钢结构第四章答案
习题参考答案
题：欧拉临界荷载的推证（一端固定，一端自由）；
解：由构件x 处截面的力矩平衡，得到方程)()(''y P x h P EIy -+-=δα，可进行数学推导，求得欧拉临界荷载值。
EI
P Ph x EI P -EI P ''δαα++
=+
y ，令EI P
k 2=，则δαα2222k h k x k -k ''++=+y ；显然平衡方程即为二阶常系数非齐次线性方程的求解。
齐次方程求解：0k ''2=+y ，令rx e y =，便可解得ki r ±=，故通解为
sinkx A coskx A y 21+=。
方程的特解求解：有0x 222e )x (k h k x k -?δαα=++，其中)x (?为一次多项式，由于0不是特征方程的根，可令21B B y +=x ，代入方程得
δαα222212)(k h k x k B x B k ++-=+，则α-=1B ，δα+=h B 2。于是可
得方程的全解为：δαα++-+=h x sinkx A coskx A y 21。
边界条件：?
??=+-=????=-=++?==k A h A kA h A y y /)
(000)0(')0(2121αδααδα；
所以：22sinkh coskh )(y(h)δααα
δαδ++-++-==h h k
h ，将方程进行变换便
可得到h k
αα
δ-=tankh 2，即得证P84中的式（4-4b ）。
当2kh π=时，自由端位移2δ趋近于无穷大，即构件失稳，则欧拉临
界荷载为2222
E 4h
)2h (k EI P ππ===，即22E 4h EI P π=。
4.9题：要求按照等稳定条件确定焊接工字型截面轴心压杆腹板的高厚比。钢材为Q235，杆件长细比为100=λ，翼缘有火焰切割和轧制边两种。计算结果请与规范规定作对比。
解： 轴心压杆的弹性模量修正系数为，
.18287.0)10206/(235))10206/(2351000248.01(1001013.0/)/0248.011013.03
32222
≤=?????-??=-=E
f E f y y λλη（
由表4-4，翼缘为火焰切割边的焊接工字型截面的强弱轴均为b 类截面，而翼缘为轧制边的焊接工字型截面的弱轴为c 类截面，故由杆件长细比查附表17-2和17-3得轴心受压构件的稳定系数分别为0.555和0.463。故翼缘为火焰切割边的焊接工字型截面轴心压杆腹板高厚比为，
75235
)
5.025(20.82]235555.0)3.01(12102068287.043.1[])1(1243.1[5.02325.0min 220
=+>=??-????=-?=y
y w f f E t h λπ?νπη；
局部稳定性：
13235
235132351306.9162/)10300(1==<≈-=y f t b 翼缘为轧制边的焊接工字型截面轴心压杆腹板高厚比为，
75235
)
5.025(00.90]235463.0)3.01(12102068287.043.1[])1(1243.1[5.02325.0min 220
=+>=??-????=-?=y
y w f f E t h λπ?νπη；
局部稳定性：
13235
235132351375.5202/)10240(1==<=-=y f t b 注意：本题等稳定条件为板件的临界应力和构件的临界应力相等，而
不是前面所述的关于x 和y 等稳定系数。
4.18题：如图所示两焊接工字型简支梁截面，其截面积大小相同，跨度均为12m ，跨间无侧向支承点，均布荷载大小相同，均作用于梁的上翼缘，钢材为Q235，试比较说明何者稳定性更好。
解： 均布荷载作用，受弯构件的弯扭失稳，计算其整体稳定性。 （1）、梁的跨中最大弯矩：2max 8
1
M ql =；梁的几何特征参数如下：
mm l l l y x 12000000===；221600101200216300mm A =?+??=；
493310989.4)12002901232300(12
1
mm I x ?=?-?=
； 3
6910099.81232
210989.42mm h I W x x ?=??==；mm A I i x x 6.4802160010989.49=?==
； 47331021.7)101200230016(12
1
mm I y ?=?+??=
； 3
5710807.430021021.72mm h I W y y
y ?=??==；mm A I i y y 8.5721600
1021.77=?==；
61.2078
.5712000
0≈=
=
y
y y i l λ； 梁的整体稳定系数b ?，52.01232
30016
12000111≈??==
h b t l ξ，758.013.069.0=+=ξβb ， 2928
.0235235]0)12324.41661.207(1[10099.832212160061.2074320758.0235
])4.4(1[432026
2212≈?+??+?????
