钢结构大作业

高层和大跨度钢结构的应用和发展

(12011***)

（******大学）

摘要：本文首先分析了我国钢结构发展的潜力，指出高层和大跨度为钢结构未来发展的主要方向，然后对高层和大跨度钢结构的特点、应用、以及发展特点做了综述，并且对钢结构的现代施工技术状况做了相关分析，最后展望了我国未来钢结构发展的广阔前景。

关键词：高层，大跨度，特点，施工技术

中文图书分类号：TU375.4 文献标识码:A

引言

由于钢结构体系具有自重轻,安装容易,施工周期短,抗震性能好,投资回收快,环境污染少,工程受损或报废后,钢材可再生利用等优点,所以钢结构的发展与应用从一定的程度上反映了一个国家的建筑发展水平,也反映了一个国家的综合经济实力。世界各国都在大力发展钢结构,原建设部总工程师姚兵同志曾指出:21世纪的建筑结构是金属结构的世纪。

我们国家钢产量已经连续5年超过亿吨,居世界领先地位,形成了供大于求的局面,这为钢结构的发展奠定了物质基础。国家为了适应经济建设的发展需要,对钢结构应用的政策也由原来的限制采用改为鼓励使用,这就为钢结构的应用创造了良好的政策氛围。同时钢结构的设计、施工技术也在不断革新,具备了大力发展钢结构的技术条件。业主也对建筑的功能和建造工期提出了更高的要求,钢结构是能够很好满足业主这种需求的一种结构形式,这说明钢结构有很大的市场和发展空间。从上述分析中看出,我国家已经具备了大规模发展钢结构的条件,所以我们国家做出了大力发展钢结构的规划，将高层钢结构、空间大跨钢结构、轻型钢结构、住宅钢结构和钢—混凝土结构作为钢结构的主要发展方向。

随着社会经济的飞速发展以及人民生活水平提高，大跨度结构是经济和社会发展的中的重要需求。近二十年来结构工程所取得的巨大成就下，各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物，其中高层和大跨度钢结构是钢结构发展的重要方向，本文就高层和大跨度钢结构的应用和发展做一概述。

1.高层和大跨度钢结构的应用

钢结构本身具有自重轻、强度高、施工快捷等突出优点，高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度建筑，采用钢结构尤为理想。

1.1高层与超高层钢结构的应用

高层钢结构是钢结构应用的重要领域[1],高层钢结构与混凝土高层结构相比具有如下特点:(1)自重轻,截面小,可降低基础造价,室内有效面积大,与玻璃幕墙结合,建成现代感很强的建筑外形；（2)施工速度快、工业化程度高,可降低人工费用,增加建筑的投资回报率抗震性能较好,利于向高层、超高层发展；（3)绿色环保、可持续发展；

(4)12~18层的高层钢结构造价基本与混凝土结构持平,综合造价可望低于混凝土结构。

高层钢结构主要应用在以下几个方面:(1)现代高层、超高层公共建筑,标志性建筑,商业中心；(2)星级饭店,旅馆；如:北京香格里拉饭店、长富宫饭店；(3)商用写字楼、综合楼、办公楼；(4)民用住宅、高层公寓。

民用住宅的开发与试点正在进行。

因而自1885年美国芝加哥建起第一座高55m的钢结构大楼以来，一幢幢高层、超高层钢结构建筑如雨后春笋一般拔地而起。目前已建成的钢建筑，如巴黎埃菲尔铁塔、东京的东京塔、美国芝加哥的西尔斯大厦、纽约的帝国大厦、香港中银大厦等，它们既是大都市的标志性建筑，又是建筑钢结构应用的代表性实例。1996年年马来西亚建成的高达450m的双塔石油大厦，也是纯钢结构的建筑。

为满足特殊功能或综合功能需求而设计的巨型钢结构，是高层或超高层建筑中一种崭新的体系，具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构功能，很有发展前景。日本千叶县的

NEC大楼（43层，180m高）、德国法兰克福商业银行新大楼（63层，298.47m高）、香港汇丰银行大楼等等，都是巨型钢结构大厦。

1.2大跨度钢结构的应用

大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家标准《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结构，计算和构造均有特殊规定。空间结构从功能上讲是指能够形成较大的连续空间的结构体系,主要包括网架、网壳、索-膜结构以及组合、杂交结构。其特点是:连续的大跨度、大空间、大面积;、外观轻巧、美观、具有现代感的线型;抗震性能较好,结构受力较为单纯;构件类型较少,建设周期短,易于实现工业化;绿色环保和可循环使用。大跨钢结构主要应用在:体育馆、会议厅、展馆、活动中心等大型公共活动建筑、机库、厂房、装饰门厅。

