在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，尽量减少屋架跨度和柱距的类别。 2.3为什么要设置温度缝？横向和纵向温度缝如何处置？ （1）为避免结构中产生过大的温度应力，在厂房的纵向或横向的尺度较大时，一般要求在平面布置中设置温度伸缩缝。 （2）a、设置双缝，即在缝的两旁布置两个无任何纵向构件联系的横向框架b、采用单柱温度伸缩缝，即在纵向构件支座处设置滑动支座（节约钢材）c、当厂房宽度较大时，也应该按规范规定布置纵向温度伸缩缝 2.4横向框架有哪些类型？如何确定横向框架的主要尺寸？ （1）a、刚接框架b、铰接框架（2）根据所采用吊车的工作要求设计 2.5厂房柱有哪些类型？各在什么情况下使用？ A、等截面柱，b、格构式柱，c、分离式柱 使用范围：A、在吊车的吨位很小时可采用等截面或变截面实腹式柱。B、实腹式柱的构造简单，加工制作费用低，常在厂房高度不超过10m切吊车额定其重量不超过20t时采用。C、一般采用梯形柱，阶梯形柱下段截面较大时通常采用格构式，而上段可采用实腹式，亦可采用格构式。D、分离式柱适宜于有位置不高的大吨位吊车和有扩建计划的结构。 2.6厂房有哪些支撑？各有什么作用？ （1）柱间支撑，用于将厂房纵向柱列传来的力良好地传到基础上。上层柱间支撑和下层柱间支撑。下层柱间支撑是为了减少纵向温度应力的影响； 垂直支撑，用于传递屋架纵向垂直方向的力。（2）水平支撑，分上弦、下弦。用于屋架上下弦水平方向的力。（3）联系梁，用于传递纵向的柱根、柱端、屋架端的水平力。 2.7试述柱间支撑的布置、构造和计算特点。 （1）布置：下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部；上层柱间支撑除了要在下层支撑布置的柱间设置外，还应当在每个温度区段的两端设置。每列柱顶端均要布置刚性系杆。（2）构造特点：常见的下层柱间支撑是交叉型的，与柱子的夹角控制在35~55度，下层柱间支撑常见形式采用交叉形，人字形或K字形，柱距较大时可取V形或八字形。（3）计算特点：①上层柱间支撑承受端部墙传来的风力，下层柱间支撑除承受短墙传来的风力外，还承受起重机的纵向水平荷载。②在同一温度区段的同一柱列设有两道或两道以上的柱间支撑时，则全部纵向水平荷载由该柱列所有支撑共同承受。③当在柱的两个肢的平面内成对设置时，在起重机肢的平面内设置的下层支撑，除承受起重机纵向水平荷载外，还承受与屋盖肢下层支撑按轴线距离分配传来的风力。④靠墙的外墙肢平面内设置的下层支撑，只承受端墙传来的风力与起重机肢下层支撑按轴线距离分配受力。 2.8试述吊车梁的类型及其应用范围。 （1）吊车梁按结构体系可分为实腹式、下撑式和桁架式。按支承情况分为简支和连续。 （2）实腹简支吊车梁应用最广，当跨度及荷载较小时，可采用型钢梁，否则采用焊接梁，连续梁比简支梁用料经济，但由于它受柱的不均匀沉降影响较明显，一般很少应用；下撑式吊车梁和桁架式吊车梁用钢量较少，但制造费工、高度较大；桁架式吊车梁用钢省，但制作费工，连接节点在动力荷载作用下一产生疲劳破坏，故一般用于跨度较小的轻中级工作制的吊车梁。 2.9吊车梁受哪些荷载？须计算哪些应力？ （1）承受由起重机产生的三个方向的荷载：竖向荷载（起重机系统和起重物的自重以及起重机梁系统的自重）、横向水平荷载（小车刹车时的惯性力）和纵向水平荷载（吊车纵向刹车时的惯性力）。（2）需计算这些内力：a、起重机最大轮压b、起重机横向水平力 2.10吊车梁的水平荷载靠什么承受？ 吊车梁的横向水平荷载是在小车刹车时的惯性力。横向水平荷载应等分与桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。对于悬挂吊车的水平荷载应由支撑系统承受，可不计算。手动吊车可不考虑水平荷载。 2.11吊车梁的疲劳与那些因素有关？ 应力集中、重中轻的工作制等级、行车荷载、吊车的行车速度、钢梁的塑性和韧性。 2.12刚架有什么特点？主要使用范围是什么？ （1）特点：结构质量轻；柱网布置灵活，不受屋板面，墙板尺寸的限制；刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；刚架的腹板可利用屈服后强度，允许部分腹板屈曲，按有效宽度设计；综合经济效益高 （2）适用范围：展览厅，轻型厂房，仓库，大型超市，娱乐体育设施。车站候车室和码头建筑等。
《钢结构》作业答案
作业一 三、简答题 1．钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点？ 答：钢结构是采用钢板、型钢连接而成的结构，和其他材料的结构相比具有如下特点： （1）强度高，塑性和韧性好 钢材强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。但由于强度高，一般构件截面较小，受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。韧性好，适宜在动力荷载下工作，良好的吸能能力和延性使钢结构具有优越的抗震能力。 （2）钢结构的重量轻 钢材容重大，强度高，建造的结构却比较轻。