=++=y b
y x
y b b f h t W Ah ηλλβ?；
m kN f W M x b ?≈???=≤85.50921510099.82928.06max ?，
mm N m kN l q /33.28/33.281285
.5098M 82
2max max =≈?==
。 （2）、梁的跨中最大弯矩：2max 81
M ql =；梁的几何特征参数如下：
mm l l l y x 12000000===；221600101200220240mm A =?+??=；
493310013.5)12002301240240(12
1
mm I x ?=?-?=
； 36910086.81240210013.52mm h I W x x ?=??==；
473310618.4)101200224020(12
1
mm I y ?=?+??=
； 35710848.3240
2
10618.42mm h I W y y
y ?=??==；
mm A
I i y y 2.4621600
10618.47
=?=
=
；74.2592.46120000≈==y y y i l λ； 求整体稳定系数b ?，807.01240
24020
12000111≈??==
h b t l ξ， 795.0807.013.069.0=?+=b β，
2120
.0235235]0)12404.42074.259(1[10086.812402160074.2594320795.0235
])4.4(1[432026
2212≈?+??+?????
=++=y b
y x
y b b f h t W Ah ηλλβ?；
m kN f W M x b ?≈???=≤42.35120510086.82120.06max ?，
mm N l q /52.191242
.3518M 82
2max max ≈?==
。 由以上计算结果，可比较得出第一种截面类型的稳定性更好。
4.19题：一跨中受集中荷载工字型截面简支梁，钢材为Q235B .F ，设计荷载为P=800kN ，梁的跨度及几何尺寸如图所示。试按以下两种要求布置梁腹板加劲肋，确定加劲肋间距。①不利用屈曲后强度；②利用屈曲后强度。
解：结构受横向荷载作用，故按受弯构件的板件稳定复核计算。 ①不利用屈曲后强度：
梁翼缘的宽厚比：
13235137.10202/)12440(1=<=-=y
f t b ； 梁的腹板高厚比：y
w y f t h f 235
150
3.13312160023580
0<==<（受压翼缘扭转未受到约束），故应按计算配置横向加劲肋，但不必配置纵向加劲肋。 在集中荷载和支座荷载作用处配置支承加劲肋，其余处配置横向加劲肋，其间距为mm a 2000=（225.15.00
≤=≤
h a
）。 236800220440121600mm A =??+?=，故简支梁的自重标准值为， m kN g k /889.25.7810368006≈??=-，设计集中荷载为800kN ，故可忽略
自重荷载的影响，当然也可考虑自重的影响。
4103310564.1)16004284061404(12
1
mm I x ?≈?-?=
； 371010790.11640
210564.12mm h I W x x ?≈??==；
腹板区格A 的局部稳定验算：
区格A 左端的内力：kN l 400V =，m kN l ?=0M ；
区格A 右端的内力：kN r 400V =，m kN r ?=?=8002400M ；
近似地取校核应力为：2
7
6/95.4110907.110800mm N W M x r ≈??==σ， 23
0/83.2012
160010400mm N t h V w l ≈??==τ； 由于简支梁的受压翼缘扭转未受到约束，
25.1871.0235
15312/160085.0<≈= b f λ， 2/77.201205)]85.0871.0(75.01[)]85.0(75.01[mm N f b cr =?-?-=--=λσ； 2.1157.1235 ) /(434.541/8.02 00<≈+= s f a h t h λ， 2/72.94120)]8.0157.1(59.01[)]8.0(59.01[mm N f v s cr =?-?-=--=λτ； 0.1092.0)72 .9483.20()77.20195.41()()( 2 22,2<=+=++cr cr c c cr ττσσσσ。 通理可做腹板区格B 的局部稳定验算， 腹板区格B 的局部稳定验算： 区格B 左端的内力：kN l 400V =，m kN l ?=800M ； 区格B 右端的内力：kN r 400V =，m kN r ?=?=16004400M ； 近似地取校核应力为：27 6/93.6210907.1210)1600800(2mm N W M M x r l ≈???+=+=σ， 23 0/83.2012 1600104002/)(mm N t h V V w r l ≈??=+=τ； 0.1146.0)72 .9483.20()77.20193.62()()( 222,2<=+=++cr cr c c cr ττσσσσ。 支承加劲肋的设计： ②利用屈曲后强度： 4103310564.1)16004284061404(12 1 mm I x ?≈?-?= ； 371010790.11640 210564.12mm h I W x x ?≈??==； m kN mm N f h A M f f ?=??≈????==292310923.2205810204402291； 05.1=γ（截面塑性发展系数），871.0235 153 /0≈= y w b f t h λ； 983.0)85.0871.0(82.01)85.0(82.01≈-?-=--=b λρ； ()997.010564.1212800)983.01(121110 33 ≈????--=-- =x w c e I t h ρα； m kN f W M x e eu ?=????==50.409220510907.1997.005.17γα； 利用腹板屈曲后的强度，故可试取mm a 4000=，0.15.2/0>=h a ， () () 330.1235 235 4000/1600434.54112 /1600235 /434.541/2 2 00≈?+= +=y w s f a h t h λ； kN f t h V s v w u 82.1997330 .1120 1216000≈??= = λ； 区格A 左截面的局部稳定验算： f l M M <=0；kN V l 400=； 136.0182.19975.04002 <≈?? ? ??-? kN V r 400=；f r M m kN M 136.0182.19975.04002 <≈?? ? ??-? 计算支座加劲肋时，由于8.0330.1>=s λ，需考虑水平力H 的影响。 2.1330.1>=s λ，222/62.743 3.1/1201.1/1.1mm N f s v cr ≈?==λτ； N h a t h V h a N H w w cr u s 1521621)1600/4000(1)16001262.741082.1997()/(1)()/(12 3 2 020=+???