大跨度的网架（壳）与悬索钢结构是主要的应用方向。20世纪60年代简称的美国洛杉矶加州大学体育馆（91m*122m）是最早、跨度最大的平板网架。20世纪70年代美国休斯顿建成的宇宙全国穹顶（直径196m）以及新奥尔良级穹顶（Superdome，直径207m）是最大的双层网壳、世界最大的室内最大体育场是美国亚特兰大体育馆（椭圆形平面，186m*235m），也是1996年奥运会主会场。1993年建成的日本福冈体育馆（直径122m），是迄今最大的开合钢结构屋顶。英国为应届千禧年而建成的千年穹顶是当今世界跨度最大的屋盖。

历届奥运会和各种世界博览会都成为展示建筑钢结构的机会，种种新的技术得到充分的发挥运用。如2000年澳大利亚悉尼主体育场，采用两个200m*70m的双曲抛物面网壳，可容纳11万人。

机场和机库工程中也基本采用了钢结构。如英国伦敦希思罗机场曾采用了大门横向宽度为138m的高低跨网架，香港新机场、马来西亚机场等，采用了大面积单体壳网形式。除高层建筑大量采用钢结构外，低层建筑中也越来越多地采用钢结构。

采用钢结构的桥梁建筑也实现了1000m 左右的大跨度，世界上最大的斜拉索桥是日本多多罗大桥（全长890m）。最大的悬索桥为日而不能明石大桥（1991m），香港的青马大桥则是最大跨度的铁路两用悬索桥（1377m）。

2.高层和大跨度钢结构的发展特点

2.1高层钢结构发展的特点

1)构件立体化[2]。高层建筑在水平荷载作用下,主要靠竖向构件提供抗推刚度和强度来维持稳定。在各类竖向构件中,竖向线性构件(如柱)的抗推刚度较小;竖向平面构件(剪力墙或平面框架)虽然在其平面内具有较大的刚度,然而其平面外的刚度依然小到可略去不计;由墙或密柱深梁组成的筒体或巨型柱,尽管其基本元件依旧是线形构件或平面构件,但它已转变成具有不同力学特

性的立体构件,在任何方向均具有较大的抗推刚度及抗扭刚度,能抗御任何方向较大的倾覆力矩及扭转力矩。

2)结构支撑化。框筒是用于高层建筑的一种高效抗侧力体系,然而,它固有的剪力滞后效应(在水平荷载作用下,由于框架横梁的剪切变形,使框架柱的轴力呈非线性分布的现象)削弱了它的抗推刚度和水平承载力。特别是当房屋平面尺寸较大,或因建筑功能需要而加大柱距时,剪力滞后效应就更加严重。为使框筒能充分发挥潜力并有效地用于更高的房屋建筑之中,在框筒中增设支撑已成为一种强化框筒的有力措施。若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件,由原来的沿房屋周边分散布置,改为向房屋四角集中,在转角处形成一个巨柱,并利用交叉斜杆连成一个文体支撑体系,是高层建筑钢结构中的又一发展新趋势。由于巨大的角柱在抵抗任何方向倾覆力矩时都具有最大的力臂,从而该结构体系更能充分发挥结构和材料的潜力。

3)巨柱周边化。巨型柱属立体构件,本身具有较大的抗推刚度和抗扭刚度。若将巨柱沿建筑平面的周边布置,则该结构具有更大的抗推刚度和抗扭刚度,能抗御特大的水平荷载与扭转荷载。该种结构布置方案特别适于特高特大型超高层建筑。

4)体形圆锥化。为了减小风载体形系数和增大抗推抗扭刚度,现代高层特别是超高层建筑体形呈圆锥或截头圆锥化趋势。如日本东京拟建的米兰留培楼(Millenniu Tower),高度800 m,采用圆锥状体形日本/空中城市大厦)10000为截头圆锥体。