以相同跨度的结构承受相同的荷载，钢屋架的重量最多为钢筋混凝土屋架的1/3～1/4。 钢结构重量轻，为其安装、运输提供了便利条件，同时降低地基、基础部分的造价。 （3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合 钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，而且在一定的应力幅度内材料均为弹性。因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。 （4）钢结构制作简便，施工工期短 钢结构所用材料皆已轧制成各种型材，加工制作简便，准确度和精密度皆较高。钢构件较轻，连接简单，安装方便，施工周期短。钢结构由于螺栓连接的特性，易于加固、改建和拆迁。 （5）钢结构密闭性较好 钢结构的材料和连接（如焊接）的水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构、如高压容器、油库、气柜和管道等。 （6）钢结构耐腐蚀性差 钢材容易腐蚀，对钢结构必须注意防护，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂刷油漆前应彻底除锈。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。
（7）钢材耐热但不耐火 钢材受热，当温度在200℃以内时，其主要力学性能，如屈服点和弹性模量降低不多。温度超过200℃后，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载。 （8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。 2. 钢材“耐热不耐火”的含义是什么？规范对其有何规定 钢材耐热不耐火，长期经受100℃辐射热，强度没多大变化，具一定耐热性；但温度达150℃以上时，须用隔热层加以保护。钢材不耐火，火烧会导致软化甚至坍塌，重要结构必须注意采取防火措施 3. 钢结构设计须满足哪些功能要求？ 钢结构设计时北京活动房在规定使用期限内应满足下述三方面的功能要求。 （1）安全性安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下北京活动房承受可能出现的各种作用的能力北京活动房以及在偶然事件北京活动房如地震、飓风、爆炸等灾害时间发生时和发生后北京活动房仍能保持必要的整体性而不致倒塌的能力。 （2）适用性适用性是指结构在正常使用条件下具有良好工作的性能。如结构或构件应具有足够的刚度而不致发生影响使用的变形等。 （3）耐久性耐久性是指结构在正常维护条件下北京活动房随时间变化而仍能满足功能要求的能力。如应合理选择材料或采取防护措施以防止钢材的绣等。 常用钢结构工程的术语、符号有哪些？ 4. 时效硬化和人工时效各指什么 时效硬化：时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中内部组织发生变化，通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象，通常有室温时效和人工时效两种，两者的区别是时效温度的不同。 5什么情况下会产生应力集中，应力集中对钢材材性能有何影响？ 答：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。
《钢结构设计》作业及答案(完整版)
钢结构设计 一、填空题 [填空题] 参考答案： 1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。 2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。 3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。 4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。 5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计法。 6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。 7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚性系杆。 8、柱头的传力过程为N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。 9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。 10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的刚度要求决定的。