-?=+-=+=τ； 封头肋板所需截面积为(假定mm e 200=)， mm ef H h A e 8.11133205 200161521621 160036130≈????== 。 验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。 解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364 x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 400 71.45.6 l i λ===， 翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。 图示一轴心受压缀条柱，两端铰接，柱高为7m 。承受轴心力设计荷载值N =1300kN ，钢材为 Q235。已知截面采用2[28a ，单个槽钢的几何性质：A =40cm 2，i y =，i x1=，I x1=218cm 4 ，y 0=， 1-21 y y x 1 x 1 x 260 缀条采用∟45×5，每个角钢的截面积：A 1=。试验算该柱的整体稳定性是否满足 解：柱为两端铰接，因此柱绕x 、y 轴的计算长度为：0x 0y 7m l l == 22 4x x10262221840 2.19940.8cm 22b I I A y ???? ????=+-=+-=???? ? ????????????? x 11.1cm i = == 0x x x 70063.111.1l i λ=== 0y y y 70064.210.9 l i λ=== 0x 65.1λ=== 格构柱截面对两轴均为b 类截面，按长细比较大者验算整体稳定既可。 由0x 65.1λ=，b 类截面，查附表得0.779?=， 整体稳定验算： 3 2 130010208.6MPa 215MPa 0.77924010N f A ??==<=??? 所以该轴心受压的格构柱整体稳定性满足要求。 某压弯格构式缀条柱如图所示，两端铰接，柱高为8m 。承受压力设计荷载值N =600kN ，弯矩100kN m M =?，缀条采用∟45×5，倾角为45°，钢材为Q235，试验算该柱的整体稳定性是否满足 已知：I22a A=42cm 2，I x =3400cm 4，I y1=225cm 4 ； [22a A=，I x =2394cm 4，I y2=158cm 4 ； ∟45×5 A 1=。 解：①求截面特征参数 截面形心位置： 1231.826 112mm 260112148mm 4231.8 x x ?= ==-=+， 24231.873.8cm A =+= 3.3 影响焊接残余应力的因素主要有哪些？减少焊接应力和变形的措施有哪些？ 答：在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区域产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪和扭转等。焊接残余变形包括纵、横向的收缩，弯曲变形，角变形和扭曲变形等。 为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施： 1）合理的焊缝设计，包括合理的选择焊缝尺寸和形式；尽可能的减少不必要的焊缝、合理的安排焊缝的位置、尽量避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。2）合理的工艺措施，包括采用合理的焊接顺序和方向；采用反变形法减少焊接变形或焊接应力；锤击或碾压焊缝；对于小尺寸焊接构件可进行提前预热，然后慢慢冷却以消除焊接应力和焊接变形。 3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴心拉力N=1500 kN，钢材Q345A，焊条E50型，手工焊，焊缝质量Ⅲ级。 解：直缝连接其计算长度：l w=500-2×10=480mm 焊缝的正应力为：σ=N l w t =1500×1000 480×10 =312.5N/mm2＞f t w=265N/mm2 不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为1.5：1，即56° 焊缝长度l=500 sin56° =603mm计算长度l w=603?2×10=583mm 故此时焊缝的正应力为： σ=Nsin θ l w t = 1500×1000×sin56° 583×10 =213N mm2 ?＜f t w=265N mm2 ? 剪应力为： τ=Ncos θ l w t = 1500×1000×cos56° 583×10 =144N mm2 ?＜f v w=180N mm2 ? 满足要求。故设计斜焊缝，如图所示。 钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题答案 第三章钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN（设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 确定焊脚尺寸： ，， 内力分配： 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为，取310mm。 ， 则实际焊缝长度为，取 120mm。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取， 内力分配：， 焊缝长度计算： ， 则实际焊缝长度为: ，取390mm。 ， 则实际焊缝长度为: ，取260mm。 3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸，。 焊脚尺寸： 焊缝截面的形心： 则 （1）内力分析：V=F，（2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 T引起的应力： V引起的应力： （4） 3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊。 （1）内力分析：V=F=98KN， （2）焊缝截面参数计算：取 焊缝截面的形心： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。 （1）内力分析：V=F， （2）焊缝截面参数计算： （3）应力计算 M引起的应力： V引起的应力： （4） 3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图3.83），拼接处作用有弯矩，剪力V=374KN，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 （1）内力分析：V=374KN， （2）焊缝截面参数计算： 第四章 4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 f y 235N mm 2 的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。