5)材料高强轻型化。随着建筑高度的增加,结构自重增大,从而引起地震作用增大,以致结构面积占建筑使用面积的比例和结构对地基的压力增大。因此为了尽量减小或消除上述的一系列不利影响。选用轻质高强材料(如选用压型钢板或铝板作围护外墙或隔墙等)是高层建筑钢结构的又一发展趋势。

6)动力反应智能化。对于特高特大型或复杂体形的高层或超高层建筑,为了减小风振或地震反复,在结构上安装传感器、质量驱动装置、可调刚度体系和计算机等所组成的人工智能化反应控制系统,来控制整个结构的地震反应,使它处于安全界限以内。这是高层建筑钢结构在结构减震控制方面的发展趋势。如日本拟建的/动力智能大厦)200 (DJB上)200),地下7层,地上200层,高800 m,建筑总面积150万m2。在安装了人工智能化动力反应控制系统后,其结构在地震作用下的侧移削减40%左右。可以看出,巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系,是为了满足特殊功能或综合功能而产生的,它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能,是一种很有发展前景的结构。

2.2大跨度钢结构发展的特点

大跨度钢结构主要指空间结构，主要包括网架、网壳以及组合结构（两种以及两钟以上不同建筑材料组成）和杂交结构（两种或两种以上不同的结构形式构成）。这是一类受力合力、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便的空间结构体系，在近一二十年来获得了蓬勃发展，其主要特点[3]如下：

1)结构形式灵活多变。结构形式多样化应该是空间结构最突出的优点之一，空间结构能以其丰富的外形来满足使用功能与建筑造型的要求，从上世纪60年代网架在我国开始获得应用以来，到80~90年代大中小跨度的网架几乎已经遍及各地，空间结构形式灵活多变。近年来兴建的大型公共建筑大多都采用了钢管杆件直接汇交的管桁架结构，它的外形丰富、结构轻巧，传里简捷、；制作安装方便、经济效果好，是当前应用较

多的一种结构体系。对于空间结构形式的变化，一方面是建筑上的需要，另一方面在技术上也能做到，因此世界各国正在以较大的热情进行相互学习与应用，预计今后还会有更大发展，使空间结构的造型更趋丰富多彩。

2)杂交结构兴起。“杂交”结构是由不同类型结构组合而成的一种新的结构体系，它有别于采用不通材料而组成的“组合”结构。它最大的优点是充分利用某种类型结构的长处来避免或者抵消另一种与之组合的结构的短处，从而改进了整体结构体系的受力性能。前几年在中国研究并开发的横向加劲单曲选索结构就是一种桁架与单向索组合而成的杂交结构体系，美国工程师盖格尔所研发的“素穹顶”（Cable Dome）则是典型的索与膜的杂交结构。在“素穹顶”的基础上，美国工程师李维开研发的“双曲抛物面—张拉整体穹顶”则是杂交结构先处理概念的体现。

3）现代预应力技术的引入。预应力大跨度空间钢结构是把现代预应力技术应用到例如网架、网壳等网格结构、索、杆组成的张力结构、立体桁架结构等一类看大跨度结构，从而形成一类新型的、杂交的预应力大跨度空间结构体系。如预应力网格结构、斜拉网格结构、索穹顶结构、张弦梁结构、弓式预应力钢结构等。这一类结构受力合力、刚度大、重量轻，制作安装方便，在近十多年来得到开发与发展，并在大跨度、大柱网的公共与工业建筑中得到应用，且收到国内外科技界和工程界的关注和重视。通过适当配制拉索，或可使结构获得新的中间弹性支点或是结构产生外荷载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系。这一类“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构刚度、技术经济效果明显提高。 4）高轻质材料的应用。在普通碳素钢获得大量饮用的同时，膜材也在许多大跨度建筑中得到了应用。膜结构是当前我国正在兴起的一种空间结构，其中应用较多的是张力膜结构，这是一种以玻璃纤维织物或者聚酯纤维织物为基层，以聚四氟乙烯或PVC为涂层的膜材与不同类型的支撑体系间的组合，而其支撑体系可为索—支柱或索—杆结构，它们唱在膜材获得预应力后协同工作。支撑体系也可采用杆系结构。如空间桁架、网壳等，即为刚性骨架支撑张力膜结构。在膜结构兴起的同时也必然为空间钢结构的应用与发展提供了更广阔的空间。