11、在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采 用等稳定性原则。 12、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，《钢结构设计规范》对屋架杆件规定了容许长细比。 13、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算 14、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。 15、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。 16、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则 17、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。 18、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。 19、钢结构设计除抗疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。 20、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。 二、选择题 [单选题] 36、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。
培训《钢结构设计》作业及答案(完整版).(完整版).docx
《钢结构设计》作业及答案 1、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.Q345E B.Q345A C.Q345B D.Q345C 2、在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ A ）。 A. 不焊透的对接焊缝 B.焊透的对接焊缝 C.斜对接焊缝 D.角焊缝 3、梁的整体失稳属于第一类稳定问题，其失稳形式为( D )。 A.局部失稳 B.弯曲失稳 C.扭转失稳 D.弯扭失稳 4、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 5、某屋架，采用的钢材为，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（ D ）。 A.205 N/mm2 B.200N/mm2 C.235N/mm2 D.215 N/mm2 6、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时( A )。 A.与侧面角焊缝的计算式相同 B.要考虑正面角焊缝强度的提高 C.取βf=1.22 D.要考虑焊缝刚度影响 7、一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ C ）。 A.被连接构件（板）的承压承载力 B.前两者中的较大值 C.A、B中的较小值 D.螺杆的抗剪承载力 8、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.韧性 B.塑性 C.抗拉强度和屈服强度 D.弹性模量 9、经济高度指的是（ D ）。 A.挠度等于规范限值时梁的截面高度 B.强度与稳定承载力相等时梁的截面高度 C.腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度 D.用钢量最小时梁的截面高度 10、对于承受均布荷载的单层翼缘板的焊接组合截面简支梁，跨度为l，当要改变截面时，宜变一次，且只改变翼缘板凳宽度，其最经济的改变截面的位置为（ A ）。 A.距支座l/6 B.距支座l/8 C.距支座l/4 D.距支座l/3 11、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（ D ）型焊条。 A.E55 B.E45 C.E50 D.E43 12、未焊透的对接焊缝计算应按（ B ）计算。 A.斜焊缝 B.角焊缝 C.对接焊缝 D.断续焊缝 13、双轴对称工字形截面偏压柱，压力作用在强轴平面内，一旦失稳将会发生（ C ）。 A.平面内失稳与平面外失稳同时发生 B.可能平面内失稳也可能平面外失稳 C.平面内失稳 D.平面外失稳 14、如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ C ）。
钢结构作业参考答案