E 206 103 N mm2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的 4.8某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑［性体，屈服强度为f y 235N mm2，弹性模量为 E 206 103N mm2，试画出o cry -人无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 L - F 「 一 - i y 解：由公式 cr 以及上图的弹性模量的变化得cr - 曲线如下: 2 ) (2/3) f 构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 截面的平均应力 二者合并得O cry - A y 的关系式 3 4 2 % (0.027 y 3)% 3 o cry 1 0 画图如下 4.10验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为 边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为 N=1500KN 。 全截面对y 轴的惯性矩|y 2tb 【12，弹性区面积的惯性矩 I ey 2t kb 〔12 2 E l ey cry 2_ -~ y 1 y 2 E ~~2- y 3 / 2t kb 12 2tb 3 12 2btf y 2kbt cr 0.5 2bt 0.3k 2)f y Q235钢，翼缘为火焰切割 I I kb ‘ b 入 250 解：已知N=1500KN ,由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度l ox=1200cm，对弱轴的计算长度l oy =400cm。抗压强度设计值 (1)计算截面特性 215 N mm2。 毛截面面积 截面惯性矩 截面回转半径(2) 柱的长细比 2 A 2 1.2 25 0.8 50 100cm l x 0.8 503 12 2 1.2 25 25.6247654.9cm4 3 ? 4 I y 2 1.2 25/12 3125cm i x lx/A 1247654.9/100 12 21.83cm t12. 12 i y l y..A 3125100 5.59cm x l x,i x 1200 21.83 55 y l y . i y 400 5.59 71.6 (3)整体稳定验算 从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b类截面，由附表得到x 0.833，对弱轴屈曲时也属于b类截面，由附表查得y 0.741。 N.. ( A) 1500 103. 0.741 100 102202.4 f 215 N mm2 经验算截面后可知，此柱满足整体稳定和刚度是要求。 4.11 一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示，杆长为 12m，设计荷载N=450KN，钢材为Q235钢，试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定 性是否满足？ 第三章 钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.69 1100.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 3.13如图所示梁与柱（钢材为Q235B ）的连接中,M=100kN ? m,V=600kN,已知梁端板和柱翼 缘 厚均为14mm,支托厚20mm,试完成下列设计和验算： （1） 剪力V 由支托 焊缝承受，焊条采用 E43型，手工焊，求 焊缝A 的高度hf 。 （2） 弯矩M 由普通 C 级螺栓承受，螺栓 直径24mm,验算螺栓是否满足要求。 板件边缘的角焊缝：t = 20mm,h /mM =20-（1-2） = 18加加; 普通角焊缝：z min = min(14,20) = = 1.2x14 = 16.8/7//??; 则力/nm = min(l 6.8,20) = 16.8/??w; /= max （14,20） = =6mm; 故吊= 10〃〃” b. A. =0.7/7, =0.7x10 = 7〃〃“ 设承受静载，支托选用Q235B,则查表得角焊缝强度设计值// = 160N/ 采用三面用焊且为绕角焊： 对于水平焊缝，承受正应力，Q=b = 300mm M =0.1h f l wl fi f f ；' =0.7xl0x300xl.22xl60xl0~3 =4100; 对于竖向焊缝，承受剪应力，人.2 =250〃〃” N 2 = 1.25V-A^, =1.25x600-410 = 340kN; /V 2 . T, 2x0.7 〃人 2 340 x 103 = 2 X 0.7X 10X 250 = 97 143^<^ 皿曲,，两足要 解：（1）验算受剪承载力： a.确定焊脚高度 求。 故焊缝A的髙度心=10〃"。 ⑵验算抗弯承载力 牙=y2 = 600〃〃“；y3 = y4 = 500mm\ y5 = y6 = 300〃〃”; y1 = y8 = 2OO〃2〃2；y9 = y I0 = 100〃〃”； 100x10’x 600 2 x (6OO2 + 5OO2 + 3002 + 2002 +1002) 查表得普通C级螺栓抗拉强度设讣值?卩=170N/〃〃沪;公称直径为24mm的普通螺栓A c = 353mm2 N： = A, f = 353xl7OxlO-3 = 60.1￡N N\ < N： 故抗弯承载力满足要求。 ⑶验算构造要求： d（）=〃 + （1~1?5） = 24 + 1?5 = 25?5”〃27，亠亠*」C级螺栓0故满足构造要求 3d{} =3x25.5 = 76.5 < 100〃〃〃 综合（2）,⑶该螺栓满足要求。 3.14试验算如图所示拉力螺栓连接的强度。C级螺栓M20,所用钢材Q235B。若改用M20 的8.8级髙强度螺栓摩擦型连接（摩擦而间仅用钢线刷淸理浮锈），英承载力有何差别？ = W6kN; 心么竺=26.5欲心―竺= 26.5各 4 4 4 4 （1）验算拉剪作用 查表得普通C级螺栓?厂=\10N/mm2 : = 140N/加〃F : Q235B钢 ￡ = 305 N/mm2 :公称直径为20mm的普通螺栓A e = 245mm2. = 40kN; 解: V = // = 150x cos 45 = 150x 钢结构计算题精品答案 第三章 钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 2 160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232 N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.69 1100.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 第三章 图为一两端铰接的焊接工字形等截面钢梁，钢材为Q235。