5）计算技术越来越进步。随着计算机的发展和广泛应用，非线性有限元分析方法星期，并组建称为结构稳定分析中的有力工具。近年来，计算技术已经有了常驻的进步，许多单位研制开发了商品化的专用设计程序，它们都是建立在理论研究与大量工程实践的基础上而推向市场的。它们一般都具有完善的前后处理功能，可在微机上进行复杂的空间网格结构设计。有的软件除用于空间网格结构外，也可用于索、杆、梁体系的设计分析。这些程序的推出为大跨空间钢结构设计提供了有效手段，也为大跨度空间钢结构的推广应用创造了有利条件。

6）试验研究越来越广泛。随着大跨度空间钢结构形式的日益复杂以及新材料的广泛应用，理论计算和研究彰显重要。但是，理论计算也存在一定的局限性，为确保就诶够体系安全可靠，技术先进，又经济合理，确保理论分析的正确性和可靠度，必须采取一定的实验手段，如模型试验、节点试验以及实体结构测试，通过试验，为工程设计提供一些有价值的参考数据和依据，以解决一些目前尚无可信度的理论分析模式能解决的难题，解决无标准、规范和首次采用的新型节点的设计二号制作工艺。

7）空间结构应用范围拓展。近十年来，空间结构中最为重要、也最为活跃的发展领域之一。从结构形式来说，从网架、网壳到膜结构。从材料来说，从天然材料到人工合成材料；从计算分析来说，从静力到动力、从线性到非线性。在原结构体系上，不论是设计还是施工都走向成熟，与此同时也孕育着新的应用范围。

3.钢结构施工技术

3.1技术发展现状

总体而言,建筑钢结构施工技术已达到国际水平,取得不少突破;已能加工、制作和安装各种大型钢结构。但是,先进加工、吊装设备仍靠进口。目前,钢结构加工、制作及安装等施工的专业化设备及队伍基本形成,已具有相当的钢结构加工、制作及安装能力。

在钢结构加工制作技术方面,已实现了施工详图设计电脑化、材料管理程序化、加工工艺和焊接工艺自动化。

在钢结构安装方面,采用各种安装策略(高空散装法、分条或分块安装法、整体吊装法、整体(顶)升法、整体滑移法、分单元累积滑移法、分条分块滑移法、折叠展开法),完成了一大批复杂的大型现代空间结构的安装。

在施工组织管理技术方面,发展了总体施工规划技术,异常情况应急处理技术及安全管理等技术。

在复杂钢结构施工分析方面,建立了一系列复杂钢结构施工跟踪分析策略与实用方法。

3.2施工技术展望

应开展复杂张力结构体系的施工跟踪与控制研究[4]。施工每一阶段结构或构件的内力和位移都在不断变化,需要对其进行跟踪计算,找到施工过程最危险的阶段进行准确控制,才能确保结构施工的安全。柔性结构体系的结构形态与预应力直接相关,结构构件内力与结构几何形态密切相关,施工成形过程决定结构最终构形和受力状态。因此,应该考虑施工方案的

合理性,确保施工过程可实现预先的设计状态。

应开展施工中的关键问题研究:如时变结构的施工控制;构件内力、变形随结构生长累积变化及控制;施工过程中结构的稳定性、安全性保障;温度对结构变形及结构内力的影响。

应开展数值模拟指导下的现代钢结构施工技术的研究,体现在施工方案优化和施工控制两方面。对施工方案优化,包括数值模拟证明施工方案的可行性、说明施工流程的合理性、说明施工资源分配与布局、描述施工作业过程、为施工作业提供安全保障、说明施工方案的经济性能。另一方面,在施工控制中,数值模拟提供施工阶段结构及构件的受力状态、变形状态、运动状态,数值模拟提供施工动态作业进程、描述结构的生长过程、为施工控制提供依据。

机器人技术在钢结构施工中的应用研究。在钢构件制作方面的数控多维切割;自动焊接技术;数控钻孔、切削、刨边等技术。在钢结构安装方面的机器人实现滑移技术和提升技术。

开发拥有自主知识产权且功能齐全的施工详图软件,实现施工详图设计软件的国产化。

4.结语

相比混凝土结构和砌体结构,钢结构具有无可比拟的优势, 通过上述分析可以发现,发展钢结构建筑符合国际发展潮流的要求,也符合我国的国策和可持续发展的要求。而且,发展钢结构建筑的各种条件基本

都已具备,高层和大跨度钢结构的社会需求必将越来越旺盛，抓住此机会，我国钢结构建筑一定会有突飞猛进的发展,同先进国家的差距会越来越小,并将最终接近或达到国际先进水平,从而提高我国建筑科技的水平。

参考文献

[1]沈祖炎. 钢结构学，中国建筑工业出版社，

2005.