《钢结构》 作业一答案 一、 填空题 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性。 3.铁。 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6、y f 和u f ； 7、塑性变形能力和冶金质量； 8、S 和P ； 9、250℃； 10、残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大； 11、易腐蚀和耐热不耐火； 12、δ5和δ10； 13、不同温度下的冲击韧性指标； 14、采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能； 15、构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象； 16、高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面； 二、选择题 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 弹性阶段：OAE 段 p f 为比例极限， e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f 为屈服强度，y ε为屈服应变。（3）屈服阶段： CF 段。（4）强化阶段：FB 段 u f 为极限强度。（5）颈缩阶段：BD 段 t ε为拉断应变。 2.钢材的力学性能指标主要有屈服强度；抗拉强度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使钢材的强度提高，而塑性和韧性大大降低，这种变化称为时效硬化；钢材进入他塑性阶段以后，间歇重复加载将使弹性变形范围扩大，这就叫应变硬化。 4.简述钢材的应变硬化性能，并绘图说明。（5分） 构件在冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）过程中使钢材产生很大的塑性变形，产生塑性变形的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性。（4分）。
基于性能下大跨度钢结构设计的分析 许霞
基于性能下大跨度钢结构设计的分析许霞 发表时间：2018-08-13T14:43:36.510Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：许霞[导读] 摘要：随着社会经济的发展和建筑施工技术的不断进步，大跨度钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，基于性能的大跨度钢结构设计也逐渐成为关注热点。 广州市设计院 510620 摘要：随着社会经济的发展和建筑施工技术的不断进步，大跨度钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，基于性能的大跨度钢结构设计也逐渐成为关注热点。本文从基于性能的大跨度钢结构设计思路、大跨度钢结构性能设计以及几何非线性承载力的研究三个方面入手，对基于性能的大跨度钢结构设计展开论述，同时对基于性能下大跨度钢结构设计要点进行深入分析，希望能为相关设计工作的开展提供参考。 关键词：大跨度钢结构；性能设计；施工技术前言：大跨度钢结构在建筑工程中的广泛应用对于提高建筑结构的抗变形能力有着重要作用，但是由于大跨度钢结构比普通钢结构设计更为复杂，在实际设计过程中容易出现各种问题，所以需要在大跨度钢结构设计中严格遵循设计原则，正确选用科学的使用功能结构类型。同时，为了进一步提高钢结构的作用效果，还需要在基于性能的大跨度钢结构设计实践过程中，结合实际情况对设计方案进行不断优化。 一、基于性能的大跨度钢结构设计概述（一）基于性能的大跨度钢结构设计思路从当前建筑工程中钢结构设计的应用情况来看，基于性能的大跨度钢结构设计是应用最为广泛的一类设计方法，通过对建筑工程中设计需要的以及钢结构自身的基本特性的综合考虑，利用科学性的设计理念和严格的结构分析标准，对建筑过程中钢结构的整体性能进行客观判断[1]。从建筑工程整体设计方案的角度出发，基于性能的大跨度钢结构设计思路大致如下：（1）将钢结构中的某个横截面作为判断钢结构受力与基线荷载的基础；（2）重点关注大跨度钢结构设计中相关材料的延性性能；（3）在大跨度钢结构设计过程中应用充分考虑到结构荷载到达最大限度的同时，结构材料对于能量的吸收作用。（二）大跨度钢结构性能设计 大跨度钢结构性能的设计主要是指通过利用工程方法对钢结构设计目标和设计方案的确立过程。通常情况下，设计人员在进行大跨度钢结构性能设计时，会在充分掌握大跨度钢结构设计的实际性能需求的基础上，对其结构进行分析与计算，同时对大跨度钢结构在不同条件下的具体表现情况进行合理预测，从而帮助设计人员可以进一步了解大跨度钢结构的性能是否符合相关规定标准以及能否满足实际的设计需求，保证基于性能下大跨度钢结构设计方案的合理性与科学性。（三）几何非线性承载力的研究 大跨度钢结构设计中几何非线性承载力的研究是随着科学技术的发展和建筑工程中高强度材料的广泛应用而出现的，目前国内建筑工程中关于大跨度钢结构的应用逐渐向着轻质量的方向发展。从钢材料本身具有的特征与性能的角度考虑，钢结构设计在建筑工程整体中的应用在未达到屈服荷载之前，通常会出现一定程度的形变现象，进而呈现出较为明显的几何非线性性质。针对这种现象，设计人员需要在大跨度钢结构设计过程中，不断加强几何非线性与材料非线性两者之间的耦合双重非线性考量，灵活的借助有限元方法来实现对钢结构中位移弹性过程的分析与计算，从而为设计人员提供精准可靠的钢结构设计全过程计算分析方案。 二、基于性能的大跨度钢结构设计要点（一）大跨度钢结构设计需要面对的问题大跨度钢结构与其他材料结构相比，在整体的性能与结构稳定性等方面占有一定的优势，当前建筑工程施工中应用的钢结构最大跨度已经达到了百米以上。