梁上作用有两个集中荷载P =300 kN （设计值），集中力沿梁跨度方向的支承长度为100mm 。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。 解：首先计算梁的截面模量，计算出梁在荷载作用下的弯矩和剪力，然后按照规定的计算公式 度、局部承压强度和折算应力强度等。 （1）计算截面模量 324x 1 88002280104041255342933mm 12 I = ??+???= 33 4 y 11 210280800836620800mm 1212I =???+??=3x1280104041131200mm S =??= 3x2400 113120040081771200mm 2 S =+?? = （2）验算截面强度 梁上剪力和弯矩图分布如图所示，由此确定危险点。 ①弯曲正应力 B 、 C 两点间梁段弯矩最大 ()128010213.51310 b t -==>，不考虑截面发展塑性 6x max x nx 60010410 196MPa 215MPa 11255342933 M f W σγ??===<=? ②剪应力 A 、 B 两点间梁段和 C 、 D 两点间的梁段上的剪力最大 3x2max v x w 30010177120052.9MPa 125MPa 12553429338 VS f I t τ??===<=? ③局部承压 在集中力作用B 、C 两点处没有加劲肋，应验算局部承压应力。 x y R 52100510150mm l a h h =++=+?= 3 c z w 130010250MPa>215MPa 1508 F f l t ψσ??====? ④折算应力 B 左截面、 C 右截面处同时存在较大的弯矩、剪力和局部压应力，应计算腹板与翼缘交界处的折算应力。 局部承压验算已不满足，此处不必验算折算应力。 一焊接工字形截面简支梁，跨中承受集中荷载P=1500kN （不包含自重），钢材为Q235，梁的跨度及几何尺寸如图所示。试按强度要求确定梁截面。 解：①内力计算 梁的支座反力（未计主梁自重）： 1.21500 900kN 2 R ?== 跨中最大弯矩：max 1.2150083600kN m 44 PL M ??===? ②初选截面 梁所需要的净截面抵抗矩为：6 33x nx x 36001015946843.85mm 15946.8cm 1.05215 M W f γ?===≈? 梁的高度在净空上无限制，按刚度要求，工作平台主梁的容许挠度为l /400，则梁容许的最小高度为：（参照均布荷载作用） min 8000 533.3mm 1515 l h ≥ == 按经验公式，可得梁的经济高度：e 3030146.2cm h === 参照以上数据，考虑到梁截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选梁的腹板高度h w =150cm 。 腹板厚度按抗剪强度：max w v 1.2 1.2900000 5.76mm 1500125 w V t h f ?≥ ==? 考虑局部稳定和构造因素： 1.11cm w t === 取腹板t=14mm 。 根据近似公式计算所需翼缘板面积：2w w x w 15946.8 1.4150 71.31cm 61506 t h W bt h ?= -=-= 翼缘板宽：b =(1/~1/6)h =250~600mm ，取b=420mm 。 翼缘板厚：t =7131/420=，取t=16mm 。 翼缘外伸宽度：b 1=(420-14)/2=203mm 。 1203 12.71316 b t ==<= 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?= 第三章部分习题参考答案 已知A3F 钢板截面mm mm 20500?用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。 解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值2 0.85182.75/w f f f N mm == 采用引弧板，故焊缝长度500w l b mm == 承受的最大轴心拉力设计值3 500*20*182.75*10 1827.5N btf kN -=== 焊接工字形截面梁，在腹板上设一道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作用荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪力V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：（1）焊缝截面的几何特性 惯性矩3341 (28102.827.2100)26820612 x I cm = ?-?= 一块翼缘板对x 轴的面积矩 3 128 1.4(507)2234.4X S cm =??+= 半个截面对x 轴的面积矩 3 1500.8253234.4X X S S cm =+??= （2）焊缝强度验算 焊缝下端的剪应力332 14 374102234.41038.9/268206108 x x w VS N mm I t τ???===?? 焊缝下端的拉应62max 4 112210500209/0.852******** x M h N mm f I σ??=?==>? 所以，该焊缝不满足强度要求（建议将焊缝等级质量提为二级） 则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm 下端点处的折算应 2222max 3219.6/ 1.1236.5/N mm f N mm στ+=<= 且焊缝中点处剪应力 33 224 374103234.41056.3/125/268206108 w x v x w VS N mm f N mm I t τ???===<=?? 试设计如图3-67所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235-B ，焊条E43型， 第四章 4. 1有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数？ 答：①残余应力对稳定系数的影响； ②构件的除弯曲对轴心受压构件稳定性的影响； ③构件初偏心对轴心轴心受压构件稳定性的影响； ④杆端约束对轴心受压构件稳定性的影响； 4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？ 答：主要影响因素： ①梁的侧向抗弯刚度y EI 、抗扭刚度t GI 和抗翘曲刚度w EI 愈大，梁越稳定； ②梁的跨度l 愈小，梁的整体稳定越好； ③对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳； ④梁支撑对位移约束程度越大，越不易失稳； 采取措施： ①增大梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度和抗翘曲刚度； ②增加梁的侧向支撑点，以减小跨度； ③放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。 