[2]肖亚明.我国钢结构的发展现状及前景，2004.

[3]陈桥生.大跨度空间钢结构的发展与施工技术，

2004.

[4]牛莉.我国高层钢结构的发展，2003.

《钢结构基本原理》作业解答

《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、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20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。

答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、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。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，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。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释

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。

2015钢结构理论与设计大作业1

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

16年6月钢结构(一)线下作业答案

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 钢结构（一）B 卷 参考答案 ————————————————————————————————— 一、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w l 可以大于f h 60。 ( ) 4. 设置柱子横隔的目的是提高其抗弯刚度。( ) 5. 轴心受拉杆的设计时，只需计算其强度和刚度。( ) 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. 轴心受压柱脚的靴梁，其计算简图为双向悬臂构件。 ( ) 8. 拉弯构件一般发生强度破坏和失稳破坏。 ( ) 9. 承压型高强螺栓连接是以栓杆受剪和栓杆与孔壁相互挤压传递荷载为主，与摩擦型高强螺栓相比，其连接变形大，不适宜于直接承受动力荷载。 ( ) 10. 当组合截面简支梁整体稳定不满足时，宜增加下翼缘的宽度。 ( ) 二、选择题（每小题1.5分，共15分） 1. 冲击韧性愈高，说明钢材在冲击荷载作用下 ( )。 A 、不易向脆性转化 B 、容易向脆性转化 C 、可承受很大的压力 D 、可承受很大的剪力 2. 轴心受压双肢格构柱的分肢间距是根据（ ）确定。 A 、抗剪承载力 B 、根据绕实轴和绕虚轴的等稳定条件 C 、单位剪切角 D 、分肢稳定 3. 在焊接工字形截面梁腹板上配置横向加劲肋的目的 ( ) A 、提高梁的抗剪强度 B 、提高梁的抗弯强度 C 、提高梁的整体稳定 D 、提高梁的局部稳定 4. 轴压格构柱的等稳定设计是指（ ）。 A 、y x λλ= B 、y λλ=1 C 、y x i i = D 、y x λλ=0 5. 进行疲劳计算时，计算点的应力幅应按（ ）确定。 A 、考虑动力系数的荷载设计值 B 、考虑动力系数的荷载标准值 C 、不考虑动力系数的荷载设计值 D 、不考虑动力系数的荷载标准值

《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（）。

2020西南大学-钢结构设计【0759】大作业

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 -

《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。

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《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 ）。

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=?==

钢结构作业1

北京科技大学远程教育学院 《钢结构》（模拟题1） 一、填空题（每空在1分，共10分） 1.钢结构设计规范中，荷截设计值为荷载标准值乘以荷载分项系数。 2.对于组合梁的腹板，若h0/t w= 120时，按要求应在腹板上配置横向加劲肋。 3.轴心受拉构件计算的内容有强度和刚度。 4.实腹式轴心受压构件应进行强度、稳定性(或整体稳定性，局部稳定性) 和长细比计算。 5.计算双肢格构式轴心受压构件绕虚轴x轴弯曲的整体稳定性时，其轴心压整体稳定系数 ?应根据换算长细比查表确定。 6.弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯构件应进行强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、单肢稳定性、刚度和缀材的计算。 7.设计采用大型屋面板的铰支承梯形钢屋架下弦杆载面时，如节间距为l，则屋架下弦杆在屋架平面内的计算长度应取l。 8.影响钢结构构件及其连接的疲劳性能因素有构造状况、应力幅和应力循环次数。 9.角焊缝中的最大焊脚尺寸h f,max=1.2t，其中t为较薄焊件厚度。 10.在钢结构中，当结构的表面长期受辐射热达150 ℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时，宜采取有效的防护措施(如加隔热层或水套等)。 二、单项选择题(每小题2分，共20分) 1.有四种不同厚度的Q345钢，其中 A 厚的钢板强度设计值最高。 A.12 mm B.18 mm C.36 mm D.52 mm 2.格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计，但强度设计值要乘以折减系数以考虑B_ A.剪力的影响 B.单面连接偏心的影响 C.构件的焊接缺陷形的影响