从当前材料市场的实际情况来看，钢材由于自身较强的实用性和多用性特点，其价格始终处于较高的位置，而建筑工程施工中的钢结构设计一般需要耗费大量的钢材，所以考虑到钢材材料价格和相关防火涂料价格相对较高的问题，设计人员会实际的设计中往往会延用传统的钢筋混凝土柱代替钢材，从而为建筑工程带来很大的安全隐患[2]。此外，大跨度钢结构设计在建设过程中的应用虽然为建筑物的设计与施工提供了可靠的支持，但是由于当前针对大跨度钢结构设计还缺乏完善的参数研究，也会在很大程度上为基于性能的大跨度钢结构设计工作增添难度。 （二）基于性能的大跨度钢结构整体受力特性分析基于性能的大跨度钢结构整体受力特性的分析工作，主要目的是为了进一步提高建筑结构的合理性。从传统的建筑工程钢筋混凝土柱与钢屋梁的设计方案分析来看，其拉杆设置显然存在很多问题，其中对于结构设计整体受力计算的不明确也会在很大程度上造成后期结构受力分析的难度增加。因此，为了保证建筑工程结构设计的科学性，需要对大跨度钢结构整体受力特性展开必要的分析。基于性能的大跨度钢结构受力特性分析大多依靠平面杆系计算软件来实现，具体操作流程如下：（1）充分掌握钢结构设计的实际需求，提出一个平截面假设，然后在不同构件持续受力的过程中保证平截面始终处于稳定不变的状态，同时严格控制杆件支架的夹角以及杆件受力过程中钢梁与钢柱之间夹角的位置不变；（2）在对门式钢架进行设计时，需要保持结构受力的合理性，在设置拉杆过程中应当尽量避免构件出现水平位移现象；（3）如果在受力分析过程中出现构件水平位移情况，会使软件计算结果与工程实际受力情况产生一定的误差，这时设计人员应用充分掌握计算误差与工程误差两种的差别，切实保证结构受力分析的准确度。（三）大跨度钢结构设计中的构件性能设计基于性能的大跨度钢结构设计中的构件性能设计主要包括以下两个部分：第一，钢结构设计中构件承载力性能的设计。从当前建筑工程施工中大跨度钢结构设计的实际作业情况来看，钢结构设计的整体稳定性与各个组成构件的实际性能和局部稳定性有着直接的关系[3]。因此，为了保证大跨度钢结构设计的质量，设计人员在具体的设计操作过程中需要严格遵守相关设计规范进行，（比如现行规范GB50017-2003等），通过对钢结构设计中钢构件开展的经验式指导性设计，进一步提高钢构件的自身的稳定系数，从而为大跨度钢结构设计奠定坚实基础；第二，钢结构设计中的钢构件变形性能设计。钢构件变形性能的设计需要遵循以下两种原则，一是不能对钢结构设计整体的实用性与美观性造成影响，二是需要将钢构件自身变形状态控制在额定范围之内。（四）大跨度钢结构设计中的荷载类型设计
钢结构作业答案
3.3试设计如图3-93 所示双角钢和节点板间的角焊缝连接，角钢截面为2L 890?，节点板厚10mm 。钢材为Q235，焊条E43型，手工焊，承受轴心拉力设计值N =320kN 。（1）采用两侧焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（2）采用三面围焊，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度；（3）采用L 型焊缝，确定所需焊脚尺寸及焊缝长度。 解：查表，Q235钢材，E43焊条，w 2f 160N/mm f = （1） 采用两侧焊缝 按构造要求确定焊脚尺寸 肢尖焊脚尺寸 fmax 8(1~2)6~7mm h =-=。 肢背焊脚尺寸 fmax 1.2 1.289.6mm h t ==?=。 取f 6mm h =， 肢背、肢尖焊缝受力 肢背、肢尖所需焊缝计算长度 实际焊缝长度1w1f 2166.726178.7mm l l h =+=+?=，取180mm 实际焊缝长度2w2f 271.42683.4mm l l h =+=+?=，取90mm （2）采用三面围焊 焊脚尺寸同两侧焊缝，取f 6mm h = 求端焊缝承载力 此时肢背、肢尖焊缝受力 则肢背、肢尖所需焊缝计算长度为 实际焊缝长度1w1f 111.86117.8mm l l h =+=+=，取120mm 实际焊缝长度250mm l = 肢端的实际焊缝长度 （3）采用L 形角焊缝 由力的平衡 得到f38.6h mm ≥ 又f3=8.68h mm t mm =＞ 固不可用L 形围焊。 N δ=10 2∟90×8 N=320kN
3.4试设计图3-97 所示牛腿与柱的连接角焊缝的焊脚尺寸f h 。钢材为F A Q ?235，焊条为E43型，牛腿承受静荷载设计值V =250kN 。 解：查表，Q235钢材，E43焊条，w 2f 160N/mm f = 角焊缝所受外力设计值 弯矩=e=2500.2=50kN m M F ?? 剪力==250KN V F 试算法 （1）假设f 10mm h =，则焊缝的几何特性： 满足要求 （2）假设f 8mm h =，则焊缝的几何特性： 不满足要求。 x ’x ’ y 0 r =160 F =250kN 150 15 h r h 1 h f 20 300
西南大学网络与继续教育学院0759《钢结构设计》大作业答案
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.