4.6简述压弯构件中等效弯矩系数mx β的意义。 答：在平面内稳定的计算中，等效弯矩系数mx β可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀守弯来看待。 4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。 解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l = 2 3364x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +??=??+??+???=? ??? 3364y 5001821225031.310mm 1212 I =?+???=? 2225012500810000mm A =??+?= x 21.8cm i === ，y 5.6cm i === 0x x x 1200 5521.8 l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===， 翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747? 整体稳定验算： 3 150010200.8MPa 215MPa 0.74710000 N f A ??==<=?，稳定性满足要求。 1．体现钢材塑性性能的指标是（ ） A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度 2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为 ( )。 A ．p f 越大，β越大，结构可靠性越差 B ．p f 越大，β越小，结构可靠性越差 C ．p f 越大，β越小，结构越可靠 D ．p f 越大，β越大，结构越可靠 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( )来保证的。 A ．稳定承载力 B ．挠跨比 C ．静力强度 D ．动力强度 4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（ ） A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（ ） A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ ） A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（ ）。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（ ）。 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（ ） 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. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（ ）指标。 A. 低温屈服强度 B. 低温抗拉强度 C. 低温冲击韧性 D . 疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件（ ）无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（ ） A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（ ） A ．与摩擦面的处理方法有关 B ．与摩擦面的数量有关 C ．与螺栓直径有关 D ．与螺栓的性能等级无关 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（ ）的厚度。 A ．1t 为厚焊件，2t 为薄焊件 B ．1t 为薄焊件，2t 为厚焊件 C ．1t 、2t 皆为厚焊件 D ．1t 、2t 皆为薄焊件 15.理想轴心受压构件失稳时，只发生弯曲变形，杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直线变为曲线，这时发生的是（ ）。 A ．扭转屈曲 B ．弯扭屈曲 C ．侧扭屈曲 D ．弯曲屈曲 所有习题中为计算方便，仅3.10考虑了重力，大家做题时根据实际情况判断是否考虑重力。 第三章 3.9图为一两端铰接的焊接工字形等截面钢梁，钢材为Q235。梁上作用有两个集中荷载P =300 kN （设计值），集中力沿梁跨度方向的支承长度为100mm 。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。 解：首先计算梁的截面模量，计算出梁在荷载作用下的弯矩和剪力，然后按照规定的计算公式，分别验算梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力强度等。 （1）计算截面模量 324x 1 88002280104041255342933mm 12 I = ??+???= 334 y 11 210280800836620800mm 1212I =???+??=3x1280104041131200mm S =??= 3x2400 113120040081771200mm 2 S =+?? = （2）验算截面强度 梁上剪力和弯矩图分布如图所示，由此确定危险点。 ①弯曲正应力 B 、 C 两点间梁段弯矩最大 ()128010213.51310 b t -==>，不考虑截面发展塑性 6x max x nx 60010410 196MPa 215MPa 11255342933 M f W σγ??===<=? ②剪应力 A 、 B 两点间梁段和 C 、 D 两点间的梁段上的剪力最大 3x2max v x w 30010177120052.9MPa 125MPa 12553429338 VS f I t τ??===<=? ③局部承压 在集中力作用B 、C 两点处没有加劲肋，应验算局部承压应力。 x y R 52100510150mm l a h h =++=+?= 3 c z w 130010250MPa>215MPa 1508 F f l t ψσ??====? ④折算应力 B 左截面、 C 右截面处同时存在较大的弯矩、剪力和局部压应力，应计算腹板与翼缘交界处的折算应力。 局部承压验算已不满足，此处不必验算折算应力。 3.10一焊接工字形截面简支梁，跨中承受集中荷载P=1500kN （不包含自重），钢材为Q235，梁的跨度及几何尺寸如图所示。试按强度要求确定梁截面。 解：①内力计算 梁的支座反力（未计主梁自重）： 1.21500 900kN 2 R ?== 跨中最大弯矩：max 1.2150083600kN m 44 PL M ??===? ②初选截面 梁所需要的净截面抵抗矩为：6 33x nx x 36001015946843.85mm 15946.8cm 1.05215 M W f γ?===≈? 