D.节点构件不对中的影响 3.下图为承受固定集中力设计值F(包括梁自重)的等截面组合梁， 截面1 - 1处需验算折算应为，其验算部位为 C_ A.1 B.2 C.3 D.4 4.焊接之字形梁的腹板局部稳定常采用配置加劲肋的方法来解决，若 h 0/t w >160y f /235时， D 。 A.可能发生剪切失稳，应配置横向加劲肋 B.可能发生弯曲失稳，应配置纵向加劲肋和横向加劲肋 C.可能发生弯曲失稳，应配置横向加劲肋 D.可能剪切失稳和弯曲失稳，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋 5.梁的支承加劲肋应设置在 B_ A.弯曲应力大的区段 B.上翼缘或下翼缘有固定集中力作用处 C.剪应力较大的区段 D.有吊车轮压的部位 6.按钢结构设计规范规定，实腹式轴心受压构件整体稳定性的公式N / A ≤f 的物理意义是 D 。 A.构件截面上的平均应力不超过钢材抗压强度设计值 B.构件截面上最大应力不超过钢材强度设计值 c.构件截面上的平均应力不超过欧拉临界应力设计值 D.构件轴心压力设计值不超过结件稳定极限承载力设计值 7.在下图中的连接中，角钢肢尖上的角焊缝的焊脚尺寸h f 应满足 B 。

钢结构作业答案

产生焊接残余应力的主要因素之一是（）。 答案 C 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。 答案 B 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（）。 答案 B 提高轴心受压构件局部稳定常用的合理方法是（）。 答案 D 钢结构梁的计算公式中的（）。 答案 C 下列因素中（）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 答案 A 焊缝连接计算方法分为两类，它们是（）。 答案 C 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（）。 答案 B 钢材的剪切模量数值（）钢材的弹性模量数值。 答案 B 为提高轴心压构件的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（）。 答案 B 为了（），确定轴心受压实腹式柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近。 答案 C 摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（）。 答案 C 焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（）时，梁的整体稳定性最好。 答案 D 计算梁的（）时，应用净截面的几何参数。

下列陈述正确的是（）。 答案 D 与混凝土材料相比，大跨度结构应优先选用钢材 实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定验算公式中的主要是考虑（）。答案 A 在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分别为（）。 答案 C 钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算的内容为（）。 答案 D 高强度螺栓承压型连接可用于（）。 答案 D 钢结构设计中钢材的设计强度为（）。 答案 D 在压弯构件弯矩作用平面外稳定计算式中，轴力项分母里的是（）。 答案 B 钢材的伸长率用来反映材料的（）。 答案 C 钢材的三项主要力学性能（）。 答案 A 钢材的设计强度是根据（）确定的。 答案 C 钢材在低温下，强度提高，塑性______，冲击韧性下降。 答案 B 焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止剪应力引起的局部失稳最有效，布置纵向加劲肋对防止( )引起的局部失稳最有效。 答案 B 在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系为（）。

钢结构网上作业1

1、钢结构的特点有哪些？ 和其它材料的结构相比，钢结构具有以下特点： 一、钢结构重量轻 钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。 二、钢材的塑性和韧性好 塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证 三、钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。 四、钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短 钢结构由各种型材组成，制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用螺栓连接，且结构轻，故施工方便，施工周期短。此外，已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。 五、钢结构的密封性好 钢结构的气密性和水密性较好。 六、钢结构的耐热性好，但防火性能差 钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高，强度就降低。当周围存在着辐射热，温度在150度以上时，就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾，结构温度达到500度以上时，就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级，通常都用混凝土或砖把它包裹起来。 七、钢材易于锈蚀，应采取防护措施 钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀，必须刷涂料或镀锌，而且在使用期间还应定期维护 2、什么是钢材的疲劳破坏？ 在方向大小周期性变化的力的作用下，经过一定时间后钢材发生突然断裂的现象，称为疲劳破坏。 疲劳破坏的特点主要有三点：1.力为周期性变化的力；2.力不一定很大；3.断裂很突然，没预兆。 疲劳破坏发生的主要原因为：材料薄弱部位产生应力集中---产生微裂纹---损伤累积---突然断裂。 3、钢结构的连接方法有哪些？ 焊接、栓接、铆接