中南大学钢结构作业参考答案
《钢结构》作业参考答案 作业一 一、填空题： 1.235N/mm 2 ；B ；沸腾钢；E43型。 2.脆性 3.铁 4.弹性阶段；屈服阶段；强化阶段；颈缩阶段 5.计算长度与回转半径 强度高，塑性和韧性好； 6.y f 和u f 7.塑性变形能力和冶金质量 8.S 和P 9.250℃ 10.残余应力使构件的刚度降低，使构件的稳定承载力降低，且对弱轴的影响比强轴大 11.易腐蚀和耐热不耐火 12.δ5和δ10 13.不同温度下的冲击韧性指标 14.采用一般工艺就可完成合格的焊缝的性能 15.构件有裂纹、孔洞、刻痕、凹角及截面突变时，在缺陷处出现高峰应力的现象 16.高度为200毫米厚度为a 类的热轧普通工字钢截面 二、选择题： 1.A 2.B 3.C 4.C 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.A 12.D 13.A 三、简答题： 1.答：Q235钢材单向拉伸的应力---应变图如下图所示。 （1）弹性阶段：OAE 段 p f e f 为弹性极限。 （2）弹塑性阶段：EC 段 y f y ε为屈服应变。 （3）屈服阶段：CF 段。 （4）强化阶段：FB 段 u f （5）颈缩阶段：BD 段 t ε 2.度；伸长率；弹性模量。 3.随着时间的增长，钢材中少量的以固溶体形式存在于纯铁体结晶中的碳和氮化物将逐渐地从晶体中析出，形成自由的碳化物和氮化物微粒，散布于晶粒之间，对纯铁体的变形起着遏制作用，使 4.
5.根据给定的图形，简单说明温度对钢材性能的主要影响（5分）。 （a ） （b ） 答：（a ）图表示正温范围：随着温度的提高，钢材的强度降低。200 O C 以内变化不大，430-540O C ， 强度急剧下降， 600 O C 强度很低不能承载。（250 O C 附近有兰脆现象） （b ）图表示负温范围：负温范围强度提高，变形能力减小，材料转脆，对冲击韧性的影响十 分突出。（在T1和T2之间称为温度转换区，材料的由韧性破坏到脆性破坏是在这一区间完成的）。 作业二 一．填空题： 1.90 2.强度，刚度，稳定 3.弯曲，扭转，弯扭 4.较厚焊件的厚度 5.强度高，塑性和韧性好 6.单位剪切角γ1 换算长细比λx 0 二．选择题： 1.A 2.C 3．D 三．简答题： 1.答：格构式轴心受压构件绕虚轴发生弯曲失稳时，因为剪力要由比较柔弱的缀材负担，剪切变形 较大，导致构件产生较大的附加变形，它对构件临界力的降低是不能忽略的，经理论分析，用换算长细比λox 代替对x 轴的长细比λx ，就可以确定考虑缀才剪切变形影响的格构式轴心受压构件的临界力。 2.答：纵向残余应力——纵向残余应力使构件刚度降低，也降低稳定承载力。 初弯曲——由于残余应力的存在，初弯曲使截面更早进入塑性，降低稳定承载力。 初偏心——初偏心对稳定承载力的影响本质上同初弯曲。 杆端约束——杆端约束越强（如固定），承载力会越高。 3．答：（1）根据绕实轴的整体稳定性，选择肢件的截面。选择方法与实腹式轴心受压构件的截面选 择方法完全相同；（2）根据等稳定条件，确定两分肢间的距离； （3）验算整体稳定性和分肢稳定性，包括对刚度的验算； （4）但有截面削弱时，应验算构件的强度。 四．计算题： 1.解：（1）截面几何参数为： 3 90002508142502mm A =?+??=483310325.1)250242278250(12 1 mm I x ?=?-?= 4 731065.3250141212mm I y ?=???= mm A I i x x 3.121900010325.1/8=?==
大跨度复杂钢结构连廊的设计思考