梁的高度在净空上无限制，按刚度要求，工作平台主梁的容许挠度为l /400，则梁容许的最小高度为：（参照均布荷载作用） min 8000 533.3mm 1515 l h ≥ == 按经验公式，可得梁的经济高度：e 3030146.2cm h === 参照以上数据，考虑到梁截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选梁的腹板高度h w =150cm 。 腹板厚度按抗剪强度：max w v 1.2 1.2900000 5.76mm 1500125 w V t h f ?≥ ==? 考虑局部稳定和构造因素： 1.11cm w t === 取腹板t=14mm 。 根据近似公式计算所需翼缘板面积：2w w x w 15946.8 1.4150 71.31cm 61506 t h W bt h ?= -=-= 翼缘板宽：b =(1/2.5~1/6)h =250~600mm ，取b=420mm 。 翼缘板厚：t =7131/420=16.9mm ，取t=16mm 。 翼缘外伸宽度：b 1=(420-14)/2=203mm 。 《钢结构》期末考试试题 一、单选题（15） 1、BBDAA ACBA C BBDAD 二、纠错题（10） 1、塑性变形是不可恢复的，因此塑性破坏比脆性破坏更危险。（4分） 错，因为构件脆性破坏时，没有足够的塑性变形，没有破坏征兆。 2、焊接将在焊件中产生残余盈利，这对构件的静力强度产生不良影响。（4分） 错，构件受静力时，可使全截面达到屈服，静力强度不变。 3、影响疲劳迁都最主要的因素是构造状况、作用的应力副σ?及重复荷载的循环次数n ，而和刚才的静力强度无明显关系。（2分） 对 三、简答题（30分） 1、 钢材塑性和韧性的定义。 答：塑性是指当应力超过屈服点后，能产生显著的变形而不立即断裂的性质；韧性是指塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。 2、 列出低碳钢构件拉伸试验中，构件历经的几个阶段名称，并画出应力应变曲线。 答：弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、强化阶段、破坏阶段 3、 为什么要限制角焊缝的最大、最小焊脚尺寸？ 答： 焊脚尺寸太大施焊时较薄焊件容易烧穿；焊缝冷却收缩将产生较大的焊接变形；热影响区扩大容易产生脆裂。 焊脚尺寸太小，焊接时产生的热量较小，焊缝冷却快，容易产生裂纹。 4、 在缀条式轴心受压格构柱中，为什么要限制单肢的长细比？ 答：为使格构柱单肢不先于整体失稳。 5、 试列举提高轴心受压杆件稳定性能的三种常用方法。 加大截面惯性矩、增加支座约束程度、减小构件支撑间距 6、 何谓截面的剪力中心？它与材料、受力情况有关吗？ 答：荷载作用于截面平面内一点，而不会使截面发生扭转，这一点称为截面的剪力中心。它与材料和受力无关，它是截面的一个几何特性。 四、计算题（45分） 1、（10分）求图所示两种轴心受拉接头的承载力（该接头共8个螺栓，对称布置）。所有板件均为Q235，厚10mm ，采用8.8级摩擦型高强螺栓（摩擦面碰沙处理，45.0=μ），一个螺栓设计预拉力P ＝125kN 。 1．体现钢材塑性性能的指标是（ C ）P11 A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度 2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为 ( B )。P4 A ．p f 越大，β越大，结构可靠性越差 B ．p f 越大，β越小，结构可靠性越差 C ．p f 越大，β越小，结构越可靠 D ．p f 越大，β越大，结构越可靠 3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( B )来保证的。P108 A ．稳定承载力 B ．挠跨比 C ．静力强度 D ．动力强度 4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（C ）P154 A.框架在荷载作用下侧移的大小 B.框架柱与基础的连接情况 C.荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（D ）P92 A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B 考虑强度降低的影响 C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D 考虑剪切变形的影响 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ C ）P64 A 没有本质差别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同 7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（C ）。 A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比 C 控制单肢长细比 D 控制构件计算长度 8．梁的纵向加劲肋应布置在（ C ）。P123 A 靠近上翼缘 B 靠近下翼缘 C 靠近受压翼缘 D 靠近受拉翼缘 9．同类钢种的钢板，厚度越大（ A ）P23 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. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（C ）指标。P12 A. 低温屈服强度 B. 低温抗拉强度 C. 低温冲击韧性 D . 疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件（ D ）无关。 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 12．焊接残余应力不影响构件的（B ）P49 A ．整体稳定 B ．静力强度 C ．刚度 D ．局部稳定 13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（C ）P64 A ．与摩擦面的处理方法有关 B ．与摩擦面的数量有关 C ．与螺栓直径有关 D ．与螺栓的性能等级无关 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ?≤，则1t 、2t 分别为（A ）的 厚度。P31 A ．1t 为厚焊件，2t 为薄焊件 B ．1t 为薄焊件，2t 为厚焊件 C ．1t 、2t 皆为厚焊件 D ．1t 、2t 皆为薄焊件 15.理想轴心受压构件失稳时，只发生弯曲变形，杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直线变为曲线，这时发生的是（D ）。P79 A ．扭转屈曲 B ．弯扭屈曲 C ．侧扭屈曲 D ．弯曲屈曲 16．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( B )来保证的。 