大跨度复杂钢结构连廊的设计思考 阳耀锋 / 511023************ 【摘 要】近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，推动了建筑业的发展速度，各类建筑工程随之与日俱增。出于对建筑使用功能和外观造型的要求，一些建筑工程项目建设中需要采用连廊结构，其主要起连接作用。想要确保连廊结构的安全性和稳定性，就必须保证连廊的设计质量，特别是对于一些大跨度复杂钢结构连廊的设计其质量更为重要。若是设计中存在差错，很可能导致非常严重的后果。基于此点，本文首先对连廊结构的特点进行分析，并在此基础上提出大跨度复杂钢结构连廊的设计要点。 【关键词】高层建筑；大跨度；钢结构；连廊 一、连廊结构的特点分析 现代建筑结构学对连廊给出了如下定义：所谓的连廊是复杂高层建筑结构体系中的一种，其具体是指两幢及以上的高层建筑之间由架空连接体互相连接，进而满足建筑造型和使用功能的要求，这里的连接体即连廊。连廊的跨度少则几米，多则几十米。通常情况下，连廊都是按照建筑功能的要求进行设置的，它能够方便两个塔楼之间的相互联系，并且还能为建筑结构增添一定的特色。消防连廊是连廊结构中的一种特殊形式，其能够起到安全通道的作用，所有的消防连廊都对防火有着十分严格的要求，在结构设计中必须全部采用防火材料。由于连廊结构自身的特殊性，使其具有一系列不同于普通结构的特点，具体体现在以下几个方面上： （一）扭转效应 与其它的体型结构相比，连廊结构的扭转振动变形比较大，这使得该结构形式的扭转效应非常明显，这也是采用连廊结构时必须特别注意的问题之一。通常情况下，在风荷载或是地震荷载作用下，结构本身除了会产生出一定平动变形之外，也会产生出扭转变形，而扭转效应则会随着两个塔楼之间不对称性的不断增加而进一步增大，即便是对称双塔连廊结构，连廊楼板发生变形后，也有可能引起两个塔楼的相向运动，此时这种振动形态也会随之变得更加复杂，相应的扭转效应就会更加明显。 （二）连廊部分的受力情况较为复杂 在带有连廊的建筑结构当中，连廊是较为重要的部位之一，它的受力也相对比较复杂。这是因为连廊部分不但要协调两端结构的变形，从而在水平荷载的作用下需要承受较大的内应力，同时，当连廊自身跨度较大时，除了会受到竖向荷载的作用之外，竖向地震作用对连廊结构的影响也十分明显。为了确保结构的整体安全性，我国现行的JGJ3-2003规范中明确规定，连接体结构应当加强构造措施，其边梁截面应加大且楼板实际厚度不得小于150mm，并且应当采用双向双层钢筋网，每一层每个方向上的钢筋网配筋率不得小于25%。在建模过程中，由于连接体结构本身体型的特殊性，使得连接部位较为复杂，所以应当采用有限元分析法进行建模，而连体部位的楼板则应当采用弹性楼板进行计算。JGJ3-2003中还规定8度抗震设计时，连体结构的连接体应当充分考虑竖向地震作用的影响，这一点在实际设计过程中必须予以特别注意。 （三）连廊两端结构的连接方式 连廊结构与两端塔楼的支座连接是整个结构设计中最为关键的环节，若是该部分处理不当，会使结构的整体安全性受到严重影响。连接处理方式通常都是按照建筑方案与实际布置情况进行确定的，可以采用的方式主要包括以下几种：刚性连接、柔性连接、铰接连接以及滑动连接等等。由于每一种连接方式的处理方法均不相同，所以都需要进行详细的分析和设计，这有助于确保结构的整体稳定性。 二、大跨度复杂钢结构连廊的设计要点 为了便于本文的研究，下面以某工程实例为依托对大跨度复杂钢结构连廊的设计进行介绍。 （一）工程概况 该工程项目的开发功能为办公与商业综合体，其中具体包括3栋办公塔楼（1-3号楼）和一座多层商业楼（4号楼），四栋楼之间利用5座连廊相互连通，进而使整个建筑形成一个有机的整体，该工程建好后将会成为当地的标志性建筑之一。各塔楼之间均由连廊进行互相连接，连廊采用的是带钢拉杆的桁架结构形式，连廊结构与两端塔楼以滑动连接方式相连接。在五座连廊当中，2号连廊的跨度最大，为45.8m。下面对该连廊的设计要点进行详细阐述。 （二）连廊的结构设计 2号连廊为双层结构，宽7.5m，跨度为45.8m，属于比较典型的大跨度连廊，总体高度12m，主要负