第四章 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。杆件由屈服强度 2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不 计残余应力。3 20610mm E N =?2 （由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。 解：由公式 2cr 2E πσλ =，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下： 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2 y f 235N mm =，弹性模量为 3 20610mm E N =?2 ，试画出 cry y σ-λ— — 无 量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。 f y y f (2/3)f y (2/3)f y x 解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。 因此，屈曲时的截面应力分布如图 全截面对y 轴的惯性矩 3 212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3 212ey I t kb = ()3 2223 223 2212212ey cry y y y y I t kb E E E k I tb πππσλλλ=?=?= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y y cr y btf kbt kf k f bt σ-??= =- 二者合并得cry y σ-λ— — 的关系式 cry cry 342 cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。已知构件承受的轴心压力为N=1500KN 。 0.6f y f y λ σ 0.2 0.40.60.81.0cry 钢结构试题及答案 一、 填空题（每空1分，共10分） 1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 塑性破坏 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 对接 、搭接、角接和T 形连接。 3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛，其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 刚度 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 弯曲屈曲 、 扭转屈曲 和 弯扭屈曲 。 5、梁整体稳定判别式11l 中， 1l 是 梁受压翼缘的自由长度 ， 1b 是 梁受压翼缘的宽度 。 6、静力荷载作用下，若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布，那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 60f h 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 80235y f 时，对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题（每题1分，共25分） 1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊， 采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为y f t b 235 ) 1.010(1λ+≤，其中λ的含义为 。 (A )构件最大长细比，且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比 (C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式 x 1(10.8') mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中，其中，1x W 代表 。 (A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 3.1 简述大跨度屋盖结构的形式。 大跨屋盖钢结构根据受力特点的不同可以分为（平面结构体系）和（空间结构体系）两大类。 平面结构体系：梁式结构（平面桁架、立体桁架）、平面刚架和拱式结构。 空间结构体系：空间网格结构、大部分索结构、斜拉结构、张拉整体结构。 3.2 简述双层网架的常用形式及各自的特点，附图举例 ·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 特点：上下弦杆完全对应并与腹杆位于同一竖向平面内。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度之间 ·四角锥体系网架正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 棋盘形四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架 特点：由若干倒置的四角锥按一定规律组成。网架的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。 ·三角锥体系网架三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架 特点：基本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥。追第三条边为网架上弦杆，棱边为网架腹杆，连接锥顶的杆件为网架下弦杆。 3.3 如何对网架进行选型？ 网架的选型应该结合建筑的平面形状，要求，荷载和跨度的大小，支承情况和造价等因素综合分析确定。一般情况下划分为：大跨度60m以上，中跨度30~60m,小跨度为30m 以下。 3.4 简述网架的计算要点。 （1）直接作用（荷载）和间接作用：网架结构应对试用阶段荷载作用下的内力和位移进行计算，并应根据具体情况对地震作用、温度变化、支座沉降等间接作用及施工安装荷载引起的内力和位移进行计算。 1）网架结构的永久荷载和可变荷载； 2）地震作用（竖向）：在抗震设防烈度为6度或7度的地区，网架屋架结构可不进行竖向抗震验算；在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震验算。 地震作用（水平）：在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构水平抗震验算 3.5 简述目前国内常用的空间网格结构节点形式，并用图说明。钢结构第四章答案
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